嵌入式单片机产品开发设计框架

发布时间:2022-12-26  

老板突然要给你一个新的需求,要你做一款自己不熟悉的产品,第一感觉都是懵的,不知道这个产品的工作原理是什么?用的是什么方案,什么芯片?

我们首先是买个样品回来研究一下,看别人是怎么做的,然后在别人样品的基础上优化升级,做出自己的产品。 比较郁闷的事情就是买回来的样品,芯片的丝印被打磨了,或者找不到芯片相关的资料。

对于电子工程而言,个人从事的行业不一样,个人的经历和经验也局限于自己做过的产品,随意再有经验的工程师,碰到自己没有做过的产品都是一样。

设计一款,首先是要确定产品的设计方案。产品的设计方案决定着产品设计的成功与失败,比较重要,所以我们在产品方案确定的时候,我们会不断的比较不同的方案,不同的模块,最终确定自己的产品设计。

今天,我们就以无际单片机编程给学员的第二个项目“WIFI防盗报警网关”为例,给大家比较透彻的解析一下硬件设计的过程。

第一步:根据产品的需求,确定产品设计的方案

先把产品的需求按照功能进行拆解成几个部分,然后逐个确定方案。

WIFI防盗报警网关的需求我们需要拆解成四个部分:

1.WIFI无线通讯(广域网)

2.ASK无线通讯(局域网)

3.用户交互

4.单片机


1.WIFI无线通讯(广域网)

WIFI无线通讯模块可以选择的非常多,其中比较热的包括上海乐鑫ESP8266、ESP32,有人科技的USR-C210、USR-216、WIFI232-B2/A2、涂鸦科技的WRG1等。

不同的模块的比较,各自有各自的优势,我们最终选择的是涂鸦科技的WRG1,为什么选择涂鸦科技的?

ESP8266、ESP32、USR-C210等WIFI 模块,我们之前在产品设计中也有过应用,比较熟悉,但这些模块需要自己搭云服务器,开发手机端APP。

搭建云平台服务器,开发手机端APP(安卓和IOS),需要巨大的成本。

而涂鸦科技,只要我们购买它们的模块,就可以免费使用涂鸦科技的云平台,并提供的SDK包,支持自行生产手机应用端APP。

不仅帮我们省了成本,还大大缩短产品开发周期。

最终选择了的WIFI模块是涂鸦科技的WRG1 这个型号模组。

2.局域网无线通讯(ASK)

ASK技术相对非常成熟,我们直接选择市面上比较成熟的模块即可,而且成本也不是很高。


3.用户交互设计

输入操作:按键输入

输出部分: LCD显示、蜂鸣器、喇叭报警声输出。

按键操作:向上、向下、向左、向右、确定、取消 6个按键操作

LCD 显示: 我们选择的128×64 OLED 液晶屏显示,

蜂鸣器和喇叭输出比较常规,我们就在这里不讲了


4.单片机选型

单片机型号: STM32F103.

我们开发的WIFI报警主机最主要是为了让大家通过这个项目学习掌握STM32单片机的开发,所以一定要选择出货量比较大的通用型的信号,在这里就不多谈了。

第2步:确定供电方式和电源电路设计

很多兄弟可能觉得电源设计比较简单,这是一个比较危险的想法,因为电源是产品最重要的环节之一,很多硬件出问题,都是因为电源设计不合理导致的。

电源设计注意事项:

  • 供电满足所有芯片的供电电压,比较典型的包括:1.8V 3.0V 3V 5V

  • 供电电流高过系统最大电流的50%以上

  • 注重电源纹波的处理,一边要求纹波小于100mV

报警主机的系统工作电压:

WIFI报警主机系统的所有模块,包括WIFI模块,蜂鸣器、ASK无线接收,喇叭、单片机等都支持3.3V 供电,所以选择3.3V供电。

外部输入的电压通常有5V、9V、12V、24V、220V等,不能直接满足系统的供电要求,需要增加电源转换电路。

WIFI报警主机是通过USB 5V供电,我们需要增加5V转3.3V的电路。我们选择的电源芯片是XL1513E,可以满足5V转换3.3V的要求.

供电电流:

根据各自模块的工作电流确定,系统的正常的工作电流大概在25-40mA 之间,报警电流100mA 左右,XL1513E的供电电流支持2A. 远远的超过电路需求,可以满足产品设计。

系统纹波处理:

  • 芯片的VCC输入脚,需要增加1-4个100nF的贴片电容

  • 射频,4G,NB等工作峰值电流比较大的电路需要增加多个电解电容和贴片电容,减少纹波对模块工作的干扰。

第3步:测试验证设计方案的可行性

通过以上的两步,确定了电路设计的整体框架,接下来就需要测试验证设计的合理性,并要确定设计的可行性。

对于自己比较熟悉的,有丰富的经验,直接使用就OK。

自己之前没有使用过的芯片或模块,我们需要提前测试,简单的验证一下方案的可行性。

喇叭,蜂鸣器,按键,ASK等我们比较熟悉,我们着重测试了涂鸦科技的WRG1模块,确定模块的可行性。

通过1-2周的开发测试验证,确定涂鸦科技的WIFI模块可以满足我们的需求。

最后: 确定产品的硬件设计方案,开始进一步设计原理图,绘制PCB、焊接样品,测试调试。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

相关文章

    一款产品的时候,绝对不可能一个人从头到尾把产品做了。一般有的人负责硬件部分、有的人负责软件部分,这也是单片机嵌入式开发的两大方向。 入行单片机开发,技能......
    初学者怎么学单片机嵌入式单片机培训机构有用吗?;之前很多的同事,做硬件开发的,测试的,或者想学单片机的小伙伴们都会问这个问题“初学者怎么学单片机” 我也是从一个小白开始的,不是天生就会单片机开发......
    带来了前所未有的发展空间和机遇。 1 、单片机嵌入式Web应用的硬件系统设计 在硬件系统的设计中,本文采用了ATMEL公司开发的高性能8位AVR(Advanced RISC)单片机AT90S8515,该单片机......
    ,减少消隐) ,28位颜色深度2048x1536@60Hz (RB,减少消隐)嵌入式振荡器或外部晶体可选嵌入式线性辍学调节器 (LDO)嵌入式单片机嵌入式EDID (如果终端设备没有CS5260,它将......
    可能就会被时代淘汰。 总体来说,单片机开发项目越来越多,单片机嵌入式工程师的需求是越来越大,所以学了单片机之后基本不用发愁找工作。 既然单片机前景还可以,那不懂英语怎么学会单片机? 这也......
    单片机和嵌入式哪个好?单片机会被嵌入式取代吗?;很多初学者都搞不清楚单片机和嵌入式的区别。 今天就和大家来聊一聊这个话题。 嵌入式和单片机,我喜欢用老爸和儿子的关系来区分它们。 嵌入式开发......
    单片机干嘛的?嵌入式是单片机吗?;我见过很多初学者,搞不清嵌入式开发是做什么的,学什么的,也搞不懂嵌入式和单片机的关系。 在网上找了很多资料,发现看的云里雾里,很多想入行的小伙伴本来还信心满满,看完......
    单片机属于嵌入式系统吗?嵌入式开发要学哪些课程?;我们在做产品开发的时候,基本很少去了解这些概念性的东西。 后面我特意去了解了一下,今天就把这些概念分享给有同样问题的朋友。 嵌入式一般叫嵌入式......
    愿意把这份精力利用在能够真正突破我目前瓶颈的事情上,比如说转型、创业。 所以说如果你想做嵌入式开发,不要想着一口就吃成胖子,学习是一个循环渐进的过程。 在这物欲横流的社会,有一份稳定的收入才能支撑你的想法。 这就是为什么我推荐先做单片机开发......
    的一个学习方向和职业发展方向,是目前从事嵌入式开发中较多的一类,所以学习单片机的人也非常多,这里给大家一条学习路线,以供参考。 1、单片机入门 掌握好电子技术基础知识,如电路设计原理、模拟......

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>