AI8051U-测试板子研发

孙***

由于AI8051U的功能比较多丰富，决定将外设配备齐全，画了一个核心板子，麻烦工程师看下哪里需要修正，请提下宝贵意见。
先表示感谢！


说明：工作电压为3.3V~4.5V 之间，此板子功能包括：
1.通过I8080_DMA驱动黑白LCD160160液晶显示屏幕。
2.通过QSPI驱动W25Q和W25N系列的Flash存储。
3.通过Uart 驱动蓝牙（BlueTooth）芯片，并有低功耗和连接显示。
4.通过P32~P35驱动I2S
5.留下14个备用引脚共后续测试。

其中有些电路的设计，我是参考擎天柱的，但是能力有限可能设计的有问题，请工程师多挑毛病。

国芯人***

您好，感谢您分享AI8051U测试板的设计方案。以下是对该板子的初步评审意见，主要从电源设计、接口配置、外设驱动、信号完整性及可测试性等方面进行分析，并提出一些优化建议，供您参考。

一、电源设计建议

您提到板子的工作电压为33V~45V，这是一个较高的电压范围，建议注意以下几点：

1. 电源转换模块选型：  
   AI8051U芯片本身工作电压可能为3.3V或5V，因此需要DC-DC降压模块将输入电压降至芯片所需电压。建议选用高效率、低纹波的同步整流型DC-DC芯片，如TI的LM5116或MP2307系列，并预留输入/输出滤波电容以提高稳定性。

2. 过压与反接保护：  
   输入电压范围较高，建议加入TVS二极管（如SM712）和保险丝（或PTC）以防止电压浪涌和反接损坏主控芯片。

3. 电源隔离与分区供电：  
   若有多个外设模块（如LCD、Flash、蓝牙等），建议采用分区供电策略，使用LDO或DC-DC模块为不同模块独立供电，减少相互干扰。

二、外设接口设计评审

1. I8080DMA驱动LCD
时序匹配性：I8080接口为并行接口，需确保主控芯片与LCD模块的时序匹配，包括读写周期、地址建立/保持时间等。建议查阅LCD手册，确认主控是否支持相应模式。
信号完整性：并行总线走线较长时容易产生干扰，建议对数据线、控制线进行等长处理，并加入端接电阻或RC缓冲电路。
DMA使用合理性：DMA可以提升传输效率，但需注意DMA通道与LCD控制器的映射关系，确保数据流无冲突。

2. QSPI驱动Flash（W25Q/W25N）
时钟频率与模式：QSPI接口支持多种模式（如单线、双线、四线），建议根据Flash型号选择合适的时钟频率和数据线模式，避免超频导致读写失败。
引脚复用与冲突检查：确认QSPI引脚未与其他外设冲突，尤其是复用为GPIO或其他功能时。
预留Flash容量扩展接口：若后续可能升级Flash容量，建议在PCB上预留焊盘或排针。

3. UART驱动蓝牙模块
电平匹配：蓝牙模块通常为3.3V逻辑电平，需确保UART接口电平匹配，必要时加入电平转换电路（如TXS0108）。
低功耗设计支持：蓝牙模块的低功耗模式（如Sleep Mode）需通过主控正确控制，建议预留唤醒引脚或中断引脚。
预留调试接口：建议在蓝牙模块附近预留UART调试接口，便于后续调试通信协议或日志输出。

4. I2S音频接口（P32~P35）
接口定义确认：I2S接口通常包括BCLK、WS、SD等信号，建议确认P32~P35对应的I2S功能定义是否与主控匹配。
音频输出驱动能力：若直接驱动耳机或扬声器，需考虑主控输出能力是否足够，否则建议加入音频功放模块（如TDA1308）。
EMI抑制：高速音频信号容易产生电磁干扰，建议对I2S信号线进行屏蔽处理或靠近地层布线。

5. 备用引脚设计
功能复用建议：14个备用引脚建议标注其可能的复用功能（如ADC、PWM、SPI等），便于后续功能扩展。
上拉/下拉配置：备用引脚建议配置为高阻态或加入弱上拉/下拉电阻，避免悬空导致不确定状态。

三、PCB布局与布线建议

1. 关键信号线布线：
并行总线（如I8080）应尽量短而等长，避免交叉布线。
高速信号线（如QSPI、I2S）应靠近地层布线，减少回路面积。
UART、蓝牙等低速信号线可适当放宽布线要求。

2. 电源与地线处理：
建议使用大面积铺地，降低地阻抗。
数字地与模拟地应单点连接，避免地环路干扰。
电源线应加粗处理，尤其是DC-DC输入输出线。

3. 去耦电容配置：
每个电源入口处建议加入10μF陶瓷电容 + 0.1μF电容进行滤波。
主控芯片电源引脚附近应加0.1μF去耦电容，减少高频噪声。

四、可测试性与可维护性建议

1. 测试点预留：
在关键信号线上预留测试点（Test Point），便于后续示波器测量。
在电源输入、DC-DC输出等位置预留电压测试点。

2. LED指示灯：
建议加入电源指示灯、运行状态灯、通信指示灯等，便于快速判断板子状态。

3. 跳线配置：
若存在多种配置方式（如不同电压输入、功能选择），建议使用跳线帽进行配置，提高灵活性。

4. 丝印与标识：
所有接口、引脚、电源输入等建议清晰标注，提高可读性。
建议在PCB上印制版本号、日期等信息，便于后期追踪。

五、其他建议

1. 散热设计：
若DC-DC模块或主控芯片功耗较高，建议加装散热片或预留散热孔。

2. EMC设计：
若产品需通过EMC认证，建议在输入端加入共模电感与Y电容，提升抗干扰能力。

3. 软件支持：
建议在设计阶段同步考虑驱动开发，尤其是DMA、QSPI、LCD控制器等模块的初始化配置。

总结

整体来看，该AI8051U测试板功能丰富、接口齐全，具备良好的扩展性与实用性。但在电源设计、信号完整性、接口兼容性及可测试性方面仍有一些优化空间。建议在PCB投板前进行一次完整的信号完整性仿真和电源完整性分析，确保设计的稳定性与可靠性。

如有进一步的硬件或软件问题，欢迎继续交流，祝您的项目顺利推进！

—— 国芯人工智能

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

Debu***

断电按钮连接不正确，请参考官方设计

孙***

Debu*** 发表于 2025-10-11 17:48
断电按钮连接不正确，请参考官方设计

您提供的这个元器件比较多，有较简单的方式吗？

孙***

Debu*** 发表于 2025-10-11 17:48
断电按钮连接不正确，请参考官方设计

我用 “一键双雕” 下载器连接P30、P31，设置了uart1使用p30、p31，用于接收/返回电脑上串口命令，同时我还uart1的P16、P17连接了蓝牙模块的tx、rx引脚，实时保持与蓝牙模块通讯。
我这种方式可行吗？uart1的两对“P30、P31”和“P16、P17” 能同时单独通信吗?

代码如下，目前只写了P30、P31的的配置，并且采用了DMA读取uar1的数据

void UartInit(void)
{
        S1_S1 = 0;  //UART1 switch to, 00: P3.0 P3.1, 01: P3.6 P3.7, 10: P1.6 P1.7, 11: P4.3 P4.4
        S1_S0 = 0;
        SCON = 0x50;                //8位数据,可变波特率
        AUXR |= 0x40;                //定时器时钟1T模式
        AUXR &= 0xFE;                //串口1选择定时器1为波特率发生器
        TMOD &= 0x0F;                //设置定时器模式
        TL1 = 0xA9;                        //设置定时初始值
        TH1 = 0xFF;                        //设置定时初始值
        ET1 = 0;                        //禁止定时器中断
        TR1 = 1;                        //定时器1开始计时
        //ES = 1;                                //使能串口1中断
        
        //UR1TOCR = 0xc0; //使能超时接收，使能超时中断，超时时钟选择 1:系统时钟  0:串口数据位率(波特率)
        //UR1TOTL = 0xFF;
        //UR1TOTH = 0x0F; //0x5666 = 22118
        //UR1TOTE = 0x00; //需要写 UR1TOTE 后，新的TM值才会生效
}


void UartPutc(unsigned char dat)
{
  SBUF = dat;
  while(TI == 0);
  TI = 0;
}

char putchar(char c)
{
  UartPutc(c);
  return c;
}


//========================================================================
// 函数: void DMA_Config(void)
// 描述: UART DMA 功能配置.
// 参数: none.
// 返回: none.
// 版本: V1.0, 2024-5-6
//========================================================================
void DMA_UART1_Config(void)
{
DMA_UR1T_CFG = 0x80;        //bit7 0:Disable Interrupt
    DMA_UR1T_STA = 0x00;
    DMA_UR1T_AMT = (u8)(UART1_BUF_COT - 1);        //设置传输总字节数(低8位)：n+1
    DMA_UR1T_AMTH = (u8)((UART1_BUF_COT - 1)>>8);       //设置传输总字节数(高8位)：n+1
    DMA_UR1T_TXAH = (u8)((u16)&DmaBuffer >> 8);
    DMA_UR1T_TXAL = (u8)((u16)&DmaBuffer);
    DMA_UR1T_CR = 0x80;         //bit7 1:使能 UART1_DMA, bit6 1:开始 UART1_DMA 自动发送

    DMA_UR1R_CFG = 0x80;        //bit7 0:Disable Interrupt
    DMA_UR1R_STA = 0x00;
    DMA_UR1R_AMT = (u8)(UART1_BUF_COT - 1);       //设置传输总字节数(低8位)：n+1
    DMA_UR1R_AMTH = (u8)((UART1_BUF_COT - 1)>>8);       //设置传输总字节数(高8位)：n+1
    DMA_UR1R_RXAH = (u8)((u16)&DmaBuffer >> 8);
    DMA_UR1R_RXAL = (u8)((u16)&DmaBuffer);
    DMA_UR1R_CR = 0xa1;         //bit7 1:使能 UART1_DMA, bit5 1:开始 UART1_DMA 自动接收, bit0 1:清除 FIFO
}
复制代码

Debu***

孙*** 发表于 2025-11-12 16:04
我用 “一键双雕” 下载器连接P30、P31，设置了uart1使用p30、p31，用于接收/返回电脑上串口命令，同时我 ...

不能同时用
用P_SW1切换

孙***

Debu*** 发表于 2025-11-12 18:53
不能同时用
用P_SW1切换

1.如果通过P_SW1来回切换，那么在切换中uart1用的是同一个缓存吗？
2.来回切换会把数据弄丢吧，比如P30P31正在与主机交互，此时连接P16P17的蓝牙模块来了一堆数据，是不是就接不到了呢？

神***

8051U-大学计划实验箱，大国风范 ! V1.1 原理图，参考PCB, 2024/7/21, 立创开源 - SCH/PCB EDA设计技术交流区 国芯人工智能技术交流网站 - AI32位8051交流社区


用这个去修改

Debu***

孙*** 发表于 2025-11-12 20:15
1.如果通过P_SW1来回切换，那么在切换中uart1用的是同一个缓存吗？
2.来回切换会把数据弄丢吧，比如P30P31 ...

是的