六轴机械臂核心板V315

1XXXXXXXXX文件编号:XXXXXXXXXXXXXXXXXX00xxx-3803-000核心板硬件设计报告(六轴机械臂V3.15)上海JM科技股份有限公司2016年8月18日2目录1概述..........................................................................................................................................4背景....................................................................................................................................41.1核心板运行环境说明...........................................................................................................41.2核心板功耗.........................................................................................................................41.3必要的预备知识..................................................................................................................41.42关键器件...................................................................................................................................43核心板各单元详细说明.............................................................................................................5核心板功能单元划分和业务描述.........................................................................................53.1MCU模块.............................................................................................................................53.23.3启动选择模块单元...............................................................................................................7FLASHMemory模块...........................................................................................................73.43.5高速ROM（24C02）...........................................................................................................83.6数据存储（NANDFLASH）模块.........................................................................................94核心板电源设计说明.................................................................................................................94.1.................................................................................................................9核心板供电电路图5单板工艺设计说明..................................................................................................................10PCB的尺寸.......................................................................................................................105.1工艺路线设计....................................................................................................................105.2附录1核心板电路图........................................................................................................................13附录2核心板PCB顶层与底层设计图...............................................................................................15附录3核心板元件清单.....................................................................................................................153单板硬件简要设计报告关键词：核心板；MCU00xxx-3803-000；STM32f107VCT6摘要：本核心板为用于机器人（机械臂）等设备中，起核心的控制作用。缩略语清单：缩略语英文全名中文解释MCU(MicrocontrollerUnit单片机LQFPLow-profileQuadFlatPackage四方扁平式封装FLASHFlashMemory闪存41概述背景1.11）硬件名称：MACSEMMCU00xxx-3803-000核心板。2）功能：用于机器人（机械臂）等设备中，起核心的控制作用，为设备的大脑。核心板运行环境说明1.21）电压电流：本核心板工作电压为直流5V；最大整机电流小于150MmA;2）温度：本核心板工作温度为-10℃~85℃；核心板功耗1.3本核心板最大功耗不大于434mW;必要的预备知识1.4表1芯片STM32f107VCT6相关术语序号名称参数备注1芯片STM32f107VCT6Cortex™-M3（）ST公司（意法）2封装LQFP100100脚3位数32位4定时器10个5A/D2×12-bit,1μsA/D6D/A2×12-bitD/A7CANs2个2关键器件芯片STM32f107VCT6，如图1为芯片各管脚示意图，图2为芯片实物图；★芯片实物上有标注的文字正对自己，有小圆点处左下角为1号管脚，然后逆时针发布依次为2号、3号……100号管脚。5图1芯片各管脚示意图图2芯片实物图3核心板各单元详细说明核心板功能单元划分和业务描述3.1核心板主要可以划分成以下几个单元模块：MCU模块、启动选择模块、FLASHMemory模块、片外存储模块、NANDFLASH模块。各模块的作用见表2。表2各模块的名称与作用序号模块名称模块的作用主要器件1MCU模块主控STM32f107VCT62启动选择模块启动选择SWDIP，R343FLASHMemory模块高速RAMM25P164片外存储模块高速ROM24C025NANDFLASH模块数据存储NANDFLASH核心板各部分的名称见图3。6图3核心板的各个部分MCU模块3.21.MCU模块功能描述MCU模块功能主要是高速运算，与各接口进行数据的传输与控制，并将重要的数据送到存储单元存储。MCU模块采用STM32f107VCT6控制芯片。STM32F107是意法半导体推出全新STM32互连型（Connectivity）系列微控制器中的一款性能较强产品，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，且STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用。新STM32的标准外设包括10个定时器、两个12位1-Msample/sAD(模数转换器)(快速交替模式下2Msample/s)、两个12位DA(数模转换器)、两个I2C接口、五个USART接口和三个SPI端口和高质量数字音频接口IIS，另外STM32F107拥有全速USB（OTG）接口，两路CAN2.0B接口，以及以太网10/100P2接口USB接口STM32芯片P3接口复位按钮P4接口LED指示灯晶振BOOT启动模式P1接口独立按键PA07MAC模块。2.MCU模块与其他单元的接口MCU模块与其他单元的接口端口见表3表3MCU模块与其他单元的接口端口序号连接的模块端口1启动选择BOOT0、PB22高速RAM（M25P16）PA4、PA5、PA6、PA73高速ROM（24C02）PB6、PB74数据存储（NANDFLASH）PE7、PE8、PE9、PE10、PE0、PD0、PD1、PD4、PD5、PD7、PD11、PD12、PD14、PD155MiniUSBPA11、PA123.MCU模块与各P口的连接MCU模块的各管脚与各P口的连接关系见图4。8图4核心板各双排插针口P1、P2、P3、P4及各管脚的网络名3.3启动选择模块单元1、启动选择模块描述STM32三种启动模式对应的存储介质均是芯片内置的，它们是：1）用户闪存=芯片内置的Flash。2）SRAM=芯片内置的RAM区，就是内存啦。3）系统存储器=芯片内部一块特定的区域，芯片出厂时在这个区域预置了一段Bootloader，就是通常说的ISP程序。这个区域的内容在芯片出厂后没有人能够修改或擦除，即它是一个ROM区。在每个STM32的芯片上都有两个管脚BOOT0和BOOT1，这两个管脚在芯片复位时的电平状态决定了芯片复位后从哪个区域开始执行程序，见下表：BOOT1=xBOOT0=0从用户闪存启动，这是正常的工作模式。BOOT1=0BOOT0=1从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能由厂家设置。BOOT1=1BOOT0=1从内置SRAM启动，这种模式可以用于调试。串口下载时，需要把BOOT1拨到“ON”的位置，而BOOT0拨到下面即可下载，下载完毕后，把BOOT0拨到上面，按下复位键，程序运行。2、启动选择模块电路P1口P3口P2口P4口9图5启动选择3.4FLASHMemory模块Memory模块的1.FLASH作用在核心板中起到高速FLASHMemory内存的作用，MCU可将各种应用的代码和数据存储其中。2.M25P16电路M25P16是一款带有先进写保护机制和高速SPI总线访问的2M字节串行Flash存储器，该存储器主要特点：2M字节的存储空间，分32个扇区，每个扇区256页，每页256字节；写入1页数据所需时间为1．4ms(典型值)；能单块擦除和整块擦除：2．7～3．6V