RobotCtrl - STM32 通用开发套件
RobotCtrl - STM32 通用开发套件包含三块板子：
设计需求
注：以下为设计摘要，具体内容请跳转相关文章。
RobotCtrl_Core 的设计思路
RobotCtrl_Core 核心板的原理图设计包括供电电路、单片机最小系统、USB 通信、B2B 连接器、用户按键与 LED 部分。
供电电路采用的是 LDO，其优势是电路相对简单、输出纹波小、低成本、layout 面积小。加上相应的去耦电容与电源指示灯，将 USB 端口或 B2B 连接器输入的 5V 电压稳压转换为 3.3V（最大电流为 1A）。
在最小系统的设计中，电源为 3.3V 电源输入，并加相应的电容去耦。另外，ADC 专用电源 VDDA 通过一个 120Ω 的磁珠连接至 VDD，并增加额外的去耦电容。复位电路增加外部按键，触发 NRST 引脚低电平使系统复位。时钟电路增加 HSE 外部高速时钟，从 OSC_IN 与 OSC_OUT 引脚外接无源晶振。启动模式默认选择从片上 Flash 存储器启动，即 BOOT0 为低，BOOT1 为任意电平，使用 10k 电阻将 BOOT0 拉低至地。下载调试电路直接将 SW 接口（DIO/CLK）引出。
USB 通信电路的设计，STM32F4 有内置 USB 外设。外部选用的是 USB Micro 座子，数据线上串联 10Ω 的限流电阻，分别在信号线和电源线上加 TVS 和 ESD 二极管，满足 EMC 需求。
B2B 连接器用于与 RobotCtrl_Func 之间的电源供应与数据通信。在本设计中，两个 B2B 连接器足够将 STM32F407ZE 单片机的所有 IO 都引出，增强了后期的拓展性。
RobotCtrl_Func 的设计思路
RobotCtrl_Func 的原理图设计主要包含串口通信（RS-232/TTL）、CAN 通信、以太网通信、姿态传感器、超声波接口、红外测距接口（带光耦隔离）、蜂鸣器、SW 下载调试接口、用户按键与 LED、通用 GPIO 接口、电源、B2B 连接器等模块。
串口通信电路提供 TTL 和 RS-232 电平接口。其中，TTL 直接引出 USART1 和 UART5 的 TX/RX 引脚使用，而 RS-232 通信电路是采用 TTL 转 232 电平的芯片，将单片机的 TTL 转换为 RS-232 电平。为提高 EMC 性能，DB9 座子外壳连接引脚可对地接 TVS 二极管，TTL 转 232 芯片需要外加电源去耦与自举电容。
CAN 通信电路基于 CAN 收发芯片搭建，通过 CAN 差分电平传输。CAN 总线上需加 120Ω 末端电阻，以匹配阻抗，减少信号的反射。
以太网通信基于以太网 PHY 芯片，使用 RMII 接口与单片机通信，通过内置隔离变压器的 RJ45 网口外接网线通信。以太网电路的时钟采用外部 25M 无源晶振，且需要独立供电以减小电源干扰，这里使用了与核心板相同的低压差线性稳压器供电方案，为以太网电路单独供电。
四路红外测距传感器接口电路因红外传感器使用的是 12V 供电与信号（NPN 常开型），所以从 RobotCtrl_Power 引出 12V 为其供电，并加上四路光耦隔离芯片，以传输高低电平信号。光耦隔离电路的设计，需要根据电流的大小，计算限流电阻的阻值，确保在数据手册规定的触发电压范围内即可。姿态传感器模块的设计，采用 MPU6050 模块，预留 I2C 接口与单片机进行通信。
RobotCtrl_Power 的设计思路
RobotCtrl_Power 原理图设计主要由 XT60 双电源输入、24V 转 12V、24V 转 5V 稳压电路，以及使能开关与电源指示灯、防反接、防过压电路等部分组成。
电源输入采用两个 XT60 座子并联，其中一个端子用于电源输入，另一个端子可外接备用电源，也可以作为电池电源输出供外部使用。
防反接电路采用 MOS 管防反接设计。正常连接电源的情况下，MOS 导通；反接则截止，保护电路。在本设计中，选用了国产 P-MOS 做防反接，并用电阻分压和稳压二极管锁定正向导通时的门极电压。为实现防过压与 ESD 防护，在电源输入端并联 TVS 二极管。
稳压 12V/5V 电路的设计，选用了基于 LMR14050 的 Buck 非隔离开关稳压方案。根据 Buck 拓扑的原理与稳压芯片数据手册的参考，分别挑选反馈电阻的阻值，计算比例使输出保持为 12V/5V。在选择电感的型号时，需要注意最大饱和电流需要大于脉动电流，且留足余量；二极管选择肖特基二极管以实现高速开关，其电压和电流也需要满足电路的需求。此外，输入和输出都需要并联大小去耦电容，以滤除纹波。
使能开关可控制稳压输出的开启与关闭，接入 Buck 芯片的使能引脚以实现稳压输出的软开启与软关断。电源指示灯可向用户指示 12V/5V 稳压的输出状态。
参考与致谢
本项目是我个人的毕业设计，在项目的设计焊接调试中遇到了诸多大大小小的问题，在导师、同事、朋友们的鼎力相助下，最终得以成功完坑，也拿到了优秀毕设的荣誉，谢谢你们！
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