【火烛】Ai8051U实验箱的EXMini版---“以一点星火，聚燎原之势”

四***

开发板设计----【彩虹星】系列@火烛V1.3
主控芯片：Ai8051U-34K64-LQFP48
辅助芯片：Ai8H2K12U@USB-2UART+HID
（已开源至嘉立创平台，搜索 火烛 https://oshwhub.com/risvol/ai8051u-rainbow-star-fire-candle）





关于火烛：
1、设计【火烛】这款开发板的主要目的
    首先，设计【火烛】的想法并不是最近才兴起的，而是早在几个月前，参与复刻AI8051U实验箱的活动，打板验证时，发现部分玩法的功能引脚冲突了而无法正常使用（比如例程82数字录放音，后续的实验箱V1.1还是V1.2，已经改良了这个问题），且由于本人经验不足，LCM、QSPI的走线未做等长调节，而导致使用高主频时(40MHz)，播放视频级动画容易出现花屏的问题。
    其次，复刻来的东西，使用起来终究不是那么的得心应手，实验箱的功能太多太杂了，引脚复用起来错中复杂。因此，在设计【火烛】的时候，针对“如何保证芯片主要特色功能存在的前提下，最大化其硬件资源利用率？”这个主要问题下了很大的功夫，可以看见《资源分配》小节中，也列出3种利用率100%的玩法（由于时间问题，暂未验证）。
    最后，作为一名资深的白嫖玩家，自然是知道实验箱的尺寸进行打板需要花费不少的资金（早期免费申请实验箱很难），也不方便携带，而最小系统板虽然小巧，但无法“独当一面”，且学习者当中绝大部分人群是学生，因此，在设计【火烛】时，最主要的任务，即最伟大的“初衷”，便是：在有限的空间中，设计一款功能齐全的开发板！
2、【火烛】的命名
    AI8051U的问世代表着51世界中一个全新的时代已然降临，设计这款开发板，自然是希望它能够不断地发光发热，以一点星火，聚燎原之势。
3、AI8051U的强大之处
    想必绝大多数人学习单片机都是从89C51系列入门的吧，51单片机的操作流程相比于STM32，简单了不知道多少倍，而51单片机的缺点也显而易见“容量小、主频低、外设少”，单片机入门之后，很快就转到STM32的学习中了，甚至很多人都跳过51单片机，直接学习STM32单片机。
    但如今，不用纠结了，AI8051U已经比STM32F103C8T6强大太多太多了，单片机入门的学习可以直接从AI8051U开始，进阶的学习可以从即将推出的AI8052U开始，最重要的是“它是完全国产自主研发的！”。


【预告】扔掉STM32最小系统板，让【火烛】重燃落灰模块的光辉...

更新记录：
2025-01-14：彩色打样@V1.31、优化PCB
2、WIFI接口兼容网口，WIFI_RST(P47->P07)、
注：4极的耳机座（即正面的耳机座），可以直接插入带麦克风的耳机，其中黄色位置的为CTIA国际标准接口（如小米、魅族等品牌手机的耳机接口），红色位置的为OMPT国家标准接口（如中兴、诺基亚、步步高等）


2024-12-25 ：扩展板（初）@V1.1##新增一个适配扩展板1、8个LED灯（P2+P07）
2、2个74H595控制8位数码管（P00-P01-P02）
3、3组16位ADC按键（P03-P04-P05）
4、1组64个WS2812幻彩灯（P06）
5、1组8*8矩阵按键（P0+P2）




2024-12-14@V1.2
1、蜂鸣器控制信号添加测试点，可外接
2、MIC输入正负极添加测试点，可外接
3、新增触摸芯片的片选(TCS)、中断(TPEN)引脚可复用温度传感器(DTH11/DS18B20)
4、新增兼容4极耳机座，兼容欧标和国标接口，耳机麦克风直接输入到数字录音电路
5、新增16并口拓展接口，兼容贴片型排针排母
6、新增W25QXX封装，可兼容W25NXX封装
7、新增了引脚资源分配图


注：5号板为 免费沉金打样 的极限，不可新增功能

2024-11-25@V1.1
1、双刀双掷（6脚2档）开关时而出现接触不良的情况，修改为2.54的双排立贴排针（当然也可焊的上原来的拨动开关），增加稳定性，2*17P排母孔径增大
2、老版2.4寸9341触摸屏，触摸驱动方式为2个数据引脚提供电平信号，2个ADC引脚采集电阻值，实现电阻触摸。该屏适用Arduino UNO，但不适用于此。
##修改引脚接口，2.4寸触摸屏+XPT2046电阻触摸，淘宝购买@电子DIY小家（戳戳）
3、优化沉金面积超出20平方厘米无法打样的问题



上图0、1为旧版本。
彩色打板可选择任意版本。
沉金打样推荐(C)型板V1.1

2024-11-13@V1.0
第一代【火烛】问世！
一款超级好看的“全功能”AI8051U开发板，真的不来瞧一瞧吗？


实物图（V1.0）：

聪明的你，肯定已经发现了右侧那排“奇怪”的排针了。那是P0+P2拓展接口
注：【火烛】的有趣之处不局限于它本身， 也许它蕴含着无限的可能......


资源分配图：


已验证成功的功能玩法：
1、2.4'TFT彩屏（8bit模式）+SPI读写XPT2046触摸屏
2、2.8'TFT彩屏（16bit模式）+SPI读写XPT2046触摸屏
3、软硬件IIC读写AT24C128
4、软硬件QSPI读写W25Q128
5、ADC录音并保存在W25Q128中，读取W25Q128中保存的音频数据，并使用TLV320DAC芯片播放音频
6、使用辅助芯片对主控芯片进行程序下载、串口通讯
测试视频：
AI8051U@【火烛】问世啦~！！ 好看的皮囊已经准备就绪，有趣的灵魂正在加载！（戳戳）
AI8051U-科学计算器（戳戳）



资源分配(45@IO+1@VCC+1@GND+1@UCAP)：
1、UART1(2)+2.4寸UNO触摸屏(15)+OV7725(16)+QSPI(6)+TF卡(1)+IIC(2)+SPI(3)=45/45
2、UART1(2)+2.8寸16bit触摸屏(23)+QSPI(6)+TF卡(1)+IIC(2)+SPI(3)+I2S(4)+ADC3(1)+RTC(2)+BEEP(1)=45/45
3、UART1(2)+2.4寸UNO触摸屏(15)+QSPI(6)+TF卡(1)+IIC(2)+SPI(3)+I2S(4)+ADC3(1)+BEEP(1)
   +NRF24L01(3)+UART3(2)+UART4(2)+ESP(3-1)+GY273(1)+MPU6050(0)+GY273(0)+BMP280(0)=45/45


引脚分配：
1、串口1(UART1）：完全独立，RXD_D-@P30，TXD_D+@P31。
2、串口2(UART2）：偶尔复用，RXD2@P42，TXD2@P43。
3、板载FALSH存储(QSPI）：独立复用，CS@P40，CLK@P43，IO0@P41，IO1@P42，IO2@P52，IO3@P53。
4、总线(IIC)：完全独立，SCL@P50，SDA@P51。（IIC通讯推荐使用主软从硬的方式，因此选择软件IIC。可使用P32、P33体验硬件模式）
5、数据总线(SPI)：完全独立，SCKL@P32，MISO@P33，MOSI@P34。
6、存储卡(TF@SPI)：完全独立@SPI，TF_CS@P35。
7、2.4寸触摸屏@冲哥版(I8080@8bit)：偶尔复用   
    a.显示@I8080：DATA@P2，LCD_CS@P10，LCD_RD@P37，LCD_WR@P36，LCD_RS@P45，LCD_RST@P47
    b.触摸@SPI：T_CS@P11，T_PEN@P12
8、2.8寸触摸屏@正点原子(I8080@16bit）：重度复用   
    a.显示@I8080：DATA@P0+P2，LCD_CS@P10，LCD_RD@P37，LCD_WR@P36，LCD_RS@P45，LCD_RST@P47
    b.触摸@SPI：T_CS@P11，T_PEN@P12
9、音频播放@TLV320DAC(IIS)：偶尔复用，I2S_CK@P17，I2S_MCK@P16，I2S_SD@P15，I2S_ES@P14。
10、音频录制@LM358(ADC)：重度复用，ADC3@P13。
11、蜂鸣器：偶尔复用，BEEP@P46
12、晶振(RTC)：轻度复用，XTALO@P56，XTALI@P57。
13、OV7725@FIFO：重度复用，OV_SCL@P15，OV_SDA@P14，OV_WRST@P16，OV_RRST@P13，OV_OE@P46，OV_DATA@P0，OV_RCLK@P56，OV_REN@P57，OV_VSYNC@P17。
14、串口3(UART3）：重度复用，RXD3@P00，TXD3@P01。
15、串口4(UART4）：重度复用，RXD4@P02，TXD4@P03。
16、其他外设：重度复用   
    a.ESP8266@UART3：ESP_RST@P47，ESP_IO0@P57，ESP_IO2@P56
    b.HC14@UART4：NULL
    c.NRF24L01@SPI：NRF_CE@P04，NRF_CS@P05，NRF_IRQ@P06
    d.MPU6050@IIC：NULL
    e.GY273@IIC：GY_DRDY@P07
    f.BMP280@IIC：NULL

计划玩法：
1、2.4寸UNO触摸屏+W25Q128+TF
2、2.4寸UNO触摸屏+W25Q128+TF+OV7725（首次接触）
3、2.4寸UNO触摸屏+W25Q128+TF+MPU6050+BMP280+GY273
4、2.8寸16bit触摸屏+W25Q128+TF
5、ADC录音+I2S音频播放
6、USB+I2S音频播放
7、TF卡文件系统/FLASH文件系统
8、2.4寸UNO触摸屏+W25Q128+P0口外置矩阵键盘/ADC外置矩阵键盘+彩屏游戏机
9、无线通讯ESP@WIFI/HC14@LORA10、2.8寸16bit触摸屏+W25Q128+手写ASCLL字符识别
......（更多玩法，经期期待）

四***

配套案例（开发中...）：【虹星宝典】记录单片机学习之旅——目录

men***

MOL***

厉害

jove***

软件也开源吗？

xxkj***

很不错的，得过去看看，学习学习一下。

大***

字体好看，以后发帖就用这种字体

zhude***

dash***

牛啊

lgns***

优秀

超级牛***