本文主要是介绍STC设计和RTX51--核心板设计，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
目录
文章目录
前言
目标
内容
PCB设计流程
原理图设计
PCB Layout
最小系统参考
线性稳压器LDO
串口芯片
电压基准芯片
串口和HID切换
思考：
总结
前言
在电子设计和PCB布局中，熟练掌握STC8H最小系统板设计、查阅芯片手册以及串口芯片外围电路的技能是至关重要的。通过原理图设计和PCB布局布线的工作，我们可以确保电路的功能性和连接方式符合需求，进而通过PCB打样和开发板验证验证设计的可靠性和性能。同时，了解线性稳压器LDO、电压基准芯片以及串口芯片等相关内容，有助于我们设计稳定可靠的电子产品和系统。
目标
- 掌握STC8H最小板设计
- 熟悉查阅芯片手册
- 熟悉串口芯片外围电路
内容
PCB设计流程
- 原理图设计
根据电路的功能要求，进行电路图的设计和修改，确定电路的功能和连接方式。
- PCB布局布线(PCB Layout)
将设计好的原理图，进行合理布局摆放，然后进行连线。
- 检查设计优化
对原理图设计进行优化，对布局走线进行优化
- PCB打样
将设计好的PCB板下单，交给工厂进行生产
- 开发板验证
拿到生产好已经贴片完成的PCB板，进行程序的烧录验证。
原理图设计
原理图设计是电子产品设计的第一步，主要是通过符号和连接线的方式表达电路的结构和连接方式。原理图设计的主要任务包括：
- 电路功能分析和设计：了解所需的电路功能，并将其分解为基本的电路模块，再对每个电路模块进行详细设计。
- 电路符号设计：选择电子元器件的符号，并按照电路连接关系进行布置。
- 电路连接设计：根据电路功能和电路符号，将各个电子元器件之间的连接关系绘制出来。
- 标号和标识设计：对各个电子元器件进行编号、标识，方便后续的布板、生产和维修。
- 电路模拟和验证：通过模拟软件对电路进行仿真和验证，确保电路的正确性和稳定性。
通过原理图设计，可以清晰地了解电路结构、功能、元器件型号和参数等信息，为后续的PCB布局和生产提供重要的依据。
PCB Layout
PCB布局和布线是将原理图转换为实际PCB的过程。在这个过程中，需要完成以下任务：
- 将所有电路元件放置到PCB板上，按照原理图的连接方式确定元件的位置，以保证信号的传输和电路的稳定性。
- 根据元件的位置和信号线的走向，设计合适的电路布局。电路布局是指在PCB板上规划元件位置和信号线走向，以最小化信号线的长度、交叉和干扰，保证电路的性能和稳定性。
- 进行PCB布线，将电路元件之间的信号线连接起来。在布线过程中需要考虑信号线的长度、走向、宽度、厚度、阻抗匹配、信号完整性等因素，以最小化信号噪声、串扰和延迟。
- 添加必要的信号层、电源层和地层。为了减小信号线之间的干扰和串扰，常常需要采用多层PCB设计。在PCB设计中常常包括顶层、底层、信号层、电源层和地层等层次。
- 完成PCB板的布局和布线后，需要进行电气规则检查（ERC）和信号完整性检查（SI）等工作，以确保电路的正确性和可靠性。
最后，将设计好的PCB板制作成实物，并进行测试和调试，确保电路的性能和可靠性。
总之，PCB布局和布线是PCB设计中非常重要的环节，它直接关系到电路的性能和可靠性。在设计中需要综合考虑电路的复杂性、元器件的种类和特性、信号传输的特点等因素，以实现最佳的电路性能和可靠性。
最小系统参考
- 串口烧录方案参考
- USB烧录方案参考
ISP（In-System Programming）：在系统编程，指的是通过编程接口或通信接口（如USB、UART等）将程序下载到嵌入式系统的内部存储器（如微控制器或FPGA）中，而无需将芯片从电路板上拆下来。
IAP（In-Application Programming）：在应用编程，指的是在嵌入式系统运行时，通过特定的机制或协议来更新或下载程序，通常是通过网络连接或外部存储介质。
线性稳压器LDO
线性稳压器（Linear Regulator）是一种电子元件，它可以将不稳定的电压输入转换为稳定的输出电压。它的基本原理是将输入电压通过晶体管或MOS管等控制元件调整至稳定电压输出，通过降压、升压或变换电压等方式使得输出电压在给定负载变化时保持恒定。
线性稳压器的优点是工作稳定、噪声低、纹波小、线性好、响应快，可以很好地保证稳定的输出电压。它适合用于对输出电压精度要求高、输出电流小的场合，如电子电路的模拟电源、精密仪器等。
缺点是效率低，因为在控制元件上产生的过剩电压会被耗散为热量。同时，由于线性稳压器的原理，输入电压必须高于输出电压，因此不能用于升压应用。
常见型号:
- 1117系列：AMS1117、TLV1117、NCP1117、LD1117、ME1117 输出电流较大 > 200mA
- 国产：XC6206，ME6206, ME6211, RT9013, RT9193, CJ78L05, SC662K 输出电流较小时使用
- 进口：L7805CV，LM317LD13TR
串口芯片
USB串口芯片是一种集成了USB接口和串口通信功能的芯片，主要用于将串口设备连接到计算机或其他USB主机设备上。相对于传统的串口芯片，USB串口芯片具有更高的数据传输速率和更广泛的应用范围。
USB串口芯片通常包括以下主要组件：
- USB接口控制器：用于管理芯片与USB主机的通信，包括接收和处理USB传输的数据包等。
- 串口控制器：用于管理串口的通信，包括波特率、数据位、停止位等参数的设置，以及数据的发送和接收等。
- 数据缓冲区：用于存储数据，以平衡USB主机和串口设备之间的数据传输速率，以及缓存数据以避免数据丢失或冲突。
常见的USB串口芯片有CH340、FT232、PL2303等，这些芯片通常需要与主控芯片或单片机结合使用，以实现串口通信功能。
CH340串口芯片5V供电电路:
CH340串口芯片3V3供电电路:
电压基准芯片
电压基准芯片是一种电子元器件，用于提供稳定的电压基准。它通常用于需要精确电压参考的电路中，例如模拟信号处理、精密测量和校准等领域。
电压基准芯片通常由一个高稳定性的参考源和一组放大器、滤波器和反馈电路组成，以提供一个具有非常低漂移和噪声的电压输出。电压基准芯片的输出电压通常是固定的，并且可以在几个微伏到几个伏之间进行选择。
电压基准芯片的使用可以大大提高电路的稳定性和精度，从而提高整个系统的性能和可靠性。
串口和HID切换
我们有两种模式进行固件下载烧录：
- 使用串口烧录（连接D+、D-通过串口芯片输出TXD、RXD连接芯片引脚）
- 使用USB直接下载 （直连芯片 P31_TXD_D+, P30_RXD_D-引脚）
可以根据需要切换两种模式，因为有两个引脚要进行同时切换，所以我们选用双刀双掷开关：
把USB_D+和USB_D-放中间：
思考：
为什么串口芯片的TXD接二极管的阴极，MCU的RX接二极管的阳极。可以保护MCU，却不影响数据传输呢？
答案：请先思考后再查看
单片机下载程序时需要冷启动，即先点击下载后上电，由于TXD是输出引脚，如果没有此二极管，就会有电流通过这个引脚流入单片机，影响单片机的冷启动。
那数据传输时是否会影响呢？并不会：
- 当串口芯片（CH340）输出高电平时，二极管截止，由于单片机RX引脚带内部上拉，此时RX收到高电平
- 当串口芯片（CH340）输出低电平时，二极管导通，单片机RX引脚被拉低，此时RX收到低电平
- 因此串口芯片输出高低电平时，单片机RX引脚同样能接收到高低电平，不影响数据传输。
单位换算：
100mil -> 2.54mm
10mil -> 0.254mm
1mil -> 0.0254mm
总结
通过本次学习内容，我们深入了解了PCB设计流程中的原理图设计和PCB布局布线的重要性，以及串口烧录和USB烧录等相关技术方案。同时，认识到线性稳压器LDO、电压基准芯片和串口芯片等元器件在电子设计中的作用和应用。掌握这些知识和技能，将有助于我们更好地进行电路设计和PCB布局，提高电路的可靠性和性能，从而为电子产品的研发和生产提供有力支持。
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