任务介绍
本次活动我选择的任务是 MCU（2） - 复刻Seeed Studio XIAO SAMD21核心板
模块介绍
根据任务要求我参照XIAO SAMD21重新设计一款MCU核心板，保证了：
- 使用TQFP-48封装的器件替换掉原设计中的QFN-48封装的器件，器件的资源跟原设计一致，只有封装发生了变化
- 用到的MCU芯片需在DigiKey官网 上有货且正常售卖
- 核心板上的其它器件以及管脚连接与原设计完全一致
- 核心板的样式、尺寸跟原设计一致
ATSAMD21G18A-AU芯片DigiKey链接：ATSAMD21G18A-AU Microchip Technology | 集成电路（IC） | DigiKey
原理图和PCB模块介绍
原理图
PCB
电源管理部分
稳压电路：核心板中包含了一个稳压电路，用于将USB供电转换为核心板所需的3.3V稳定电压。采用了一个低压差线性稳压器XC6206P332MR来实现，以确保为微控制器和其他元件提供干净、稳定的电源。
电源去耦电容：在电源引脚附近会放置去耦电容，用于滤除电源线上的高频噪声，保证电源的稳定性，提高电路的抗干扰能力。
时钟电路
SAMD21微控制器通常具有内部时钟源，但在某些情况下，为了获得更高的时钟精度和稳定性，可能会使用外部晶振或时钟发生器。原理图中使用了一个32.768K的无源晶振连接到SAMD21的时钟输入引脚。
复位电路
包含一个复位电路，由一个电容和上拉电阻组成，用于在需要时手动复位微控制器，确保其重新启动并从初始状态开始运行。
3D效果图
XIAO SAMD21核心板的尺寸仅为19.2mm x 15.6mm，便于集成到各种小型项目和设备中。这个板子上有4个LED，分别是：
用户LED：板上有一个用户LED，连接到PA17，可用于指示程序运行状态或作为简单的输出指示器，开发者可通过编程控制其亮灭。
电源LED：板上有一个电源LED，用于指示核心板的电源状态，当核心板正常供电时，该LED会亮起，显示电源正常。
串口下载LED：板上有两个LED用于串口下载，分别是RX和TX LED。这两个LED在串口通信时会闪烁，表示数据正在传输或接收。它们也可以通过编程进行控制。
模块主要性能指标和管脚定义
主要性能指标
类型 | MCU核心板 |
|---|---|
核心芯片 | ATSAMD21G18A-AU |
内核 | Arm Cortex-M0+ |
时钟频率 | 48MHz |
SRAM | 32KB |
Flash | 256KB |
IO数量 | 14 |
板卡尺寸 | 21mm x 17.8mm |
供电电压 | 3.3V |
输出信号电平 | 3.3V |
管脚定义
管脚定义和原Seeed Studio XIAO SAMD21核心板一致
引脚编号 | 引脚名称 | 功能描述 |
|---|---|---|
DAC/D0/A0 | DAC 输出 / 数字输入输出 / 模拟输入 | 具有 DAC 功能，可输出真正的模拟信号；也可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
D1/A1 | 数字输入输出 / 模拟输入 | 可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
D2/A2 | 数字输入输出 / 模拟输入 | 可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
D3/A3 | 数字输入输出 / 模拟输入 | 可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
SDA/D4/A4 | I²C 通信 (数据线)/数字输入输出 / 模拟输入 | I²C 总线的数据线，用于连接 I²C 设备；也可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
SCL/D5/A5 | I²C 通信 (时钟线)/数字输入输出 / 模拟输入 | I²C 总线的时钟线，用于连接 I²C 设备；也可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
TX/D6/A6 | 串口通信 (发送)/数字输入输出 / 模拟输入 | UART 串口的发送线，用于发送数据；也可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
RX/D7/A7 | 串口通信 (接收)/数字输入输出 / 模拟输入 | UART 串口的接收线，用于接收数据；也可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
SCK/D8/A8 | SPI 通信 (时钟线)/数字输入输出 / 模拟输入 | SPI 总线的时钟线，用于同步数据传输；也可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
MISO/D9/A9 | SPI 通信 (主输入从输出线)/数字输入输出 / 模拟输入 | SPI 总线的主输入从输出线，用于接收数据从 SPI 设备；也可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
MOSI/D10/A10 | SPI 通信 (主输出从输入线)/数字输入输出 / 模拟输入 | SPI 总线的主输出从输入线，用于发送数据到 SPI 设备；也可作为数字输入输出；也可作为模拟输入 |
3V3 | 电源 | 提供 3.3V 电源 |
5V | 电源 | 提供 5V 电源 |
GND | 地 | 作为电路的公共地 |
eZ-PLM上新建物料和项目的截图
使用了eZ-PLM系统上传了自己的工程文件，方便保存记录各个版本，也可随时查阅，系统里查阅不到的物料也支持手动添加。
心得体会
在本次实践活动中，我经历了从挑战到成长的过程。最棘手的问题之一是在运用官方原Kicad文件的器件封装时，频繁遭遇因异形焊盘引发的PCB报错。起初，我陷入了困惑，尝试在百度上搜索解决方案，但大量时间的投入并未换来实质性收获，相关资料稀缺，这让我意识到这类问题可能比较特殊，尚未被广泛记录和讨论。
但我没有轻言放弃。我坚信他人可能也有过类似经历，所以我把目光投向了更专业的资源。下载并深入研究了一些Kicad项目文件，仔细观察其他设计者是如何构建他们的项目。这让我对Kicad的器件封装绘制流程有了更深入的理解，从而掌握了修改异形焊盘错误的技巧。我重新审视自己的设计，亲手绘制了符合要求的封装，成功消除了报错。
这一过程让我收获颇丰。一方面，我不仅学会了绘制正确的封装，更锻炼了自己在困难面前的自主学习和解决问题的能力；另一方面，我明白了优质资源的筛选对于技术学习的重要性，专业的项目文件往往比零散的网络信息更具指导性。未来，我会更加注重从实际案例中学习知识和技能，为自己的成长积累经验。
豆腐Orz
sren慢即是快