Привет, Хабр! Хотелось бы рассказать о создании платы разработки XFR-L3 «KYRNN» для МК серии STM32F4: 
В нем используются компоненты, качество которых на несколько порядков выше, чем у всего, что можно найти в аналогичных устройствах, а также некоторые из того, чего часто вообще не хватает многим evalboards. Файл платы с принципиальной схемой доступен для скачивания — всем желающим добро пожаловать под кат.
В настоящее время существует множество плат для разработки на базе ARM, особенно для STM32 — это связано с доступностью этих камней и сопроводительной документации, обилием примеров программ, наличием нескольких IDE и достаточно доступной ценой.
Кто бы ни делал для них платы — есть и разновидности всем известной Arduino, в основе которых лежат упомянутые микроконтроллеры.
Широко доступны варианты устройств на базе микроконтроллеров разных семейств STM32 (как коммерческих, так и любительских), с достаточно разным набором функций (от голой платы с посадочными местами для разъемов, до образцов с экранами, камерами, разного рода датчиками и т.п.
) и в различных форм-факторах.
И логично спросить: КИРНН, это очередная плата? Прежде чем ответить на этот вопрос, несколько слов о том, как делаются коммерческие evalboards, что они собой представляют, их радиолюбительские аналоги и некоторые связанные с этим вопросы.
Наверное, многие из тех, кто когда-то ощущал потребность в макетной плате для той или иной платформы, заметили необычайную схожесть подобных продуктов совершенно разных производителей.
Если вы не заметили, небольшая подсказка — они на самом деле очень похожи: если выбрать несколько плат с более-менее совпадающим набором функций (например, Ethernet+RS232+USB+SD+пара датчиков типа акселерометра), то Сходство будет такое, как если бы это были разные второстепенные версии одного и того же устройства.
В этом случае, скорее всего, будут те же артикулы комплектующих (или являются прямыми заменами/аналогами), схемы включения и, конечно же, эксплуатационные характеристики, о которых речь пойдет чуть позже.
Из этого феномена поразительного сходства возникает вполне резонный вопрос об еще одной плате, поскольку ее актуальность растет лишь немногим медленнее, чем неадекватный рост количества азиатских (особенно китайских) отладочных устройств и их клонов.
Казалось бы, ну даже если они почти одинаковы, что в этом плохого? Загвоздка в том, что подавляющее количество evalboards для абсолютно любой платформы (кроме MilSpec/RadHard/Space и некоторых RF-приборов) сделаны в основном из самых низкосортных компонентов (не считая самого камня), хотя и позволяют, в самом как минимум, запустить эту самую платформу (как любят говорить по этому поводу товарищи определенной категории: «Ну как-то заработало, значит, все нормально»).
Капитализм в чистом виде - нужно «делать дешево», поэтому, опять же, используются азиатские noname компоненты, происхождение и качество которых сами азиаты часто не знают. Часто используются удивительно нештатные схемы включения различного рода микросхем (например, питания электронных бумажных дисплеев) — некоторые образцы весьма удивляют тем, что вообще работают. По сути, такие устройства позволяют ограниченно играть с целевой платформой в довольно узком диапазоне условий эксплуатации (без EFT/ESD, при комнатной температуре, т.е.
по сути только в лабораторных условиях), тогда как реализация самой платы зачастую этого не позволяет. предоставить возможность протестировать некоторые ключевые возможности камня (например, отсутствие некоторых интерфейсов типа CAN — но при обилии RS232, или реализацию Ethernet через преобразователь интерфейсов вместо обычного PHY).
Конечно, особенно стоит отметить компоновку таких плат: когда я сталкиваюсь с другим изделием, в котором земля разложена петлями по всей плате узкими дорожками, цепи питания разделены «дорожками» — и компоненты и переходные отверстия от этих схем соединены через термобарьеры, USB разложен на двухслойной плате, дифф пары и много подобных явлений из указанного смыслового диапазона, тогда я понимаю, что мог бы написать небольшую книгу (страниц 100-200) обо всех техниках кривого, убогого и откровенно хренового разводки, которые являются классикой, стандартом де-факто в евалбордах (да и во многих устройствах коммерческого и даже промышленного уровня).
Исключением, пожалуй, являются платы для топовых ПЛИС — тоже несовершенные, но с этой точки зрения они на голову выше других подобных устройств.
Картину дополняет тот факт, что некоторые из этих досок сделаны в Cadence Allegro — мощной CAD-системе, в которой можно проектировать самые сложные доски.
Забавное зрелище: плохая компоновка, ужасные комплектующие и посадочные места, отвратительная компоновка, но высокоскоростные сигналы на удивление хорошо маршрутизируются и выравнивание выполнено (два последних пункта — одна из основ «мощи» пакетов типа Allegro).
).
Об этих чудесных явлениях можно написать гораздо больше, но это будет совсем другая история и поэтому вернемся к теме отладки STM32 и самого XFR-L3 «KYRNN».
Реализованный функциональный набор (в том числе для сравнения) взят следующий: USB+Ethernet+CAN+RS485+uSD. Несколько слов о реализации каждого из них: USB - взят из самого камня (в данном случае это STM32F439VGT6, при этом сигнальные линии защищены двумя ESD5V3U1U-02LRH. В комплект также входит силовой ключ MAX14575 с фильтрами и супрессором, разъем стоит 65100516121. Ethernet - реализовано на TLK106, включенном через MII. Помимо самого PHY, он позволяет проводить диагностику кабеля с использованием TDR. Защищено сборками LC03-3.3, разъем 7498111001. RS485 — за него отвечает MAX13451E, который позволяет терминировать линию с разными сопротивлениями, инвертировать каналы и многое другое.
Защищено супрессорами SMA6J и узлами TBU-CA, разъем 09551666817741. МОЖЕТ - сделан на MAX13041, достаточно удачном и надежном трансивере.
Защищено супрессорами SMA6J и узлами TBU-CA, разъем 09551666817741. СД - взято из самого камня.
Имеется сборка IP4252CZ16-8 с фильтрами и подавителями, цоколь 0475790001. Кроме того, существует внешняя MRAM MR25H256 — чрезвычайно надежный тип памяти, которая может использоваться как в качестве ОЗУ, так и ПЗУ.
Питание, рассчитанное на стабилизированное +12В, организовано на двух LD1086. Для МК установлен внешний сторожевой таймер STWD100. По сути, это проект устройства промышленного уровня на основе компонентов премиум-класса, работающего в промышленном температурном диапазоне и имеющего достаточно надежный комплекс защит. Хоть аппаратный набор с определенной точки зрения достаточно прост, тем не менее, его реализация на голову выше всего, что предлагается в подавляющем большинстве систем отладки (а «KYRNN» позиционируется именно как evalboard).
Хотелось бы подчеркнуть несколько важных моментов: — комплектующие подобраны исключительно топовые и дорогие, замене они не подлежат; — посадочные места на многих из них также исключают установку всего, что не вписывается в идеологию этой платы; — производительность прежде всего, даже если для этого потребуется ужесточить стандарты производства (как это произошло, например, с IP4252CZ16-8).
На этом этапе логично перейти к собственно разводке платы.
Он был создан с использованием Altium Designer 15 и PCB Library Expert PRO 2015, на которые, к счастью, у меня есть лицензии.
Ниже представлены многослойные скриншоты: 
Плата выполнена по стандартному 4-слойному стеку, что особенно логично ввиду наличия USB и Ethernet, которые, естественно, разделены дифференциальными парами — при этом супрессоры от всех интерфейсов имеют собственную землю, не подключенную к сигнальная земля (и эта земля всегда должна быть подключена).
Все силовые цепи проложены полигонально; основные напряжения питания имеют соответствующие полигоны в слоях платы; тепловых барьеров вообще нет. Компоненты с разностными парами расположены с одной стороны, большая часть трасс сигнала — с противоположной.
Технические стандарты были взяты из стандартной отладки, хотя ситуацию несколько подпортил IP4252CZ16-8, корпус которого рассчитан на «другую» плату.
Все разъемы предназначены для поверхностного монтажа, включая DB9 для CAN и RS-485. Итоговый размер платы 105x74 мм.
Немного 3D: 
«KYRNN», как несложно понять, — это не Arduino и не просто еще один инструмент отладки.
Конечно, это ни в коем случае не идеал проектирования печатных плат, а проект с особой идеологией (производительность прежде всего) и вполне конкретными решениями, взятыми из специализированных промышленных приложений.
Проект не позиционируется как «ответ» и тем более как замена «обычным» евалбордам, но является, без ложной скромности, гораздо более продвинутым, безопасным, надежным и качественным вариантом – хотя он, конечно, и есть.
ориентирован на достаточно узкую аудиторию, заинтересованную в решении/работе над задачами на уровне, отличном от «просто игры с камнем».
Надо сказать, что это не последняя плата такого типа.
«KYRNN» — это базовая версия серии устройств, которая будет иметь множество других интересных функций (изолированные интерфейсы, высококачественные измерительные микросхемы для 2- и 3-фазного питания, дисплеи eInk, Qi и многое другое) — некоторые из них будут общедоступный, как "KYRNN"" Предвидя ряд вопросов: 1. Имя было создано на основе нашей собственной системы соглашений об именах.
2. Сказанное о существующем подходе к созданию досок объявлений не является манифестом или призывом что-то изменить; наоборот, в нынешнем виде он идеально подходит для задачи «сделать дешевую плату для всех».
Вся моя критика «обычной» отладки касается только специализированных задач, для которых предназначена эта плата.
3. Набора файлов в архиве более чем достаточно для изготовления любой производственной документации для завода и внесения мелких доработок - большие возможности включать не планировалось.
4. Футпринты названы «по-простому», без соглашений об именах IPC, чтобы их могли понять радиолюбители и просто новички.
Для загрузки Доступны файл печатной платы, схема PDF, спецификация и модель STEP. Если кому-то удастся найти ошибки, просьба сообщить о них.
Всех с Новым годом! Теги: #arm #DIY или Сделай сам #SD-карта #ethernet #usb #can #pcb #rs485 #дизайн печатной платы #esd #stm32f4 #eft
-
Пират Против Копирайтера
19 Oct, 24 -
Расширенный Ip
19 Oct, 24 -
Кинетическая Скульптура В Музее Bmw
19 Oct, 24 -
Наше Будущее В Наших Руках. Вторая Степень.
19 Oct, 24
