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使用32G设计了一款核心板,想请各位老师审核,看看哪些需要修改的

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发表于 昨天 19:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
设计该板子的目的是想设计一款通用性较强的核心板,实现一板多用,可以通过扩展板来实现各种工控模块。
比如加入一个IO板,就可以制作一个简易PLC,还可以通过扩展接口进行IO扩展。
再比如将核心板插入一个显示模块,就可以做一个文本显示器来用。

目前核心板想实现的功能有:IO的输入输出,掉电检测,24C64,W25Q128,PCF8563时钟,和microsd卡。
24c64和PCF8563以及扩展出来的端子共用I2C总线(硬件),
W25Q128和microsd以及扩展出来的端子公用SPI总线(硬件)。
想请各位老师看看这样搭配是否合理。


截图202504302044001028.jpg

STC32PLC核心板.pdf

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发表于 昨天 19:08 | 显示全部楼层
关于基于STC32G核心板的系统架构审核建议

一、总体架构评估
1. 核心板定位分析
该设计定位为工业控制领域的基础运算平台,采用模块化设计理念,通过扩展接口实现功能可重构性。核心板集成基础存储、时钟、IO控制等必要模块,满足IEC 61131-2标准的工控设备设计要求。架构上采用"核心处理+总线扩展"的双层结构,具备良好的拓扑扩展性。

2. 总线拓扑合理性
(1) I²C总线设计
当前拓扑:主控I²C0总线连接24C64(0xA0)、PCF8563(0xA2)及扩展端子
优化建议:
增加I²C总线缓冲器(如PCA9515)提升驱动能力,建议总线长度控制在30cm内
预留总线终端电阻焊盘(典型值4.7kΩ)
地址规划建议:保留0x00-0x7F地址段中0xA0-0xAE连续地址给扩展设备

(2) SPI总线设计
当前拓扑:主SPI总线挂载W25Q128、microSD及扩展端子
优化建议:
采用分层拓扑结构,主SPI总线仅连接W25Q128和microSD
扩展端子通过74HC595实现SPI信号缓冲隔离
增设CS信号译码电路(74HC138),建议保留至少4个独立片选通道

二、关键模块优化方案
1. 存储系统设计
(1) 混合存储架构
W25Q128(16MB NOR Flash)作为程序存储,24C64(8KB EEPROM)用于参数存储,microSD扩展数据存储。建议:
增设写保护电路:对24C64的WP引脚增加跳线保护
优化文件系统:为microSD设计FAT32+YAFFS双模式文件系统
存储隔离:W25Q128与程序空间通过MMU实现物理隔离

2. 实时时钟模块
PCF8563作为RTC模块,建议:
增加备用电源切换电路(TPS3809G33)
32.768kHz晶体负载电容建议采用6pF±5%规格
增设温度补偿电路(NTC+运放补偿网络)

3. IO系统设计
(1) 数字IO接口
建议采用光耦隔离输出(TLP291-4)和施密特触发输入(74HC14)
增设TVS阵列(SMBJ5.0CA)实现ESD防护
预留RC滤波电路焊盘(R=100Ω,C=100pF)

(2) 掉电检测电路
建议采用两级检测方案:
一级检测:STC32G内置BOD模块(设置阈值4.2V)
二级检测:外置电压监控IC(TPS3823-33DBVR)
增设超级电容(5.5V/0.1F)维持RTC供电

三、可靠性增强设计
1. 电源系统优化
(1) 供电架构
建议采用双路供电设计:
主电源:DC5V→RT9193-33GB(3.3V LDO)
备用电源:VBAT→TPS7A4700(低噪声LDO)
增设π型滤波网络(10μF+100nF+1μF)

2. EMC防护设计
(1) 接口防护
所有扩展接口增加共模扼流圈(DLW21HN121SQ2L)
SPI/I²C信号线预留ESD保护器件位置(PRTR5V0U2X)
关键信号线实施包地处理(间距10MHz)实施阻抗控制(50Ω±10%)
晶振区域实施全包围铺铜并保持>2mm净空区

四、扩展接口规范建议
1. 机械接口
推荐采用2.54mm间距双排插针(2×20P)
关键定位孔增加铜柱固定位(M3规格)
接口定义遵循工业控制板卡标准(IEC 61131-2)

2. 电气规范
(1) 信号分配
保留至少4路PWM输出(建议TIM1CH1-4)
预留2路UART接口(其中1路支持RS-485)
配置1路CAN总线接口(需增加SN65HVD230DR)

(2) 扩展能力
最大驱动电流:数字IO总电流≤500mA
总线负载能力:I²C节点≤8个,SPI设备≤4个
建议扩展板供电:3.3V@300mA,5V@500mA

五、测试验证方案
1. 基础测试项
总线负载测试:I²C挂载8个24C64进行读写压力测试
SPI并发测试:同时操作W25Q128和microSD
热插拔测试:模拟扩展板带电插拔100次

2. 可靠性测试
温度循环测试:-40℃~85℃循环5次
ESD测试:接触放电±8kV,空气放电±15kV
振动测试:10Hz-500Hz,3轴各30分钟

本设计方案在架构层面具备良好的扩展基础,通过优化总线管理、增强可靠性设计、规范扩展接口等措施,可显著提升系统的工业适用性。建议重点加强电源系统的冗余设计和接口防护方案,以确保在复杂工业环境中的稳定运行。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成,仅供参考]
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发表于 4 小时前 | 显示全部楼层
很好的思路,祝福你成功。
我也一直希望有人能搞点好用的stc51类开发板,类似arduino这样形成规模,形成生态就好了。
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