控制模塊的功能簡(jiǎn)述 控制模塊電路原理圖設(shè)計(jì)

在本節(jié)中，我們來(lái)完成控制模塊的電路設(shè)計(jì)。首先我們需要對(duì)控制模塊做一下簡(jiǎn)單的功能分析，也就是說(shuō)我們先要了解控制模塊都具有哪些功能，然后再逐步的完成這些功能。

• 控制系統(tǒng)處理器和其周邊電路功能
• 電源模塊插槽
• NanoPi插槽
• 其它接口（距離模塊、GPIO等）

實(shí)際上我們所做的控制模塊除了本身的功能之外，還需要將電源模塊和NanoPi兩個(gè)電路板插在其上方組合在一起，所以我們的控制電路板的整體結(jié)構(gòu)如下：

也就是說(shuō)，控制模塊是一個(gè)底板，上面帶有幾組插槽，電源模塊和NanoPi通過(guò)引腳插入到底板當(dāng)中完成組裝。

此外，控制模塊還需要接入超聲波模塊用于測(cè)量前方障礙物到車體的距離，以及一些預(yù)留的GPIO引腳。

現(xiàn)在我們來(lái)完成控制模塊的電路設(shè)計(jì)，首先是芯片的選型，我們本來(lái)可以選用STM32F103RCT6作為控制模塊的處理芯片，并在其上完成嵌入式程序的開發(fā)，但就目前情況來(lái)看此芯片價(jià)格高居不下，于是我們選用了STM32F407VET6，也就是說(shuō)使用了Cortex-M4系列芯片來(lái)作為我們的處理芯片。

第一步，為STM32F407VET6加入到我們的電路原理圖當(dāng)中：

第二步，在12和12腳上加入外部晶振電路，其中晶振頻率為8MHz，兩個(gè)電容均為22pF：

第三步，為14腳加入復(fù)位電路，并將94腳BOOT0和37腳BOOT1通過(guò)下拉電阻接地：

第四步，為VBAT、VDD、VSS、VDDA、VERF接入電源并接入電容：

第五步，為72腳和76腳加入SWD固件燒寫接口，即1.27mm間距孔（使用其它間距也可以，例如2.54mm間距）：

第六步，為VCAP加入電容：

這樣我們的STM32F407VET6的基礎(chǔ)電路就完成，之后我們需要在相應(yīng)的GPIO上加入我們定制的功能。

功能一：加入AD采集功能，我們使用PA0、PA1、PC2、PC3進(jìn)行電壓采集，分別是ADC1_CH0、ADC1_CH1、ADC1_CH12、ADC1_CH13，其中ADC1_CH0為我們的電源電壓采集功能，其它通道為預(yù)留功能：

功能二：電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM輸出，我們使用TIM4的4個(gè)PWM輸出腳PD12、PD13、PD14、PD15以及TIM3的4個(gè)PWM輸出腳PC6、PC7、PC8、PC9，其中TIM3的4路PWM輸出為預(yù)留功能：

功能三：使用HCSR04超聲波測(cè)距功能，接入PD9和PD8，由于HCSR04的ECHO腳輸出是5V，所以我們使用10K和20K分壓電阻將其轉(zhuǎn)為3.33V：

功能四：我們參考MPU6050電子陀螺儀的外圍電路，將其加入到設(shè)計(jì)圖當(dāng)中，并將PA6和PA7接入到其中，也就是I2C1接口，其中PB6和PB7都加了10K的上拉電阻：

功能四：我們使用PE0和PE1兩個(gè)引腳來(lái)作為系統(tǒng)的信號(hào)指示燈：

功能五：加入與電源模塊的接口，此接口我們?cè)谇耙还?jié)中已經(jīng)完成，對(duì)應(yīng)的連接到控制模塊中。接口中輸入5V電源，我們需要通過(guò)AMS1117電源芯片將其轉(zhuǎn)為3.3V，同時(shí)加入一個(gè)LED電源指標(biāo)燈，當(dāng)電源工作正常時(shí)LED燈亮起：

功能六：加入NanoPi接口并將其USB接口引出，NanoPi與我們控制模塊中有幾個(gè)部分需要連接：

電源接口5V供電。

使用串口與STM32連接。

引出USB插槽到控制模塊。

我們參考NanoPi Duo2的GPIO接口來(lái)完成相應(yīng)的功能：

其中，U4為USB插座，用于插入U(xiǎn)SB攝像頭；P3為NanoPi-Duo2自身的Debug接口；NanoPi的UART1和STM32的UART1相連，用于數(shù)據(jù)通信，注意Tx和Rx需要反相接入。

功能七：使用串口2作為STM32的Debug接口：

最后：引出預(yù)留的5V電源和3V電源以及一些GPIO腳：

這樣，我們就基本上完成了控制模塊的電路設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)原理圖如下：

可以看到我們的STM32F407VET6和NanoPi-Duo2剩余了很多GPIO引腳沒(méi)有被使用，包括I2C、SPI、UART、GPIO等功能，讀者可以根據(jù)自己的需要加入相應(yīng)的功能。我們將在下一節(jié)來(lái)對(duì)控制模塊的電路進(jìn)行布局和布線。