智能车原理图设计思路

一.主控
- 1.主控的选择
- - （1）时钟频率
  - （2）硬件资源
  - （3）其他
- 2.最小系统的设计
- - （1）供电
  - （2）外部晶振
  - （3）复位电路
  - （4）下载电路
  - （5）开漏IO
- 3.引脚分配
二.供电
- 1.开关稳压
- 2.线性稳压
- 3.电机供电
三.驱动
四.外设
五.总结

一.主控

1.主控的选择

MCU的选择主要看其硬件资源是否满足使用要求，立足于备选芯片的DATASHEET，具体来说

（1）时钟频率

支持外接的时钟频率越高，单片机处理的速度就会越快，控制周期就可以做的越短。

（2）硬件资源

具体包括但不限于能输出PWM的计数器个数，同一PWM模块里输出PWM的通道数（一般同一模块里PWM的频率是一样的，不同通道可以输出不同占空比），能够读取外部脉冲的计数器个数，支持ADC的引脚的个数，ADC的位数与转换速度，硬件IIC模块的个数，硬件SPI模块的个数，UART模块的个数，是否支持正交解码。

（3）其他

有的MCU不自带FLASH，或需要外接ROM，电路复杂性会增加，需要权衡。

2.最小系统的设计

（1）供电

芯片有可能有多个电源引脚，数字电源和模拟电源，数字地和模拟地，还有ADC的参考电源。三种电源的要求根据芯片手册的要求，选择供电电压，ADC的参考电压可以外接一个基准电压芯片。数字与模拟的电源和地之间用磁珠做好隔离。每个电源引脚做好电容去耦。

（2）外部晶振

外部晶振尽量选用单片机允许的最大频率。有源晶振做好电源去耦。晶振附近与底下不要走线。

（3）复位电路

根据芯片手册确认芯片是低电平复位还是高电平复位，用RC及轻触开关设计复位电路。

（4）下载电路

根据芯片手册确定下载程序的模式，是SWD下载还是ISP串口下载还是JTAG下载，根据不同的下载方式留好下载电路。

（5）开漏IO

根据芯片手册，确定是否有OD引脚，这些引脚需要接上拉电阻才能完成正常的输入输出功能。

3.引脚分配

根据芯片手册确定引脚的默认功能与复用功能，再根据实际需要，完成引脚分配，分配时兼顾pcb画板时的走线。注意分配时要分配到相同模块，比如不准分别分配到SPI1的MOSI，和SPI2的MISO。资源不够时可以省着用，比如ISP下载的串口可以复用做蓝牙等UART接口。

二.供电

供电是及其重要的，现有电源芯片分为线性稳压与开关稳压

1.开关稳压

开关稳压又分为BUCK降压、BOOST升压、BUCK/BOOST升降压。开关稳压芯片输出的纹波大，外部电路更加复杂，但效率高，一般在80%以上，能允许的输出电流高。开关稳压对布局的要求很高，如果布局有问题或元件选型有误，会导致芯片发烫且不能正常工作。（开关稳压芯片发烫其实是不太正常的表现）
对电源稳定性要求不高的用电器可以使用，比如说给外设供电。

2.线性稳压

线性稳压芯片输出纹波小，外部电路简单，但效率低，一般不足70%，能允许的输出电流不高。效率低导致芯片的发烫严重，尤其是在输入输出压差比较大，且电流比较大的情况下。
对电源纹波要求高的地方可以使用，比如说给主控供电。如果输入电压太高，建议采用开关稳压经行一级稳压后，再作为线性稳压的输入。

3.电机供电

对电机供电一般要求是输出能力比较强的电源，所以可以选择大功率的开关稳压或者直接用电池给电机供电。

三.驱动

驱动部分一般采用H桥结构，能提供大电流的驱动能力，驱动逻辑分成单极性和双极性，在我的技术报告里的驱动部分讲的比较清楚，不再详述。

四.外设

外设的选择要根据赛题，相同功能的外设也有模拟输出、数字输出之分，数字输出里也有UART协议、SPI协议、IIC协议的差别，根据芯片的硬件资源，选择合理通信方式、数字\模拟的外设。软件模拟协议可以不用分配到特定的IO口，但用硬件协议需要分配到对应的IO（注意UART_RX与TX是交叉连接的）。硬件通信速度会比软件模拟快。外设的供电侧加上去耦电容。

五.总结

最后做个总结就是，原理图必须搞清楚原理再去设计，立足于所有用到芯片的datasheet，立足于用到模块的用户手册。多看看前辈设计过的原理图，多读读技术报告。

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