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Ai8051U迷你开发板

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简介

基于Ai8051U-34K64-QFN48的迷你开发板,焊接难度超高,文档介绍较全

简介:基于Ai8051U-34K64-QFN48的迷你开发板,焊接难度超高,文档介绍较全
基于Ai8051U开源创意电子设计大赛
复刻成本:10

开源协议

GPL 3.0

创建时间:2024-10-28 11:17:41更新时间:2024-12-11 01:38:14

描述

一、简介

  1. Ai8051U迷你开发板,尺寸71.12 x 22.86 mm(2800 x 900 mil),上下排针间距17.78 mm(700 mil),单侧24P排针,适用于面包板
  2. 引出了除XTALI/XTALO外的全部IO口,晶振为32.768Khz
  3. 板载了防过流防反接防倒灌保护电路,LDO 5V->3.3V,5V/3.3V电源开关
  4. Ai(STC)8H2K12U串口,双刀双掷开关切换USB/UART
  5. SPI插接8P显示屏接口,无内置IC的RGB灯珠,QSPI FLASH(25Q),microSD卡卡槽,以及三个按键
  6. 已占用引脚(均在PCB上使用丝印注明):P2.5/P2.7,P3.x,P4.x(除P4.4/P4.5),P5.x
    板上资源.png

二、引脚功能列配图

注:手册真的很乱,不想再看一遍了,下图没有经过检查,可能存在纰漏
v1.0.0.png

三、实物展示

正面.jpg
背面.jpg
面包板使用.jpg
右上角保护电路和5V电源开关没焊(预计将在一周内把右上角补焊好),不过这并不影响使用,可以直接将一条线上的焊盘短接

原因是前两周期中周,很多事要忙,然后物料忘记采购了(以为买过了),更更更痛苦的是50元器件券在截止发券的第二天才发现过期了没有领...参加活动一定要记得及时领券鸭TAT

四、硬件概览

1.主控

Ai8051U-34K64U-QFN48(2.8 RMB),体积小巧,采用3V3供电,外接32.768Khz低速晶振,引出三个按键,其中两个可作为复位/USB下载按键,也可都作为用户按键
image.png

2.电源输入及保护电路

16Pin TYPE-C电源输入,cc引脚5.1k电阻下拉,可使用cc线缆
DN DP 连接至双刀双掷开关,以切换串口/USB
500mA保险丝防过流,2个P沟道MOS防反接防倒灌,NMOS+按键控制+5V电源通断.
image.png

3.LDO

RT9013-33GB-MS,5.5V输入电压,输出电流500mA,CE引脚连接至按键和Ai8H2K12U芯片,可控制3V3电源通断
image.png

4.串口/USB切换

Ai(STC)8H2K12U-45I-SOP8(0.95 RMB),采用+5V供电,USB转串口,串口下载时自动冷启动Ai8051U实现一键下载
双刀双掷开关切换USB/串口功能(硬件USB下载需对Ai(STC)8H2K12U芯片进行设置,见后文)
image.png

5.LED

+5V、3V3电源指示灯,观察电源状况
RGB LED,粗略计算电流2.2mA,似乎红色低一些
三个引脚均支持PWM,RGB分别对应PWM5、PWM6、PWM7
image.png

6.SPI设备

QSPI FLASH 和 MicroSD卡 使用同一组硬件SPI,不知道QSPI是否兼容SPI¿
FPC连接器为8P,根据引脚定义,可驱动部分0.96/1.14屏幕
image.png
image.png

五、制作注意事项

打板推荐1.6mm厚度,板子比较长,厚一点结实一些

物料除了Ai8051U-34K64-QFN48、Ai(STC)8H2K12U-45I-SOP8、PJM3415PDFA、W25Q128JVSIQ外,均可在立创商城使用优惠券购买,且有平替选择,可自行搭配

板子部分区域元件比较密集,且有两个阴间封装(DFN1006-3L)的NMOS,和QFN封装的主控,因此必须要有热风枪或加热台焊接

如何判断NMOS是否焊好:打开万用表通断档,测量NMOS的DS极间是否能测出电阻

推荐焊接顺序:(热风枪)主控、NMOS->(烙铁)TYPE-C、FPC连接器->其他

当然,用不到的可以不焊,最少只需要:主控、晶振、Type-C、LDO,再短接保护电路和双刀双掷开关触的焊盘,即可作为最小系统板使用

关于晶振匹配电容的选择:计算公式CL=CL1×CL2CL1+CL2+CstrayC_L=\frac{C_{L1} \times C_{L2}}{C_{L1}+C_{L2}}+C_{stray},其中匹配电容CL1=CL2C_{L1}=C_{L2},杂散电容CstrayC_{stray}35pF3-5pF,从而得出2(CL5)pFCL1=CL22(CL3)pF2(C_L-5)pF\leq C_{L1}=C_{L2}\leq 2(C_L-3)pF
例如,一个负载电容CL=20pFC_L=20pF的晶振,选择的匹配电容大小约为3034pF30-34pF

六、开发环境搭建

1.AIapp-ISP

访问 https://www.stcai.com/gjrj 下载AIapp-ISP软件,运行,将开发板上的双刀双掷开关拨到UART挡,连接至电脑,出现下图串口端口说明连接成功
image.png
在工具栏【编程】中找到【更新USB-UART+HID控制芯片(适用8Pin及以上且程序空间为8K及以上的芯片)(R)】点击
image.png
按照下图配置,并确定,等待更新完成
简单解释一下:Ai8051U进入USB下载模式需P3.0/P3.1同时为低电平,若不按下图配置,P3.0/P3.1均不为低电平,无法进入USB下载模式
image.png

2.Keil C251

访问 https://www.keil.com/demo/eval/c251.htm 填表、下载、安装,如以前安装过Keil C51或Keil MDK,可选择将安装目录放在一起,询问是否替换文件选否

剩余步骤访问https://www.stcaimcu.com/data/download/Specification/STC32%E5%BA%93%E5%87%BD%E6%95%B0%E4%BD%BF%E7%94%A8%E8%AF%B4%E6%98%8E.pdf ,顺便安装库函数,不在此赘述

库函数汇总 https://www.stcai.com/khs

至于使用VSCode编写代码,可直接百度,有很多文章讲解(其实是我还没搞)

七、问题

USB D+ D-走线比较随意,虽然没啥影响

三个按键只有一个加了硬件消抖,另外俩当时是以为会影响复位功能就没加,反正用定时器检测,影响不大

时间太紧张,例程有空整理后上传至附件

八、资料

数据手册
https://www.stcaimcu.com/data/download/Datasheet/AI8051U.pdf

工具软件
https://www.stcai.com/gjrj

库函数
https://www.stcai.com/khs

参考实验箱例程
https://www.stcai.com/syx

八、更新

2024-11-15-[v1.0.0]
· 第一版

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

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暂无BOM

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