راهنمای جامع پین‌اوت CH32X035C8T6 و طراحی مدار حداقلی میکروکنترلر | بخش چهارم

شناخت دقیق پین‌اوت و طراحی صحیح مدار حداقلی، کلید موفقیت در طراحی بردهای الکترونیکی است. پیش از این در قسمت قبلی، ارتباطات UART، SPI، I2C، واحد DMA و پریفرال‌های آنالوگ CH32X035 را بررسی کردیم. اکنون در قسمت چهارم این مجموعه، ضمن بررسی نقشه کامل ۴۸ پایه پکیج LQFP48 (شامل نکات حیاتی پایه‌های BOOT و اتصالات داخلی)، شماتیک مدار حداقلی با قابلیت USB PD Sink و لیست قطعات (BOM) را ارائه می‌دهیم تا با خیالی آسوده بردی کم‌هزینه و مطمئن طراحی کنید.

نقشه کامل پایه‌ها (LQFP48)

دیاگرام پین‌اوت

شکل ۲ نمای بالای پکیج LQFP48 را با شماره گذاری پادساعت گرد از پایه ۱ (کنار نقطه گوشه بالا-چپ) نشان می‌دهد. رنگ پایه ها بر اساس کاربرد غالب دسته بندی شده است: تغذیه، USB، خطوط CC مربوط به PD، دیباگ/ریست، پایه های دارای قابلیت آنالوگ و GPIO عمومی.

جدول کامل ۴۸ پایه

ستون «پیش فرض» عملکردی است که بلافاصله پس از ریست روی پایه فعال است و ستون «توابع دیگر» مهم ترین گزینه های قابل انتخاب از طریق رجیسترهای AFIO (بازنگاشت) را فهرست می‌کند. پسوند عددی (مثل TX2_2) شماره پیکربندی AFIO است.

جدول تعریف کامل پایه های CH32X035C8T6 (بر اساس جدول ۱-۲ دیتاشیت)

نقشه توابع آنالوگ روی پایه‌ها

جدول نگاشت ADC، اپ امپ ها و کامپاراتورها

ورودی های منفی C1N0/C2N1/C3N1 روی پایه PC3 هستند که در پکیج LQFP48 نگهده نشده است؛ بنابراین در C8T6 این سه ورودی در دسترس نیستند.

نکات مهم پایه‌ها — حیاتی برای طراحی

• پایه BOOT (PC17): در PC17 هم زمان +D باس USB و پایه تشخیص BOOT است؛ اگر هنگام وصل شدن تغذیه HIGH باشد، چیپ به جای اجرای برنامه کاربر وارد ناحیه BOOT (بوت لودر) می‌شود. در طراحی های صنعتی، اتصال +D به میزبان نباید باعث HIGH شدن این پایه هنگام Power-On شود؛ در صورت نیاز یک مقاومت پول داون ضعیف خارجی پیش بینی کنید.
• اتصال داخلی PC10/PC11: در این چیپ، هسته PC10 به PC17 و PC11 به PC16 به صورت داخلی Bond شده اند. در کاربرد USB، این دو باید در حالت ورودی شناور (پیش فرض ریست) بمانند و هرگز نباید به عنوان خروجی پیکربندی شوند.
• I2C روی PC16: اگر I2C را به PC16 بازنگاشت کنید، طبق دستورالعمل دیتاشیت حتما مقاومت Pull-up خارجی بگذارید؛.۴ پایه های نگهده نشده: PC0 تا PC5 در این پکیج وجود ندارند؛ اگر نرم‌افزار را بعدا روی اعضای دیگر خانواده اجرا می‌کنید، به تفاوت ها توجه کنید؛.۵ پایه های بلااستفاده: طبق توصیه دیتاشیت به صورت ورودی Pull-up/Pull-down تنظیم شوند تا جریان مصرف و نویز کنترل شود.
• SWD PC18/PC19: هم زمان پایه های PIOC هستند؛ در بردهایی که PIOC نمی‌خواهید، این دو را فقط برای دیباگ نگه دارید و سوکت ۴ پین SWD روی برد بگذارید.
• ﭘﺎﯾﻪ ﻫﺎی ﻧﮕﻬﺪه ﻧﺸﺪه: PC0 تﺎ PC5 در ایﻦ ﭘﮑیﺞ وﺟﻮد ﻧﺪارﻧﺪ؛ اﮔﺮ ﻧﺮم اﻓﺰار را ﺑﻌﺪا ً روی اﻋﻀﺎی دﯾﮕﺮ ﺧﺎﻧﻮاده اﺟﺮا مﯽ ﮐﻨﯿﺪ، ﺑﻪ ﺗﻔﺎوت ﻫﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﮐﻨﯿﺪ؛
• ﭘﺎﯾﻪ ﻫﺎی ﺑﻼاﺳﺘﻔﺎده: ﻃبق ﺗﻮﺻﯿﻪ دﯾتﺎﺷﯿﺖ ﺑﻪ ﺻﻮرت ورودی Pull-up/Pull-down تﻨﻈﯿﻢ ﺷﻮﻧﺪ تﺎ ﺟﺮﯾﺎن ﻣﺼﺮف و ﻧﻮیﺰ ﮐﻨﺘﺮل ﺷﻮد؛
• SWD :PC18/PC19 ﻫﻢ زﻣﺎن ﭘﺎﯾﻪ ﻫﺎی PIOC ﻫﺴتﻨﺪ؛ در ﺑﺮدﻫﺎیﯽ ﮐﻪ PIOC ﻧمﯽ ﺧﻮاﻫﯿﺪ، ایﻦ دو را ﻓﻘﻂ ﺑﺮای دﯾﺒﺎگ ﻧﮕﻪ دارﯾﺪ و ﺳﻮﮐﺖ ۴ پیﻦ SWD روی ﺑﺮد ﺑﮕﺬارﯾﺪ.

مدار حداقلی (Minimum System)

شماتیک پیشنهادی

شکل ۳ مدار حداقلی را برای سناریوی رایج بردهای صنعتی — تغذیه از USB با قابلیت PD Sink — نشان می‌دهد. اگر PD لازم ندارید، کافی است قطعات مربوط به CC (مقاومت های 5.1k) و مقسّم VBUS را حذف کنید؛ بقیه مدار بدون تغییر باقی می‌ماند. خبر خوب اینکه چون کریستال خارجی و خازن بوت وجود ندارد، کل هسته مدار فقط از چیپ، خازن های تزئین تغذیه و سوکت ها تشکیل می‌شود.

شرح بلوک‌ها

• تغذیه: VBUS از کانکتور USB پس از فیوز قابل‌بازیافت F1 و TVS، ورودی LDO می‌شود و ۳٫۳ ولت پایدار برای VDD می‌سازد. اگر برد شما مستقیما با ۵ ولت کار می‌کند، می‌توانید VDD را بدون LDO به VBUS وصل کنید (بازه مجاز تا 5.3V هنگام استفاده از USB) — ولی برای نویز محیطی صنعتی، رگولاتور با PSRR مناسب توصیه می‌شود؛
• خازن های تزئین: ترکیب 100nF + Fμ4.7 (یا Fμ10) باید کمتر از ۵ میلی متر از پایه ۴۸ فاصله داشته باشد؛ مسیر GND خازن ها با ویا (Via) مستقیم به صفحه زمین برود؛
• USB و PD: زوج −D+/D از داخل آرایه ESD عبور می‌کند و با زوج مس ۹۰ اهم و طول برابر به پایه های ۳۳/۳۲ می‌رسد. مقاومت های 5.1k نقش Rd برای شناسایی Sink دارند و مقسّم 22k/10k ولتاژ VBUS را به PA1 می‌دهد تا فریم ور بتواند سطح ولتاژ PD را قبل از اتصال کنترل کند (الزام استاندارد PD)؛
• ریست: PA21 با 10k پول آپ، خازن 100nF و کلید تاکتیکال — مدار RC هم نرم‌افزار را از ریست های ناخواسته محافظت می‌کند و هم امکان ریست دستی می‌دهد؛ POR داخلی جای مدارهای اضافه را می‌گیرد؛
• دیباگ: هدر ۴ پین،3V3)،SWDIO،SWCLK (GND برای WCH-Link؛ این هدر را همیشه روی بردهای تولیدی نگه دارید — برنامه ریزی خط تولید و عیب یابی میدانی به آن وابسته است؛
• LED وضعیت: PA0 با مقاومت 470 — هم برای کدهای شروع کار و هم به عنوان قلب تپنده (Heartbeat) سیستم صنعتی؛
• UART: هدر ۳ پین روی PA2/PA3 برای لاگ، پیکربندی میدانی و اتصال به مبدل -USBسریال.

لیست قطعات (BOM)

جدول BOM مدار حداقلی

سخن پایانی

در این بخش، نقشه کامل پین‌اوت پکیج LQFP48 و شماتیک مدار حداقلی CH32X035C8T6 را بررسی کردیم. مهم‌ترین نکات کلیدی شامل مدیریت پایه BOOT (PC17) برای جلوگیری از ورود ناخواسته به بوت‌لودر، حفظ پایه‌های SWD برای دیباگ، و رعایت فاصله زیر ۵ میلی‌متری خازن‌های تزئین تغذیه است. این مجموعه ادامه دارد و در قسمت بعدی به مباحث تکمیلی خواهیم پرداخت؛ با ما همراه باشید و نظرات خود را با ما در میان بگذارید.