Недавно в комментариях к статье о К1921ВГ015 я выкладывал фотографию своей макетной платы. Даже простой скриншот вызвал живой интерес, а некоторые читатели попросили поделиться проектом в текущем виде — без финальных доработок и тестов.

К сожалению, в последнее время мои приоритеты изменились, и уделять время хобби стало сложнее. Заказ плат, сборка и тестирование могут затянуться, я решил выложить проект до проверки. В качестве компенсации подробно опишу все ключевые моменты.

Концепция платы

За основу взята синяя плата из рекламных материалов на озоне. Однако при попытке её повторить выяснилось, что она:

• Использует минимум 4 слоя

• Содержит дорогую обвязку

При подробном рассмотрении, общая компоновка мне показалась удачной, но что бы ее развести на 2 слоя - пришлось попотеть. При разводке учел некоторые советы, которые давали автору и мне. Например то, что люди хотят видеть больше информации и управления на лицевой части платы вместо компонентов. Кто то просил контактную площадку под крокодила - сделал.

Общая схема подключения была частично заимствована из схемы которую мне прислали хорошие люди, что должно было снизить общее количество ошибок. Оригинал, к сожалению, показать не могу, так как информация не для распространения.

Обвязка контроллера

На плате часть компонентов можно не ставить или заменить перемычками. Так что на крайний случай можно оставить только то что необходимо.

Установлены два кварца: высокочастотный и часовой. Кварцы компактные, но широко доступны на популярных площадках. К сожалению пайка без фена потребует от вас терпения и опыта. Примеры кварцев есть в описании компонента в KiCad, там есть ссылки для приобретения.

Для аналоговой части используется дроссель ЭМП (решение из официальных рекомендаций). Возможна замена дросселя перемычками.

Формирователь AREF собран на многооборотном подстроечном резисторе. Компоненты подобраны так, чтобы можно было поставить модуль, формирующий опорное напряжение на Г-образной гребенке с убранным четвертым пином. В общем можно накидать на макете опорник и жестко запаять ее на гребенке прямо в плату вместо подстроечника и двух штырьков.

Два основных светодиода сигнализируют о корректной работе: PLED — общее питание, ALED — аналоговое питание (если не горит - проблема с дросселем).

Сброс контроллера организован через супервизор питания. В оригинале использовался супервизор TLC7733ID, но из-за его дороговизны пришлось искать альтернативу. Один из самых доступных по цене супервизоров TPS3823-33 и на нем можно сделать так же дублирующую схему сброса контроллера. Но если вы не хотите использовать супервизор - предусмотрена перемычка и джампер (**STD**) для перехода на стандартный способ сброса контроллера.

Батарейное питание организовано по официальному документу рекомендации. Если батарея не нужна, можно не устанавливать диодную сборку и запаять перемычку VCC1 → V_BAT.

Для входа в сервисный режим есть кнопка, которая дублирует джампер SERVEN. Если кнопка запаяна, штыри джампера можно и не паять.

Одна из интересных особенностей этого микроконтроллера - отдельные выводы питания для разных периферийных блоков, что требует установки четырёх танталовых конденсаторов — не самое частое решение для микроконтроллеров. Их, к сожалению, запаять все же придется.

Изначально я пропустил что один конденсатор цепляется к AGND, хотя в рекомендации на это есть акцент.

Коммуникации

С портом JTAG я никогда не работал, но взял распиновку из оригинальной схемы. Также прошелся в интернете, вроде как это очень распространенный стандарт. Наверное, лучше было бы добавить еще перемычку под пайку, чтобы можно было по-умолчанию разорвать питание от порта JTAG. Не знаю насколько это актуально.

Для каждого порта UART есть набор сигнализационных светодиодов UART STATUS. На низких скоростях проблем быть не должно, а вот если заходите поднять скорости выше 115200 - их придется выпаять - они подключены напрямую. Зато их можно использовать, при необходимости, как сигнализацию у неиспользуемых uart портов.

На нижнюю гребенку выведены все основные средства коммуникации, кроме CAN портов. В этом микроконтроллере у каждого порта GPIO есть несколько альтернативных функций. Но на гребенку выведены те, что стоят на первом месте в таблице описания GPIO. Мне не совсем известно - имеет ли это значение, но пусть будет так.

Верхняя гребенка не имеет GPIO вовсе. Каждый из этих портов уникален и у каждого из них есть своя, только одна функция. На против каждого уникального порта, есть соответствующий ему GND пин. Для аналоговых входов AGND, для обычных просто GND.

Справа 2 гребенки содержат полный набор контактов портов ABC, что на самом деле очень удобное и удачное решение. Я уже начал разводить плату коммуникации, с дисплеем, которая двумя шлейфами подключалась бы к основной плате. Но она слишком сырая, чтобы ее выкладывать. В любом случае, на ней можно найти все что нужно для подключения периферии.

Как видно, гребенки были обильно смазаны пинами GND и VCC(3.3V). Потому что лично мне их очень сильно не хватает на стандартных макетках.

USB

USB Разъемы распаяны на изолированном участке платы. Это сделано для удобства коммутации.

Плата имеет два порта USB и может питаться от любого из них. Для выбора источника питания используется гребенка 5V!, на которой нужно скомутировать согласно схеме на плате источник питания. Вы можете питать плату от JTAG и не использовать стабилизатор при подключении по USB или разъем питания.

Каждый источник питания подключается через диод, поэтому, даже если вы подключите несколько источников - ничего страшного случиться не должно. Но если вы решитие не ставить диоды, то рекомендуется использовать только один источник питания в гребенке 5V!.

Каждый из портов имеет защиту по входу. Но она так сделана, что при желании, вы можете ее не ставить, и все будет просто работать без нее.

Верхний порт отвечает за подключение непосредственно к самому контроллеру. Второй порт используется как преобразователь USB->UART. Вы можете скоммутировать преобразователь USB->UART не для UART0 просто перекоммутировав его проводами. Изначально я его разводил под CH340G, но, посмотрев какие есть более современные доступные варианты, пришел к выводу, что лучше использовать версию CH340X, которая не требует кварца и в целом куда компактнее CH340G.

Отдельной гребенкой выведено напряжение 5V, полученное с USB или с разъема питания. Учитывайте падение на диоде, который отделяет напряжение разных источников питания.

Пинауты и доп информация

Проект платы/герберы/сверловку/пинауты можно найти на github под лицензией MIT.

Пинауты для платы генерились тут - https://splitbrain.github.io/pinoutleaf/