UINIO 系列开源硬件概览
UINIO-DAPLink 下载调试器
UINIO-DAPLink
是一款基于 ARM DAP
Link 开源固件的硬件下载调试电路设计,采用
LQFP48
封装的 STM32F103CBT6 或者
STM32F103C8T6 微控制器作为主控芯片,同时也兼容其它
Pin to Pin
的 Cortex-M3
微控制器(需要自行编译固件)。
设计概要
- 清晰合理的丝印标识,并且预留有
2mm
直径的固定螺丝孔; - USB Type-C 接口位置新增一组 TVS 瞬态电压抑制二极管;
- 对
5V
和3.3V
电源采用了大面积铺铜处理,以提升载流能力。 - 附带有 SWD 和 JTAG 协议的转接板,以及相关功能的跳线位;
- 低压差线性稳压器 LDO 调整为南京微盟电子的
ME6211C33M5G
方案; - 专门为
5V
引脚接口添加了一组由保险丝和二极管组成的防反接电路; - 工程的
Firmware
目录已经编译好 ARMmbed DAPLink 提供的 REL v0258 版本固件(包含Bootloader
和Interface
两个二进制文件);
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-DAP-Link 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-Logic-24MHz 逻辑分析仪
UINIO-Logic-24MHz
是一款基于英飞凌(已收购赛普拉斯
Cypress)的 CY7C68013A
型 USB2.0
控制器,以及 Sigork
开源固件方案的逻辑分析仪电路设计。拥有 24MHz
采样频率,以及
8 个采样通道。
设计概要
- 采用 USB Type-C 接口,以及
10 Pin
的牛角插座; - CY7C68013A 型 USB 控制器芯片采用了体积较小的
QFN56
封装; - AT24C64 微芯 EEPROM 存储器芯片同样采用体积小巧的
TSSOP8
封装; - 板载
24MHz
无源贴片晶振,阻容贴片元件全部采用0402
的小规格封装; - 增加具有三态输出功能的 74HC245 八路信号收发器,提升信号采集的稳定性;
- 低压差线性稳压器可以灵活选用
ME6211C33M5G
或者A6303AE5R-33A
等SOT23-5
封装的 LDO 芯片; - USB Type-C 接口位置新增一组 TVS 瞬态电压抑制二极管;
注意事项
- LED 指示灯
D2
连接至 CY7C68013A 的PA0
引脚,而D3
则被连接至PA1
引脚; - 需要结合 Sigork 的开源固件 sigrok-firmware-fx2lafw,并且搭配 PulseView 上位机协同使用;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Logic-24MHz 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-MCU-RP2040 核心板
UINIO-MCU-RP2040
是一款基于树莓派 RP2040 微控制器的核心板,该主控芯片采用 ARM
Cortex-M0+ 双核心,运行频率高达 133MHz
,片上内置有
264KB
容量的 SRAM 内存,并且能够外接高达
16MB
容量的片外 Flash 闪存(通过专用的
QSPI 总线进行连接),并且还集成有 DMA 控制器,以及 30 个
GPIO 引脚(其中 4
个可用作模拟输入)。除此之外,片上还拥有 2 个 UART
控制器、2 个 SPI 控制器、2 个 I²C
控制器,以及 16 个 PWM 通道。同时还支持 USB
1.1 设备和主机模式,以及 USB
大容量存储启动模式和拖放式编程。
设计概要
- Flash 存储芯片采用了更加小巧的
WSON8
封装; - 添加
SOD123
封装的肖特基势垒二极管,用于防止正负级错误的反接; - 预留有
2mm
的固定螺丝孔,便于安装至 3D 打印外壳,或者搭建成套的产品原型; - 添加了用于全局异步复位的 RESET 按钮(低电平有效),便于在上电状态进行复位操作以及更新固件;
- 引出了官方 Pico 开发板没有的
GPIO23
和GPIO24
两个引脚资源,并且在GPIO25
引脚采用了与 Pico 相同的测试用 LED 发光二极管; - 由于 ADC 引脚内部集成有连接至
IOVDD
(3.3V
)的反向二极管,所以采用了 FET 场效应管 DMG1012T 防止在 RP2040 没有上电的时候,这些引脚上施加的电压通过ADC3
引脚泄露到3.3V
电源网络;
注意: 核心板引脚顺序并不完全兼容官方的 Raspberry Pi Pico 开发板。
固件更新
UINIO-MCU-RP2040 的固件更新操作流程如下面步骤所示:
- 按住 BOOT 按键不放,将核心板的 Type-C 接口连接到电脑的;
- 等待 1 秒钟之后,松开 BOOT 按键,此时计算机会自动将 UINIO-MCU-RP2040 识别为可移动磁盘;
- 将等待下载的固件拖动或者复制到该可移动磁盘当中,此时 RP2040 主控会自动重启并且加载固件;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-RP2040 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-MCU-HC32F460KETA 核心板
UINIO-MCU-HC32F460KETA
是一款基于小华半导体 HC32F460KETA-LQFP64
型微控制器的核心板,该款微控制器的最大特点是支持
1.8V ~ 3.6V
的宽电压范围,和
-40℃ ~ 105℃
的宽温度范围。基于 ARM
Cortex-M4 内核架构,最高工作频率可以达到
200MHz
,内置有 DSP 数字信号处理器和
FPU 浮点运算单元。除此之外,还集成有 512KB
的 Flash 存储器,以及 192KB
的 SRAM 存储器。
设计概要
- 外部晶振电路,全部使用了打孔包地处理;
- 扩展了两路串联有自恢复保险丝的
5V
电源接口,整体采用覆铜处理,以提升接口的载流能力; - 模拟电源引脚
AVSS
和AVCC
都串联有对100Mhz
高频杂散信号存在1KΩ
阻抗的磁珠; - 对调试下载接口 SWD 进行了前置处理,并且匹配了通信线序,可以方便快速的与 UINIO-DAPLink 进行杜邦线连接;
- 引出了全部的 52 个 GPIO 端口,可以自由的使用 8 种常见的外设通信接口:
接口名称 | 数量 | 描述 |
---|---|---|
GPIO | 52 个 | PAx 、PBx 、PCx 、PDx 、PHx
一共五组。 |
I2C | 3 组 | 支持 SMBus 协议。 |
USART | 4 组 | 支持 ISO7816-3 协议。 |
SPI | 4 组 | 支持 4 线式 SPI 模式和 3 线式时钟同步模式,支持全双工和只传送两种通信方式。 |
QSPI | 1 组 | 支持 200Mbps
高速访问的存储器控制模块。 |
I2S | 4 组 | 内置音频 PLL 支持音频级采样精度。 |
SDIO | 2 组 | 支持 SD/MMC/eMMC 格式。 |
CAN | 1 组 | 支持 ISO11898-1 标准协议。 |
USB 2.0 FS | 1 组 | 内置 PHY,支持 Device/Host 模式。 |
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-HC32F460KETA 开源项目提供了如下一系列参考技术资料:
UINIO-MCU-HC32F460PETB 核心板
UINIO-MCU-HC32F460PETB
是一款基于小华半导体 HC32F460PETB-LQFP64
型微控制器的核心板,该款微控制器的最大特点是支持
1.8V ~ 3.6V
的宽电压范围,和
-40℃ ~ 105℃
的宽温度范围。基于 ARM
Cortex-M4 内核架构,最高工作频率可以达到
200MHz
,内置有 DSP 数字信号处理器和
FPU 浮点运算单元。除此之外,还集成有 512KB
的 Flash 存储器,以及 192KB
的 SRAM 存储器。
设计概要
- 外部晶振电路,全部使用了打孔包地处理;
- 扩展了两路串联有自恢复保险丝的
5V
电源接口,整体采用覆铜处理,以提升接口的载流能力; - 模拟电源引脚
AVSS
和AVCC
都串联有对100Mhz
高频杂散信号存在1KΩ
阻抗的磁珠; - 对调试下载接口 SWD 进行了前置处理,并且匹配了通信线序,可以方便快速的与 UINIO-DAPLink 进行杜邦线连接;
- 引出了全部的 83 个 GPIO 端口,可以自由的使用 8 种常见的外设通信接口:
接口名称 | 数量 | 描述 |
---|---|---|
GPIO | 83 个 | PAx 、PBx 、PCx 、PDx 、PEx 、PHx
一共六组。 |
I2C | 3 组 | 支持 SMBus 协议。 |
USART | 4 组 | 支持 ISO7816-3 协议。 |
SPI | 4 组 | 支持 4 线式 SPI 模式和 3 线式时钟同步模式,支持全双工和只传送两种通信方式。 |
QSPI | 1 组 | 支持 200Mbps
高速访问的存储器控制模块。 |
I2S | 4 组 | 内置音频 PLL 支持音频级采样精度。 |
SDIO | 2 组 | 支持 SD/MMC/eMMC 格式。 |
CAN | 1 组 | 支持 ISO11898-1 标准协议。 |
USB 2.0 FS | 1 组 | 内置 PHY,支持 Device/Host 模式。 |
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-HC32F460PETB 开源项目提供了如下一系列参考技术资料:
UINIO-MCU-STM32L051K8U6 核心板
UINIO-MCU-STM32L051K8U6
是一款基于意法半导体 STM32L051K8
系列低功耗微控制器的核心板电路设计,该款主控芯片采用
LQFP32 封装,基于 ARM Cortex-M0+
架构,片上内置有 64 Kbytes
的 Flash
存储器,以及 8 Kbytes
的 RAM 存储器。
设计概要
- 采用
16 Pin
规格的 USB Type-C 接口; - 已经将 STM32L051K8 微控制器的 28 个 GPIO 引脚资源悉数引出;
- 预留有 SOIC 封装的 W25Q 型 Flash 存储器焊接位置(可选);
- 预留有 3215 封装
32.768KHz
频率贴片晶振的焊接位置(可选); - 单独提供有 4 线制 SWD 下载接口,便于快速与 UINIO-DAPLink 连接调试;
- 添加了
Imax
为750mA
的自恢复保险丝,防止后级操作短路损毁芯片;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-STM32L051K8U6 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
- 《意法半导体 STM32F103 标准库典型实例》
- 《基于 HAL 与 LL 的 STM32F401 开发实践》
- 《ARM 调试工具 UINIO-DAPLink 应用详解》
- 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》
UINIO-MCU-STM32F103C8T6 核心板
UINIO-MCU-STM32F103C8T6
是一款基于 意法半导体
LQFP48 封装的 STM3232F103C8T6
微控制器的核心板电路设计,该微控制器基于 ARM Cortex-M3
内核架构,主频可以达到 72MHz
,片上载有 64KB
容量的 Flash 存储器和 20Kbytes
的 SRAM 存储器,并且拥有 3
组 USART
,以及 CAN 接口、USB2.0
全速接口、12
位分辨率
ADC/DAC
,整体上属于外设资源比较完善的高性价比主控芯片产品。
设计概要
- 引出了意法半导体 STM32F103C8T6 型微控制器上面的全部 GPIO 引脚资源;
- 单独提供有四线制的 SWD 下载接口,便于快速与 UINIO-DAPLink 建立连接;
- 分别使用了
8MHz
与32.768KHz
两枚贴片晶振作为系统外部时钟与实时时钟; - 板载 BOOT0 和 BOOT1 两枚启动配置按钮,以及一枚 NRST 复位按钮;
- 模拟电源引脚
VDDA
使用了对100Mhz
高频杂散信号存在1KΩ
阻抗的磁珠进行单点接地;
启动配置
UINIO-MCU-STM32F103C8T6 通过板载的
BOOT0
和 BOOT1
两枚按钮来配置启动方式,默认情况下是从片上的 Flash
闪存进行启动,具体的配置信息可以参见下表:
BOOT0 | BOOT1 | 启动方式 |
---|---|---|
0 |
X |
片上 Flash 闪存 |
1 |
0 |
系统存储器/ISP |
1 |
1 |
片上 SRAM 静态随机存储器 |
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-STM32F103C8T6 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-MCU-STM32F401CCU6 核心板
UINIO-MCU-STM32F401CCU6
是一款基于 意法半导体
UFQFPN48 封装的 STM32F401CCU6
微控制器的核心板电路设计,该微控制器基于 ARM Cortex-M4
内核架构,主频可以达到 72MHz
,片上载有 256KB
容量的 Flash 存储器和 64Kbytes
的 SRAM 存储器,并且拥有 3
组 USART 和 3 组 I²C 接口,以及 4 组
SPI 接口与 USB2.0
全速控制器、12
位分辨率的 ADC/DAC
转换器,整体上属于高性价比、高性能的主控芯片产品。
注意:相比较于采用 ARM Cortex-M3 内核架构的 STM32F103C8T6 等产品,使用 ARM Cortex-M4 内核的 STM32F401CCU6 携带有浮点计算单元(FPU,Float Point Unit),在处理数学计算时能够大幅度提升运算性能。
设计概要
- 引出了意法半导体 STM32F401CCU6 型微控制器上面的全部 GPIO 引脚资源;
- 单独提供有四线制的 SWD 下载接口,便于快速与 UINIO-DAPLink 建立连接;
- 分别使用了
8MHz
与32.768KHz
两枚贴片晶振作为系统外部时钟与实时时钟; - 板载 BOOT0 和 BOOT1 两枚启动配置按钮,以及一枚 NRST 复位按钮;
- 模拟电源引脚
VDDA
使用了对100Mhz
高频杂散信号存在1KΩ
阻抗的磁珠进行单点接地;
启动配置
UINIO-MCU-STM32F401CCU6 通过板载的
BOOT0
和 BOOT1
两枚按钮来配置启动方式,默认情况下是从片上的 Flash
闪存进行启动,具体的配置信息可以参见下表:
BOOT0 | BOOT1 | 启动方式 |
---|---|---|
0 |
X |
片上 Flash 闪存 |
1 |
0 |
系统存储器/ISP |
1 |
1 |
片上 SRAM 静态随机存储器 |
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-STM32F401CCU6 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-MCU-GD32F350RBT6 核心板
UINIO-MCU-GD32F350RBT6
是一款基于 兆易创新 国产
LQFP64 封装的 GD32F350RBT6
微控制器的核心板电路设计,该微控制器基于 ARM Cortex-M4
内核架构,主频高达 108MHz
,片上载有 128K
容量的 Flash 存储器,以及 16K
的 SRAM 存储器,并且各拥有 2
组 USART
、I2C
、SPI
,以及 1 组
I2S
、12 位 ADC
、12 位 DAC
,同时支持
USB 2.0 FS OTG 协议,总体上属于 GPIO
引脚数量较多,但是外设资源有所取舍的主控芯片产品。
注意:相比较于采用 ARM Cortex-M3 内核架构的 GD32F103C8T6 等产品,使用 ARM Cortex-M4 内核的 GD32F350RBT6 携带有浮点计算单元(FPU,Float Point Unit),在处理数学计算时能够大幅度提升运算性能。
启动配置
UINIO-MCU-STM32F401CCU6 通过板载 BOOT0
按钮和用户选项字节 BOOT1_n
位来配置启动方式,默认情况下是从片上的 Flash
闪存进行启动,具体的配置信息可以参见下表:
BOOT0 | BOOT1_n | 启动方式 |
---|---|---|
0 |
X |
片上 Flash 闪存 |
1 |
0 |
系统存储器/ISP |
1 |
1 |
片上 SRAM 静态随机存储器 |
设计概要
- 引出了兆易创新 GD32F350RBT6 型微控制器上面的全部 GPIO 引脚资源;
- 单独提供有四线制的 SWD 下载接口,便于快速与 UINIO-DAPLink 建立连接;
- 分别使用了
8MHz
与32.768KHz
两枚贴片晶振作为系统外部时钟与实时时钟; - 板载一枚 BOOT0 启动配置按钮,以及一枚 NRST 复位按钮;
- 模拟电源引脚
VDDA
使用了对100Mhz
高频杂散信号存在1KΩ
阻抗的磁珠进行单点接地;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-GD32F350RBT6 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-MCU-ESP32C3 核心板
UINIO-MCU-ESP32C3
是一款采用 上海乐鑫科技
ESP32-C3 微控制器的核心板电路设计,该微控制器基于开源的
RISC-V 指令集,主频高达
160MHz
,并且同时具备有 2.4GHz Wi-Fi 与
Bluetooth5 两种无线接入能力。片上载有
384KB
容量的 ROM,以及 400KB
容量的 SRAM 和 8KB
容量的
RTCSRAM。
设计概要
- 完整兼容官方的 Arduino-ESP32 板级支持包;
- 采用 LDO 低压差线性稳压芯片
ME6211C33M5G
提供3.3V
电源; - 预留 TQFN 封装的 USB 转 UART 串口芯片 CH343P 位置,可以按需进行贴装,不贴装时可以采用右上角的 4 线杜邦针外接串口下载模块;
- 预留有 2.4G 微带天线 π
型阻抗匹配电路位置,如果对于信号的收发功率没有严格要求,则可以将位号为
L1
的串联电感替换为0R
电阻; - 预留有 4 个
2mm
沉头螺丝开孔,可以用于固定核心板;
注意事项
- 上电之前不能下拉
IO9/BOOT
的电平状态,否则 ESP32-C3 将会进入下载模式; IO8
引脚默认进行了上拉,因为如果其为低电平状态,则不能使用串口进行固件下载;GPIO11
默认为 SPI 接口 Flash 存储器的VDD
引脚,需要配置之后才能作为 GPIO 使用;- 外置的
W25Q128JVSSIQ
型 Flash 存储器,其VDD
已经连接至3.3V
电源,使用时无需再行配置,Flash 采用普通的两线制 SPI 总线进行通信; IO12
、IO13
在 QIO 模式下被复用为 SPI 信号线SPIHD
和SPIWP
,本开发板采用两线制 SPI 的 DIO 模式,使用时需要注意将 Flash 配置为 DIO 模式;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-ESP32C3 开源项目提供有如下一系列技术参考资料:
- 《UINIO-MCU-ESP32C3 核心板原理图》
- 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》
- 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》
- 《运用 U8G2 与 TFT_eSPI 玩转 UINIO-Monitor 显示屏》
UINIO-MCU-ESP32S3 核心板
UINIO-MCU-ESP32S3
是一款采用 上海乐鑫科技
ESP32-S3 微控制器的核心板电路设计,该微控制器基于
Xtensa® dual-core 32-bit LX7 架构,拥有 45 个 GPIO
接口,主频高达 240MHz
,同时具备 2.4GHz
Wi-Fi 与 Bluetooth5
两种物联网接入能力。片上载有 384KB
容量的
ROM,以及 512KB
容量的
SRAM 和 16KB
容量的
RTCSRAM。
设计概要
- 完整兼容官方的 Arduino-ESP32 板级支持包;
- 采用 LDO 低压差线性稳压芯片
ME6211C33M5G
提供3.3V
电源; - 预留 TQFN 封装的 USB 转 UART 串口芯片 CH343P 位置,可以按需进行贴装,不贴装时可以采用右上角的 4 线杜邦针外接串口下载模块;
- 预留有 2.4G 微带天线 π
型阻抗匹配电路位置,如果对于信号的收发功率没有严格要求,则可以将位号为
L1
的串联电感替换为0R
电阻; - 预留有 5 个
1mm
沉头螺丝开孔,可以用于固定主板和外壳;
注意事项
- 上电之前不能下拉
IO9/BOOT
的电平状态,否则 ESP32-S3 将会进入下载模式; IO8
引脚默认进行了上拉,因为如果其为低电平状态,则不能使用串口进行固件下载;GPIO11
默认为 SPI 接口 Flash 存储器的VDD
引脚,需要配置之后才能作为 GPIO 使用;- 外置的
W25Q128JVSSIQ
型 Flash 存储器,其VDD
已经连接至3.3V
电源,使用时无需再行配置,Flash 采用普通的两线制 SPI 总线进行通信; IO12
、IO13
在 QIO 模式下被复用为 SPI 信号线SPIHD
和SPIWP
,本开发板采用两线制 SPI 的 DIO 模式,使用时需要注意将 Flash 配置为 DIO 模式;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-ESP32S3 开源项目提供有如下一系列技术参考资料:
- 《UINIO-MCU-ESP32 核心板电路设计》
- 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》
- 《运用 U8G2 与 TFT_eSPI 玩转 UINIO-Monitor 显示屏》
- 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》
UINIO-USB-Serial 串行协议转换器
UINIO-USB-Serial
是一款基于沁恒高速 USB 2.0 转接芯片 CH347T
的 USB 串行协议转换工具,支持 USB 接口转
GPIO
、UART
、I²C
、SPI
、JTAG
,
可以用于调试 3.3V 电平的微控制器与外设的通信,也可以配合使用 UINIO-Signal-Translator
完成 3.3V
到 1.8V
的高速信号转换,从而实现对
FPGA 芯片的调试与下载。
设计概要
- 主控芯片 CH347T 采用了易于购买的
TSSOP20
封装; - 工作模式采用
P1
与P2
排针的跳线帽进行配置; - 添加有 5 个
1mm
直径固定螺丝孔,方便与外壳进行固定组装; - 分类引出了 UART1 和 UART2、SPI、I²C、JTAG 五条通信总线的排针,配置好工作模式之后就可以快速接线使用;
- 配合 UINIO-Signal-Translator
可以将电平信号转换为 FPGA 芯片常用的
1.8V
;
工作模式简介
UINIO-USB-Serial 可以支持下面的四种工作模式:
- USB ➞ UART:支持两路 UART
串行接口,每一路的波特率最高可以达到
9Mbps
。 - USB ➞ I²C:处于 I²C 主设备模式,支持 4 种传输速度。
- USB ➞ SPI:处于 SPI 主设备模式,最高频率可以达到
36MHz
,并且支持 2 路片选信号线,可以分时操作两个 SPI 从设备。 - USB ➞ JTAG:支持标准四线 JTAG
协议,最高频率可以达到
18Mbit/s
。
工作模式配置
这些模式分别由 CH347T 的 DTR1
和
RTS1
引脚的电平状态进行控制:
排针 P1 | 排针 P2 | 工作模式 |
---|---|---|
低电平 |
低电平 |
UART1 + JTAG |
高电平 |
高电平 |
UART1 + UART0 |
高电平 |
低电平 |
UART1 + SPI + I2C (HID) |
低电平 |
高电平 |
UART1 + SPI + I2C (VCP) |
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-USB-Serial 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-USB-UART-CH343 串口调试器
UINIO-USB-UART-CH343
是一款基于苏州沁恒
CH343P 芯片的 USB 转 UART
的开源串口调试器,该款芯片采用了小尺寸的 QFN16
封装,可以稳定支持 921600
波特率的 UART 串口通信。
设计概要
- 板载
RXD
和TXD
的信号传输状态指示灯; - USB 信号线上并入了两枚 TVS 瞬态电压抑制二极管;
- 引出了包括串口硬件流控信号线在内的全部片上资源;
- 为
3.3V
输出提供了自恢复保险丝和二极管组成的防反接保护电路; - 预留有
2mm
的固定螺丝孔,便于安装至 3D 打印外壳,或者搭建成套的产品原型; - 板载的
VIN
引脚用于接入外部的参考电压,从而调整当前 UART 信号输出的电平幅值。
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-USB-UART-CH343 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-USB-UART-CP2102 串口调试器
UINIO-USB-UART-CP2102
是一款基于 美国芯科
CP2102 芯片的 USB 转 UART
的开源串口调试器,该款芯片采用 QFN28
封装,可以稳定支持
921600
波特率的 UART 串口通信。
设计概要
- 板载
RXD
和TXD
的信号传输状态指示灯; - USB 信号线上并入了两枚 TVS 瞬态电压抑制二极管;
- 引出了包括串口硬件流控信号线在内的全部片上资源;
- 为
5V
输出提供了自恢复保险丝和二极管组成的防反接保护电路; - 预留有
2mm
的固定螺丝孔,便于安装至 3D 打印外壳,或者搭建成套的产品原型;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-USB-UART-CP2102 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-Power-LDO 线性稳压器模组
UINIO-Power-LDO 是一款同时支持 XC6206、ME6211、SGM2019、AMS1117 四种常用线性稳压芯片的测试模组,采用四合一拼板设计,可以拆分单独使用。
应用介绍
- XC6206 模组:选用 SOT-23-3
封装,兼容特瑞仕
XC6206
系列低压差线性稳压器。 - ME6211 模组:选用 SOT-23-5
封装,兼容微盟
ME6211
系列低压差线性稳压器。 - SGM2019 模组:选用 SOT-23-5
封装,兼容圣邦微
SGM2019
系列低压差线性稳压器。 - AMS1117 模组:选用 SOT-223-3
封装,可以兼容固定电压版本的艾迈斯
AMS1117
、德州仪器REG1117
线性稳压器。
注意:每一片模组都单独添加了
2mm
直径的非金属化固定螺丝孔。
设计概要
- 采用了 6 Pin 的 USB Type-C,并且
CC1
和CC2
分别添加了5.1kΩ
下拉电阻,可以更好的兼容具备功率传输协议 USB-PD(USB Power Delivery)的电源; - 使用
0.7mm
线宽0.3mm
线距、0.8mm
过孔0.3mm
孔径进行 PCB 布线,在温升 10℃ 的情况下,最大负载电流为1.6A
左右,如果需要换用其它型号的线性稳压芯片,需要注意其最大输出电流不能超过该值。 - 支持使用
2Pin
的杜邦针作为电源输入端口,而4Pin
的杜邦针作为两路的电源输出端口。 - 添加有一枚用于防止输入端反接的
1N5819 肖特基二极管(最大整流电流
1A
,最大反向工作电压40V
),采用大尺寸的 SOD-123 封装,或者也可以选择载流能力达到3A
的 1N5822。 - 肖特基二极管和
4Pin
杜邦针两端,分别添加有两组测试点,便于测量输入输出的电源纹波。
注意: AMS1117 模组的输出电容,必须采用等效串联电阻 ESR(Equivalent Series Resistance)更大的
22uF
钽电容,从而确保输出的稳定性。
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Power-LDO 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-Storage 低速存储器模组
UINIO-Storage
是一款同时支持
EEPROM、Flash、MicroSD
三种类型存储器的多功能模组,采用了拼板设计,每一片模组都添加有独立的
1mm
直径固定螺丝孔,可以单独拆分进行使用。
应用介绍
- EEPROM 存储器
AT24Cxxx
:支持 SOIC 和 TSSOP 两种封装形式,使用 I²C 总线通信。 - Flash 存储器
W25Qxxx
:支持 SOIC 和 WSON 两种封装形式,使用 SPI 总线通信。 - MicroSD 读卡器:同时支持
SPI
和SDIO
两种通信方式,独立5V
线性稳压芯片供电,支持读写大容量 TF 卡。
注意: 针对每个模组都进行了单独的分区覆铜,其中两片 AT24Cxxx EEPROM 模组分别被配置为不同的 I²C 地址。
设计概要
- 每一片模组都单独添加有
1mm
直径的固定螺丝孔; - 每一片模组的
3.3V
外部供电端都添加了0.1uF
滤波电容; - 已经为 EEPROM 存储器的 I²C 总线添加了
10KΩ
的上拉电阻; - 为了提升 MicroSD 读卡器
在读取大容量存储卡时的电流驱动能力,单独添加了一枚
3.3V
线性稳压芯片进行供电; - 配合串行协议转换器 UINIO-USB-Serial 以及相应的上位机程序,可以方便的对模组上的存储器进行读写操作;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Storage 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-Signal-Translator 电平转换器
UINIO-Signal-Translator
是一款基于德州仪器 TSSOP 封装的 TXS0108
以及 TXB0108
的双向电平信号转换器模组,适用于漏极开路或者推挽输出的应用,支持
1.8V
、2.5V
、3.3V
、5V
等常见信号电平之间的相互转换。
设计概要
- 输出使能端 OE 需要通过跳线帽进行配置;
- 分别为参考电压 A 与参考电压 B 添加了 LED 指示灯;
- 增加了 4 个
1mm
直径固定螺丝孔,方便与外壳进行固定组装; - 转换芯片均采用易于购买的
TSSOP20
封装,可以按需使用 TXS0108 或者 TXB0108; - 可以配合串行协议转换器 UINIO-USB-Serial
使用,用于调试
1.8V
电平信号的 FPGA 芯片外设;
输入输出参数
- TXB0108:
VCCA
端电压1.2V ~ 3.6V
,VCCB
端电压1.65V ~ 5.5V
,使能端OE
高电平有效。不能用于 I²C 的开漏输出,只适用于 UART 与 SPI 总线通信场景。 - TXS0108:
VCCA
端电压1.4V ~ 3.6V
,VCCB
端电压1.65V ~ 5.5V
,使能端OE
高电平有效,同时支持开漏与推挽输出(推挽模式下最大数据速率可以达到110Mbps
,开漏模式下则只能达到1.2Mbps
),可以同时适用于 UART、I²C、SPI 等总线通信场景。
注意: TXS0108 和 TXB0108 两款芯片只能完成逻辑电平信号的转换,其驱动能力较小,并不具备带负载能力。
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Signal-Translator 开源项目提供了如下一系列技术参考资料:
UINIO-Monitor 显示屏幕模组
UINIO-Monitor
是一款同时拼接了 0.96 英寸 LCD
显示屏(ST7735
,160×80
)、0.96
英寸 OLED
显示屏(SSD1315
,128×64
)、1.3
英寸 LCD
显示屏(ST7789
,240×240
)、2.4
英寸 LCD
显示屏(ST7789
,240×320
)、1.69
英寸 LCD 显示屏(ST7789
,240×280
)
的五合一屏幕驱动电路设计。
设计概要
- 采用 FreeCAD
绘制了合理并且美观的板框(长度与宽度均小于或等于
10cmm
); - 分别提供有 4 个
1mm
直径螺丝孔,便于安装至其它结构件,快速搭建出产品原型; - LCD 屏幕的外接引脚线序全部保持统一,并且重要的丝印信息会同时标注在 PCB 的顶层与底层;
- PCB 板载
0.5mm
间距的 FPC 柔性排线连接器,同时还引出了2.54mm
间距的直插排针,便于通过杜邦线快速搭建实验电路; - 由于 OLED 屏幕的功耗相对较小,因而采用了
300mA
输出的线性稳压芯片XC6206P332MR
;而功耗相对较大的 LCD 屏幕,则统一采用ME6211C33M5G-N
线性稳压芯片;
注意事项
- 工程的
CAD
目录下,保存的是 FreeCAD 绘制的 PCB 板框草图文件; - 工程的
3D Models
文件夹,保存的是 LCD 和 OLED 裸屏的 3D 模型 FreeCAD 源文件; - 工程的
Reference
目录下提供了裸屏相关的数据手册以及参考原理图; - 0.96 英寸 OLED 显示屏 同时兼容采用
SSD1306
和SSD1315
两款驱动芯片的屏幕; - 由于
XC6206P332MR
电源正负极反接时,极易导致线性稳压芯片烧毁,所以串联 SOD-323 封装的肖特基二极管防止反接; - 当使用 Arduino 的 U8g2 库驱动
0.96 英寸 OLED 显示屏 的时候,必须焊接上
R20
电阻,而R19
电阻位置可以留空;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Monitor 开源项目提供有如下一系列技术参考资料:
- 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》
- 《运用 U8G2 与 TFT_eSPI 玩转 UINIO-Monitor 显示屏》
- 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》
UINIO-Keyboard 多功能输入模组
UINIO-Keyboard 是一款基于江苏沁恒 CH452 的 64 位键盘输入装置,采用两线制的 I²C 总线通信接口,并且外扩有日本阿尔卑斯阿尔派(ALPSALPINE) 的 3 枚 EC11 旋转编码器、以及 1 枚 RKJXV 模拟量碳膜摇杆,基本覆盖了嵌入式开发当中主流的实体输入方案。
设计概要
- 同时板载有 编码键盘、旋转编码器、模拟量摇杆 三种常用的输入外设;
- 添加了六枚
3mm
直径的机械孔,便于使用铜柱或者螺丝进行固定和安装; - 键盘按键使用
3 × 4 × 2.5
封装规格的四引脚贴片按键,这里可以购买日本阿尔卑斯阿尔派的SKRPACE010
型,或者国产讯普精密的TS-1089S-02526
型微动按键; - 碳膜摇杆如果购买不到日本阿尔卑斯阿尔派(ALPS Alpine)的原厂型号,那么可以平替为国产的 广东控银 JP13 型摇杆;
- 关于 64 位键盘的具体键位编码,以及参考驱动程序,可以查阅沁恒官方的《数码管驱动及键盘控制芯片 CH452 数据手册》;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Keyboard 开源项目提供了如下参考技术资料:
UINIO-Cubic-Prism 分光棱镜显示器
UINIO-Cubic-Prism 是一款基于 上海乐鑫科技 ESP32-PICO-D4 主控芯片,以及日本 TDK 株式会社 的 MPU6050 加速度传感器的分光棱镜显示设备。
工程目录说明
1 | ├─Documents 电路原理图以及动态 BOM 文件 |
注意:该工程分别在 USB Type-C 的
CC1
和CC2
引脚,添加了R13
和R14
两枚下拉电阻(原始开源项目缺失),从而能够支持 USBPD 快充协议。
设计概要
- 天线屏蔽使用 2 排接地过孔(省略了阻抗匹配电路);
- 完全兼容 Github 上的 HoloCubic_AIO 固件及其相关工具;
- 电路原理图进行了重绘,同时 PCB 也重新进行了手工布线,尽可能多的采用大面积铺铜;
- 更换了 TF 卡插座为更加便宜并且比较容易购买的封装形式;
- 同时提供有
AMS1117-3.3
和ME6211C33M5G
两款线性稳压器芯片的屏幕显示模组,便于拼板打样; - 屏幕扩展板与主板所使用线性稳压芯片的
3.3V
完全隔离(多个稳压器不能像原始开源项目当中那样,被简单的并联起来使用); - 屏幕扩展板与主板采用
10cm
长度的8Pin
同向 FPC 软排线进行连接;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 提供有 UINIO-Cubic-Prism 开源项目的 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》,以及如下一系列相关技术的参考资料:
- 《UINIO-MCU-ESP32 核心板电路设计》
- 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》
- 《运用 U8G2 与 TFT_eSPI 玩转 UINIO-Monitor 显示屏》
- 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》
CAD 外壳模型
工程当中的 CAD
目录,是专门为 UINIO-Cubic-Prism
重新设计的 3D 打印外壳模型,可以精确适配本项目的 PCB
板框;分光棱镜分别采用左右两个延伸柱进行固定,免去使用胶水粘结到屏幕上的麻烦。
CAD 模型被划分为上下两个部分(对应 FreeCAD 工程当中的
Base
和 Cover
两个零件),分别用于安装主板与屏幕扩展板。
CAD 外壳模型的分光棱镜倾斜角度,被提高至 30° 度,从而改善水平放置在桌面时的可视角度。同时对模型底部进行了掏空处理,提升主板的散热能力,同时也便于插拔 TF 卡。
RGB
发光二极管对应的外壳位置,专门进行了削薄处理,便于启动时观察其工作状态。左右两侧预留有
2mm
直径的沉头螺丝开孔以及相应的装饰盖(需要使用胶水粘接)。
固件与工具
名称 | 下载地址 | 描述 |
---|---|---|
HoloCubic AIO | https://github.com/ClimbSnail/HoloCubic_AIO | 兼容 UINIO-Cubic-Prism 的开源固件。 |
HoloCubic AIO Tool | https://github.com/ClimbSnail/HoloCubic_AIO_Tool | 固件烧录工具、图片与视频转换工具。 |
LVGL Image Converter | https://github.com/W-Mai/lvgl_image_converter | 基于 LVGL 的图片转换工具。 |
ESP32 投屏工具 | https://gitee.com/superddg123/esp32-TFT/tree/master | 运行在电脑上的 ESP32 投屏上位机。 |
天气时钟 API | https://www.tianqiapi.com/ | 内置的天气时钟 API 服务申请地址。 |
UINIO-Peg-Board 洞洞实验板
UINIO-Peg-Board
是一款长度和宽度均等于
10cm
,焊盘间距保持在 2.54mm
的万用 PCB
洞洞实验板,可以用来方便的搭建一些接插元件测试电路。
设计概要
- 板框上下左右四个角上都分别制作有
3cm
的固定螺丝孔; - PCB 板框的 4 个边角分别进行了
5cm
直径的圆角处理; - 建议使用黑色磨砂材质的阻焊油墨,打样之后的视觉效果更佳;
- 工程的
Edge
目录下面是使用 FreeCAD 绘制的板框; - 通过修改洞洞板 UinIO.com 丝印下面的
Version 1.0.1
版本号,可以规避 PCB 制造工厂的光绘文件重复性检查;
参考技术文档
UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Peg-Board 开源项目提供有如下一系列技术参考资料:
UINIO 系列开源硬件概览