内容介绍

一、前言

在上篇 FastBond3基础阶段的文档中完成了方案框图的绘制以及主要器件的介绍，在挑战部分中我将继续完善设计，打出PCB实物并且对效果进行演示。

本次项目设计了一款供电下载调试串口充电五合一的DAPLINK，用于对STM32、GD32等此类单片机的下载调试。

二、原理图及PCB介绍

供电电路介绍：

供电部分采用的是TI的TLV62569DBVR DC-DC电源芯片，增加一个保险丝与LED显示是否供电，通过R19与R20两个电阻控制DC-DC电源芯片的输出电压。

TLV62569DBVR ：

TLV62569器件是一款同步降压DC-DC转换器，专门针对高效和紧凑型解决方案进行了优化。该器件集成的开关能够提供高达2A的输出电流。

•效率高达95%

•低RDS(ON)，可在100mΩ和60mΩ之间切换

•输入电压范围：2.5V至5.5V

•可调输出电压：0.6V至VIN

•针对轻载效率的省电模式

•针对最低压降的100%占空比

• 35µA静态工作电流

• 1.5MHz典型开关频率

•电源正常输出

•过流保护

•内部软启动

•热关断保护

•采用小外形尺寸晶体管(SOT)封装

•与TLV62568引脚兼容

R19和R20分别为453k、100k，通过计算可得知Vout=0.6*（1+453/100）= 3.318V。

电源管理电路介绍：

TP5400

TP5400 为一款移动电源专用的单节锂离子电池充电器和恒定5V升压控制器，充电部分集高精度电压和充电电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体，可以输出最大1A充电电流。而升压电路采用CMOS工艺制造的空载电流极低的VFM开关型DC/DC升压转换器。其具有极低的空载功耗（小于10uA），且升压输出驱动电流能力能达到1A。无需外部按键，可以即插即用。

其中的D3与D4作为充电状态指示灯

主控使用的是STM32F103CBT6

STM32F103CBT6 是 STMicroelectronics（意法半导体）推出的一款基于 ARM Cortex-M3 内核的微控制器（MCU），广泛应用于嵌入式系统开发中。它属于 STM32 系列的 F1 系列，适合诸如工业控制、便携式设备、机器人、消费电子等各种应用场合。STM32F103CBT6 是一款功能强大且灵活的微控制器，适合各种嵌入式应用。其支持丰富的外设接口和高性能的处理能力，使其成为开发者实现项目创新的理想选择。无论是在学习阶段还是项目开发中，STM32F103CBT6 都能提供足够的支持和便利。

Arm 32 位 Cortex-M3
- 72 MHz 最大频率，1.25 DMIPS/MHz （Dhrystone 2.1）性能，0 等待状态内存访问
- 单周期乘法和硬件除法
记忆
- 64 或 128 KB 闪存
- 20 KB 的 SRAM
时钟、复位和电源管理
- 2.0 至 3.6 V 应用电源和 I/O
- POR、PDR 和可编程电压检测器（PVD）
- 4 至 16 MHz 晶体振荡器
- 内部 8 MHz 工厂调整 RC
- 内部 40 kHz RC
- 用于 CPU 时钟的 PLL
- 用于 RTC 的 32 kHz 振荡器，带校准功能
低功耗
- 睡眠、停止和待机模式
2 个 12 位、1 μs A/D 转换器（多达 16 个通道）
- 转换范围：0 至 3.6 V
- 双采样和保持能力
- 温度传感器
DMA的
- 7通道DMA控制器
- 支持的外设：定时器、ADC、SPI、I²Cs 和 USART
多达 80 个快速 I/O 端口
- 26/37/51/80 I/O，全部可映射在 16 个外部中断向量上，并且几乎全部可承受 5 V 电压
调试模式：
- 串行线调试（SWD）和 JTAG 接口
七个计时器
- 3 个 16 位定时器，每个定时器具有多达 4 个 IC/OC/PWM 或脉冲计数器和正交（增量）编码器输入
- 16 位电机控制 PWM 定时器，具有死区时间生成和紧急停止功能
- 两个看门狗定时器（独立定时器和窗口定时器）
- SysTick 定时器 24 位下计数器
多达 9 个通信接口
- 最多两个 I²C 接口（SMBus/PMBus^®)
- 多达 3 个 USART（ISO 7816 接口、LIN、IrDA 功能、调制解调器控制）
- 最多两个 SPI （18 Mbit/s）
- CAN接口（2.0B有源）
- USB 2.0 全速接口

PCB设计介绍及遇到的问题和解决方法

在整个设计中遇到的问题是TP5400电源管理ic发烫严重，锂电池不能正常充电，充电状态指示灯也不正常，经过排查之后发现是Typec接口与STM32F103CBT6出现虚焊，重新焊接后TP5400就工作正常了。

三、成品功能测试

板卡焊接之后装配完成的样子：

关键代码及说明：

DAPlink是一个开源的项目，我们需要从ARM官方的github仓库里git下源码，按照要求安装环境再进行编译。

安装步骤生成projectfiles步骤后，分别编译stm32f103xb_bl和stm32f103xb_stm32f103rb_if，编译没问题之后将程序下载进去，再重新拔插USB线，此时电脑将出现一个虚拟U盘，表示DAPlink的boot程序已经成功启动。

出现虚拟U盘之后再将stm32f103xb_stm32f103rb_if工程编译的hex文件直接拖入虚拟U盘，DAPlink就可以正常运行了。

下载调试串口功能展示图：

uint8_t Rx_dat = 0;
uint8_t Tx_str1[] = "hello world!\r\n";
uint8_t Tx_str2[] = "LED1 Open!\r\n";
uint8_t Tx_str3[] = "LED1 Closed!\r\n";
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if(huart->Instance == USART1)
    {
        if(Rx_dat == 0xa1)
        {
						HAL_UART_Transmit(&huart1,Tx_str2,sizeof(Tx_str2),10000);
						HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&Rx_dat,1);
        }
        else if(Rx_dat == 0xa2)
        {
						HAL_UART_Transmit(&huart1,Tx_str3,sizeof(Tx_str3),10000);
						HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&Rx_dat,1);
				}
    }
}
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_UART_Transmit(&huart1,Tx_str1,sizeof(Tx_str1),10000);  
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&Rx_dat,1);    
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		HAL_Delay(1000);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

可以看到测试程序，首先初始化串口，上电后向上位机发送hello world！，并且打开串口中断，上位机正常接受，上位机发送A1到STM32H7，返回LED1 Open！，可知下载调试串口功能一切正常。

充电供电功能展示图：

可以看到无Typec接口供电时，锂电池从3.7V升压至5V给下载器和STM32H750供电，当使用Typec接口供电时，给锂电池充电，并且自动使用Typec供电。

四、活动总结

很感谢举办方举办的FastBond3活动，完成了这次DAPlink下载器的设计为了之后的项目做了充分的铺垫，之后打算小型化DAPlink下载器集成到自己设计的开发板上，过程中遇到了很多困难，但最终都解决了，并且收获很多，祝愿大赛越办越好。