基于灵动MM32F0140的开发板设计

一、项目介绍

    本文根据灵动MM32F0144芯片资料，使用Kicad7.0设计并制作了一个开发板。该开发板包含电源电路、单片机最小系统、SPI屏幕接口、USB转串口电路、ADC电路、PWM电路、CAN总线电路，并包含2个GPIO按键及2个指示灯。

二、项目设计思路（含设计框图）

项目方案设计框图如下图所示

 单片机外部电路包括2个功能按键、2个LED输出指示，1个双轴电压信号手柄，1个PWM信号手柄，1个SPI接口显示屏和CAN总线电路。下载口用SWD接口下载，使用Jlink调试工具；程序监控使用UART口，通过USB转串口芯片CH340，连接到电脑进行监控。

三、搜集素材的思路

   搜集素材主要通过以下途径，灵动微电子官网，硬件设计重点阅读《MM32F0140数据手册》，明确每个引脚包含哪些资源。

硬件参考电路主要搜集了以下板块资料：灵动Mini-F0140、fthr-f0140、网上MM32F0140资料-大大通、硬禾学堂扩展板、DfRobot的ESP32-E原理图以及Kicad相关书籍等。

单片机最小系统：电路主要参考fthr-f0140开发板，单片机外部引脚，根据实际需要查看《MM32F0140数据手册》进行规划。

USB转串口：参考DfRobot的ESP32-E原理图，此部分电路没有调试成功，原因查找中。实际调试使用电路板外接的CH340模块。

电源：电源使用5V转3.3V通过USB供电后，用低压差线性稳压器MIC5504-3.3。参考Kicad书籍中信号发生器电源电路。

ADC：ADC部分，引出单片机对应引脚即可，本系统使用的是PB0和PB1引脚，分别接外部模拟量电压手柄的X轴和Y轴输出。

SPI电路:SPI部分，主要是外接显示屏进行状态及数据显示。规划好接口即可。通过J8可以用短接帽，选择LCD的Reset使用硬件引脚还是GPIO。

CAN电路：CAN功能开发参考fthr-f0140开发板。该模块未调试成功，可能是软件原因。

PWM电路：PWM电路参考硬禾学堂的一款扩展板电路。双轴手柄，通过运放电路，输出占空比和频率可调的PWM信号。

画原理图、PCB制板过程中遇到的问题，以及解决方法：

问题1：在PWM电路中，使用的运放LMV324，采购元件SOP-14封装，而焊盘选成了SSOP-14封装，无法焊接。导致该部分电路失败。

问题2：Kicad进行布线时，过于仓促，没有充分考虑布局，导致后面走线困难后，不得不调整布局，重新布局布线。布局应尽量将直插和贴片元件分开。双面板走线时两面应尽量走线垂直，减少过孔。

问题3：部分焊盘过小，不利于手工焊接，应选择适合手工焊接的焊盘或自制部分封装。

四、实现结果展示

硬件展示

下载程序后运行效果

按键程序功能：按键控制LED，按下按键Key1，LED1亮，再按下，LED1灭；key2控制LED2同理。按键动作时，串口会打印按键消息发送到电脑。

ADC程序功能：单片机采集手柄X轴的电压信号，0-3.3V对应0-4096，发送到串口显示。

五、总结

MM32F0144C4P这款单片机资源还是比较丰富，GPIO口比较多，具有SPI、UART、CAN等丰富的接口及多路ADC。因种种原因，此次只调试了GPIO的输入输出以及Uart的串口打印、ADC数据采集等功能。芯片自带ADC，无需额外使用ADC芯片。芯片的CAN总线接口在工控板或汽车电子方面都有很好的应用前景。

软件方面，例程可以方便的通过灵动官网获取，例程的说明文档如果能再详细些并支持中文就更好了。

总之，硬件设计要细心，软件调试要耐心。多向大佬学习，多参考成功案例。知行合一，知易行难。