202. 电子编程入门到工程师--绘制原理图（烧录模块）

一、本课目标

完成烧录模块（仿真烧录调试模块）绘图。

基本功能框架图，其中STLINK可替换为DAPlink、jlinkob

二、后续计划

完成其他部分电路图

本课程有鱼、有鱼饵、有鱼钩，还有渔猎秘籍、降龙十八掌:)

郑重声明：此系列课程中出现的开源组织名称、生产加工厂家，大部分是业界已公认的较好的公司、组织，他们对开源软硬件有较大的贡献，也踏实的做了一些前期的积累工作。本教程系列是完全开源和非盈利目的，所有组织名称提供给初学者仅用于其快速入门，不对组织产品质量负责，也并非广告投放。

三、认知解惑

不要执着于名词，关键看实现了什么！

完全开源

跟随教程如果感觉困难，欢迎留言或私信作者。另外本教程为开源硬件。到下面链接下可获得完整硬件电路图及pcb、BOM。

https://lceda.cn/pharos/easy2ee

easy2ee 的意思是轻松入门电子工程师

三大ARM仿真调试烧录工具

仿真调试工具说的简单点，其实就是给单片机（机器人）洗脑重新灌程序的工具。（可怕：）

STLINK
JLINK（JLINKOB）
DAPLINK

STLink： 为烧写ST芯片的一组软硬件的集合；简单理解 ST公司烧写程序的驱动模块（驱动模块电路）和软件的组合。

JLink:

J-Link是SEGGER公司为支持仿真ARM内核芯片推出的JTAG仿真器。配合IAR EWAR，ADS，KEIL，WINARM，RealView等集成开发环境支持所有ARM7/ARM9/ARM11,Cortex M0/M1/M3/M4, Cortex A5/A8/A9等内核芯片的仿真

Jlink ARM-OB STM32(简称jlinkob) 是 SEGGER 公司为开发板定制的板载Jlink调试方案。除了不能测试目标板电压外，此Jlink 与正式版功能几乎一致（速度限制到 4MHz）。目前很多DIY这个产品

DAPLink:（原名CMSIS-DAT） Arm公司的开源仿真器，可以替代STLINK（功能类似），但是软硬件开源的。后续考虑使用DAPLink替换STLink。

有意思的是三种仿真器两网络上都可以用stm32F103C8T6这个芯片，我们完全可以做出一个三合一的产品出来。

模块化与集成

在查询元件时发现一个问题，usb插座是我们选择的SMT不贴装的，但是USB插座这个最通用的几种焊接非常困难，这里引申出一个问题，就是比较难于焊接的元件如何处理。

这里通过下面方式处理，先画出一个集成板，并且放置冗余接口，可以用集成的芯片，也可以不焊接集成的芯片而采用增加模块的方式组合使用，或者是我们直接设计独立模块的组合方式（后续我们根据完成后的反馈情况改进）。例如主核心直接画成一个模块，usb插座也画成一个模块。假设初学者无法自行完成焊接，我们采用冗余可以接插独立模块的方式完成一个PCB板。

学习绘制原理图 & pcb需要解决的疑问（关键名词索引--电路板设计星图）

上图实际上就是我们接下来的课程要解决的一些问题。我们这个系列课程是电路板设计（采用在线工具）我们需要做两大块的工作：原理图绘制和PCB绘制。

做原理图绘制时，不是像我们绘画一样，它其实是 先做好模型 然后拼装连接的，犹如插花。那么首先要制作一个原理图库（元件库）。这个元件库，就是将我们使用的元件用方框+引脚的方式组合在一起。但是元件太多了，我们无法一一都做出来，一般我们就只是把常用的元件画到元件库（原理图库）中，目前立创这家公司做了比较好的工作，就是把很多他们卖的元件都做到库里面了，我们可以直接调用。如果元件库中没有，那么就需要我们自己来绘制。

下图是元件库中的电阻画法和说明：

我们把一个个元件从原理图库（元件库）中拖出来，放到原理图中（原理图就是电脑上设计软件的一个空白区域，可以用来放置元件和连线）原理图的大小默认A4 A3之类的纸张大小（为了打印方便）。

所以两个元件之间的连线就是 网络连线 这个连线的名称就是 网络名 原理图中的端口是当几个原理图组合再一起时，相同的端口意味着跨原理图的这个相同名称的端口连在一起的。注意这个端口与其他地方的端口含义不一样。

PCB绘制

实际PCB可以不经过原理图直接绘制的，早期有些工程师就是这样做的，后来发现这样做存在很多问题，修改麻烦，容易出错，随着绘图工具的发展，先把原理图画出来，然后通过绘图工具导出一张表：网络表 这张表最基本的元素就是包括网络名、元件名，元件引脚，网络与那个元件连接。有了这个网络表，我们把表导入到pcb中，就可以把原理图和pcb图建立连接，这样更改原理图，可以更新pcb图(经常用），更新pcb图也可以更新原理图（很少用）。

最新的电路板设计软件，基本上网络表是隐藏的（后台运行）我们只是点几个按钮就可以完成。

PCB绘制有几个重要的概念，就是pcb库、层、布线规则、铺铜等。

pcb库和原理图库不一样的地方是，原理图库重点关祝引脚编号和参数，pcb库关注引脚编号、引脚真实外形和元件的真实外形（长宽高）

从上面我们可以看出，先建库，然后调用库元件来绘制原理图和pcb，而不是直接像绘画一样绘图，主要原因是，大部分元件都是反复使用的，特别是pcb库元件，电阻、电容可能就只有几个样式

pcb库元件外形引脚等绘制完成后，就是元件封装，pcb库又叫做pcb封装库。

层

我们看到眼花缭乱的pcb其实是有很多层组成的，这个层不仅仅是信号层（有铜皮，能过电流的层），还有很多非信号层，例如丝印层、机械层、keepout层、阻焊层、助焊层、过孔层、多层（multi-layer）,因为这些在一节课中体量太大，所以后续逐步说明。

PCB各层的含义

布线规则

这个是很多初学者容易忽略的地方，实际上绘制pcb，最重要的怕是设定布线规则，例如线宽大小设定、过孔的大小设定，pcb上的铜皮离板边的距离、走线与走线之间的间距，元件与元件之间的间距。这些地方如果不设置好规则，就容易出现短路、元件干涉、加工困难等等问题。

当我们学到绘制pcb时会着重说明布线规则如何设定。

继续重复我们的焦点问题，先整体看上面的电路板设计星图，再关注细节！ 把里面每个名词大体了解，后续绘制电路原理图、pcb时能够快速理解掌握。

为什么要分层？为什么要建立布线规则？为什么、为什么、为什么？

千头万绪何处猎，朝如青丝暮成雪！

四、参考资料

NANO STM32F103开发板资料

STM32F103RB-官网介绍

STM32F103RB-数据手册

STLINK 参考电路图

ST-Link资料05_自制ST-Link（提供原理图及hex和bin固件）

JLINKOB 参考电路图

手把手教你制作Jlink-OB调试器（含原理图、PCB、外壳、固件）

DAPLINK 参考原理图

《DAPLink仿真器》资料下载

六、敏捷开发

小目标，我们先依照参考将DPLINK绘制完成，然后与STLINK核对修改，最后与JLINKOB核对改进，最终完成三合一板载仿真器设计

DAPLINK 拷贝技小新的,原因是完成度好，开源资料齐全。
修改替换其各个元件，保证大部分元件可以嘉立创SMT直接贴片。
修改部分电路使其网络名、连接与STLINK复用
修改部分电路使其与jlinkob复用。

七、一步步实现

点击链接打开立创EDA网站立创EDA

2. 点击搜索按钮，输入CMSIS-DAP 搜索

3. 点击在【编辑器中打开】按钮

到这里我们没有绘制一个元件，完成了一个原理图的绘制，感恩开源的先行者！（此处应有掌声：)

找出与参考STLINK电路图不一致的地方，并对元器件参数进行修改，最关键因素是元器件编号和规格型号。

很多同学看到这里开始懵懂了，不用担心，因为我绘制的这个也是开源硬件，大家直接添加到自己的工程即可，我们先学会步骤和流程。

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其他使用的元器件修改与第4步一致，直到所有修改完成，关键点保证供应商编号（如果有）、名称、封装正确。（这里的名称就是规格型号，这个因为写软件的和实际使用并不一定是一个专业，各个公司叫法也不同，翻译也不同，还是最上面那句话，不要纠结于名词，而要看实际这是什么）

本课体量过大，下一节课继续