UINIO 系列开源硬件概览

UINIO-DAPLink 下载调试器

UINIO-DAPLink 是一款基于 ARM DAP Link 开源固件的硬件下载调试电路设计，采用 LQFP48 封装的 STM32F103CBT6 或者 STM32F103C8T6 微控制器作为主控芯片，同时也兼容其它 Pin to Pin 的 Cortex-M3 微控制器（需要自行编译固件）。

设计概要

  1. 清晰合理的丝印标识，并且预留有 2mm 直径的固定螺丝孔；
  2. USB Type-C 接口位置新增一组 TVS 瞬态电压抑制二极管；
  3. 对 5V 和 3.3V 电源采用了大面积铺铜处理，以提升载流能力。
  4. 附带有 SWD 和 JTAG 协议的转接板，以及相关功能的跳线位；
  5. 低压差线性稳压器 LDO 调整为南京微盟电子的 ME6211C33M5G 方案；
  6. 专门为 5V 引脚接口添加了一组由保险丝和二极管组成的防反接电路；
  7. 工程的 Firmware 目录已经编译好 ARMmbed DAPLink 提供的 REL v0258 版本固件（包含 Bootloader 和 Interface 两个二进制文件）；

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-DAP-Link 开源项目提供了如下一系列技术参考资料：

UINIO-Logic-24MHz 逻辑分析仪

UINIO-Logic-24MHz 是一款基于英飞凌（已收购赛普拉斯 Cypress）的 CY7C68013A 型 USB2.0 控制器，以及 Sigork 开源固件方案的逻辑分析仪电路设计。拥有 24MHz 采样频率，以及 8 个采样通道。

设计概要

  1. 采用 USB Type-C 接口，以及 10 Pin 的牛角插座；
  2. CY7C68013A 型 USB 控制器芯片采用了体积较小的 QFN56 封装；
  3. AT24C64 微芯 EEPROM 存储器芯片同样采用体积小巧的 TSSOP8 封装；
  4. 板载 24MHz 无源贴片晶振，阻容贴片元件全部采用 0402 的小规格封装；
  5. 增加具有三态输出功能的 74HC245 八路信号收发器，提升信号采集的稳定性；
  6. 低压差线性稳压器可以灵活选用 ME6211C33M5G 或者 A6303AE5R-33A 等 SOT23-5 封装的 LDO 芯片；
  7. USB Type-C 接口位置新增一组 TVS 瞬态电压抑制二极管；

注意事项

  • LED 指示灯 D2 连接至 CY7C68013A 的 PA0 引脚，而 D3 则被连接至 PA1 引脚；
  • 需要结合 Sigork 的开源固件 sigrok-firmware-fx2lafw，并且搭配 PulseView 上位机协同使用；

参考技术文档

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UINIO-MCU-RP2040 核心板

UINIO-MCU-RP2040 是一款基于树莓派 RP2040 微控制器的核心板，该主控芯片采用 ARM Cortex-M0+ 双核心，运行频率高达 133MHz，片上内置有 264KB 容量的 SRAM 内存，并且能够外接高达 16MB 容量的片外 Flash 闪存（通过专用的 QSPI 总线进行连接），并且还集成有 DMA 控制器，以及 30 个 GPIO 引脚（其中 4 个可用作模拟输入）。除此之外，片上还拥有 2 个 UART 控制器、2 个 SPI 控制器、2 个 I²C 控制器，以及 16 个 PWM 通道。同时还支持 USB 1.1 设备和主机模式，以及 USB 大容量存储启动模式和拖放式编程。

设计概要

  1. Flash 存储芯片采用了更加小巧的 WSON8 封装；
  2. 添加 SOD123 封装的肖特基势垒二极管，用于防止正负级错误的反接；
  3. 预留有 2mm 的固定螺丝孔，便于安装至 3D 打印外壳，或者搭建成套的产品原型；
  4. 添加了用于全局异步复位的 RESET 按钮（低电平有效），便于在上电状态进行复位操作以及更新固件；
  5. 引出了官方 Pico 开发板没有的 GPIO23 和 GPIO24 两个引脚资源，并且在 GPIO25 引脚采用了与 Pico 相同的测试用 LED 发光二极管；
  6. 由于 ADC 引脚内部集成有连接至 IOVDD（3.3V）的反向二极管，所以采用了 FET 场效应管 DMG1012T 防止在 RP2040 没有上电的时候，这些引脚上施加的电压通过 ADC3 引脚泄露到 3.3V 电源网络；

注意： 核心板引脚顺序并不完全兼容官方的 Raspberry Pi Pico 开发板。

固件更新

UINIO-MCU-RP2040 的固件更新操作流程如下面步骤所示：

  1. 按住 BOOT 按键不放，将核心板的 Type-C 接口连接到电脑的；
  2. 等待 1 秒钟之后，松开 BOOT 按键，此时计算机会自动将 UINIO-MCU-RP2040 识别为可移动磁盘；
  3. 将等待下载的固件拖动或者复制到该可移动磁盘当中，此时 RP2040 主控会自动重启并且加载固件；

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UINIO-MCU-HC32F460KETA 核心板

UINIO-MCU-HC32F460KETA 是一款基于小华半导体 HC32F460KETA-LQFP64 型微控制器的核心板，该款微控制器的最大特点是支持 1.8V ~ 3.6V 的宽电压范围，和 -40℃ ~ 105℃ 的宽温度范围。基于 ARM Cortex-M4 内核架构，最高工作频率可以达到 200MHz，内置有 DSP 数字信号处理器和 FPU 浮点运算单元。除此之外，还集成有 512KB 的 Flash 存储器，以及 192KB 的 SRAM 存储器。

设计概要

  • 外部晶振电路，全部使用了打孔包地处理；
  • 扩展了两路串联有自恢复保险丝的 5V 电源接口，整体采用覆铜处理，以提升接口的载流能力；
  • 模拟电源引脚 AVSS 和 AVCC 都串联有对 100Mhz 高频杂散信号存在 1KΩ 阻抗的磁珠；
  • 对调试下载接口 SWD 进行了前置处理，并且匹配了通信线序，可以方便快速的与 UINIO-DAPLink 进行杜邦线连接；
  • 引出了全部的 52 个 GPIO 端口，可以自由的使用 8 种常见的外设通信接口：
接口名称 数量 描述
GPIO 52 个 PAx、PBx、PCx、PDx、PHx 一共五组。
I2C 3 组 支持 SMBus 协议。
USART 4 组 支持 ISO7816-3 协议。
SPI 4 组 支持 4 线式 SPI 模式和 3 线式时钟同步模式，支持全双工和只传送两种通信方式。
QSPI 1 组 支持 200Mbps 高速访问的存储器控制模块。
I2S 4 组 内置音频 PLL 支持音频级采样精度。
SDIO 2 组 支持 SD/MMC/eMMC 格式。
CAN 1 组 支持 ISO11898-1 标准协议。
USB 2.0 FS 1 组 内置 PHY，支持 Device/Host 模式。

参考技术文档

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UINIO-MCU-HC32F460PETB 核心板

UINIO-MCU-HC32F460PETB 是一款基于小华半导体 HC32F460PETB-LQFP64 型微控制器的核心板，该款微控制器的最大特点是支持 1.8V ~ 3.6V 的宽电压范围，和 -40℃ ~ 105℃ 的宽温度范围。基于 ARM Cortex-M4 内核架构，最高工作频率可以达到 200MHz，内置有 DSP 数字信号处理器和 FPU 浮点运算单元。除此之外，还集成有 512KB 的 Flash 存储器，以及 192KB 的 SRAM 存储器。

设计概要

  • 外部晶振电路，全部使用了打孔包地处理；
  • 扩展了两路串联有自恢复保险丝的 5V 电源接口，整体采用覆铜处理，以提升接口的载流能力；
  • 模拟电源引脚 AVSS 和 AVCC 都串联有对 100Mhz 高频杂散信号存在 1KΩ 阻抗的磁珠；
  • 对调试下载接口 SWD 进行了前置处理，并且匹配了通信线序，可以方便快速的与 UINIO-DAPLink 进行杜邦线连接；
  • 引出了全部的 83 个 GPIO 端口，可以自由的使用 8 种常见的外设通信接口：
接口名称 数量 描述
GPIO 83 个 PAx、PBx、PCx、PDx、PEx、PHx 一共六组。
I2C 3 组 支持 SMBus 协议。
USART 4 组 支持 ISO7816-3 协议。
SPI 4 组 支持 4 线式 SPI 模式和 3 线式时钟同步模式，支持全双工和只传送两种通信方式。
QSPI 1 组 支持 200Mbps 高速访问的存储器控制模块。
I2S 4 组 内置音频 PLL 支持音频级采样精度。
SDIO 2 组 支持 SD/MMC/eMMC 格式。
CAN 1 组 支持 ISO11898-1 标准协议。
USB 2.0 FS 1 组 内置 PHY，支持 Device/Host 模式。

参考技术文档

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UINIO-MCU-STM32L051K8U6 核心板

UINIO-MCU-STM32L051K8U6 是一款基于意法半导体 STM32L051K8 系列低功耗微控制器的核心板电路设计，该款主控芯片采用 LQFP32 封装，基于 ARM Cortex-M0+ 架构，片上内置有 64 Kbytes 的 Flash 存储器，以及 8 Kbytes 的 RAM 存储器。

设计概要

  1. 采用 16 Pin 规格的 USB Type-C 接口；
  2. 已经将 STM32L051K8 微控制器的 28 个 GPIO 引脚资源悉数引出；
  3. 预留有 SOIC 封装的 W25Q 型 Flash 存储器焊接位置（可选）；
  4. 预留有 3215 封装 32.768KHz 频率贴片晶振的焊接位置（可选）；
  5. 单独提供有 4 线制 SWD 下载接口，便于快速与 UINIO-DAPLink 连接调试；
  6. 添加了 Imax 为 750mA 的自恢复保险丝，防止后级操作短路损毁芯片；

参考技术文档

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  1. 《意法半导体 STM32F103 标准库典型实例》
  2. 《基于 HAL 与 LL 的 STM32F401 开发实践》
  3. 《ARM 调试工具 UINIO-DAPLink 应用详解》
  4. 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》

UINIO-MCU-STM32F103C8T6 核心板

UINIO-MCU-STM32F103C8T6 是一款基于 意法半导体 LQFP48 封装的 STM3232F103C8T6 微控制器的核心板电路设计，该微控制器基于 ARM Cortex-M3 内核架构，主频可以达到 72MHz，片上载有 64KB 容量的 Flash 存储器和 20Kbytes 的 SRAM 存储器，并且拥有 3 组 USART，以及 CAN 接口、USB2.0 全速接口、12 位分辨率 ADC/DAC，整体上属于外设资源比较完善的高性价比主控芯片产品。

设计概要

  1. 引出了意法半导体 STM32F103C8T6 型微控制器上面的全部 GPIO 引脚资源；
  2. 单独提供有四线制的 SWD 下载接口，便于快速与 UINIO-DAPLink 建立连接；
  3. 分别使用了 8MHz 与 32.768KHz 两枚贴片晶振作为系统外部时钟与实时时钟；
  4. 板载 BOOT0 和 BOOT1 两枚启动配置按钮，以及一枚 NRST 复位按钮；
  5. 模拟电源引脚 VDDA 使用了对 100Mhz 高频杂散信号存在 1KΩ 阻抗的磁珠进行单点接地；

启动配置

UINIO-MCU-STM32F103C8T6 通过板载的 BOOT0 和 BOOT1 两枚按钮来配置启动方式，默认情况下是从片上的 Flash 闪存进行启动，具体的配置信息可以参见下表：

BOOT0 BOOT1 启动方式
0 X 片上 Flash 闪存
1 0 系统存储器/ISP
1 1 片上 SRAM 静态随机存储器

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-STM32F103C8T6 开源项目提供了如下一系列技术参考资料：

  1. 《意法半导体 STM32F103C8T6 标准库典型实例》
  2. 《ARM 调试工具 UINIO-DAPLink 应用详解》
  3. 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》

UINIO-MCU-STM32F401CCU6 核心板

UINIO-MCU-STM32F401CCU6 是一款基于 意法半导体 UFQFPN48 封装的 STM32F401CCU6 微控制器的核心板电路设计，该微控制器基于 ARM Cortex-M4 内核架构，主频可以达到 72MHz，片上载有 256KB 容量的 Flash 存储器和 64Kbytes 的 SRAM 存储器，并且拥有 3 组 USART 和 3 组 I²C 接口，以及 4 组 SPI 接口与 USB2.0 全速控制器、12 位分辨率的 ADC/DAC 转换器，整体上属于高性价比、高性能的主控芯片产品。

注意：相比较于采用 ARM Cortex-M3 内核架构的 STM32F103C8T6 等产品，使用 ARM Cortex-M4 内核的 STM32F401CCU6 携带有浮点计算单元（FPU，Float Point Unit），在处理数学计算时能够大幅度提升运算性能。

设计概要

  1. 引出了意法半导体 STM32F401CCU6 型微控制器上面的全部 GPIO 引脚资源；
  2. 单独提供有四线制的 SWD 下载接口，便于快速与 UINIO-DAPLink 建立连接；
  3. 分别使用了 8MHz 与 32.768KHz 两枚贴片晶振作为系统外部时钟与实时时钟；
  4. 板载 BOOT0 和 BOOT1 两枚启动配置按钮，以及一枚 NRST 复位按钮；
  5. 模拟电源引脚 VDDA 使用了对 100Mhz 高频杂散信号存在 1KΩ 阻抗的磁珠进行单点接地；

启动配置

UINIO-MCU-STM32F401CCU6 通过板载的 BOOT0 和 BOOT1 两枚按钮来配置启动方式，默认情况下是从片上的 Flash 闪存进行启动，具体的配置信息可以参见下表：

BOOT0 BOOT1 启动方式
0 X 片上 Flash 闪存
1 0 系统存储器/ISP
1 1 片上 SRAM 静态随机存储器

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-STM32F401CCU6 开源项目提供了如下一系列技术参考资料：

  1. 《基于 HAL 与 LL 的 UINIO-MCU-STM32F401 开发实践》
  2. 《ARM 调试工具 UINIO-DAPLink 应用详解》
  3. 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》

UINIO-MCU-GD32F350RBT6 核心板

UINIO-MCU-GD32F350RBT6 是一款基于 兆易创新 国产 LQFP64 封装的 GD32F350RBT6 微控制器的核心板电路设计，该微控制器基于 ARM Cortex-M4 内核架构，主频高达 108MHz，片上载有 128K 容量的 Flash 存储器，以及 16K 的 SRAM 存储器，并且各拥有 2 组 USART、I2C、SPI，以及 1 组 I2S、12 位 ADC、12 位 DAC，同时支持 USB 2.0 FS OTG 协议，总体上属于 GPIO 引脚数量较多，但是外设资源有所取舍的主控芯片产品。

注意：相比较于采用 ARM Cortex-M3 内核架构的 GD32F103C8T6 等产品，使用 ARM Cortex-M4 内核的 GD32F350RBT6 携带有浮点计算单元（FPU，Float Point Unit），在处理数学计算时能够大幅度提升运算性能。

启动配置

UINIO-MCU-STM32F401CCU6 通过板载 BOOT0 按钮和用户选项字节 BOOT1_n 位来配置启动方式，默认情况下是从片上的 Flash 闪存进行启动，具体的配置信息可以参见下表：

BOOT0 BOOT1_n 启动方式
0 X 片上 Flash 闪存
1 0 系统存储器/ISP
1 1 片上 SRAM 静态随机存储器

设计概要

  1. 引出了兆易创新 GD32F350RBT6 型微控制器上面的全部 GPIO 引脚资源；
  2. 单独提供有四线制的 SWD 下载接口，便于快速与 UINIO-DAPLink 建立连接；
  3. 分别使用了 8MHz 与 32.768KHz 两枚贴片晶振作为系统外部时钟与实时时钟；
  4. 板载一枚 BOOT0 启动配置按钮，以及一枚 NRST 复位按钮；
  5. 模拟电源引脚 VDDA 使用了对 100Mhz 高频杂散信号存在 1KΩ 阻抗的磁珠进行单点接地；

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-GD32F350RBT6 开源项目提供了如下一系列技术参考资料：

  1. 《兆易创新 UINIO-MCU-GD32 标准库开发指南》
  2. 《ARM 调试工具 UINIO-DAPLink 应用详解》
  3. 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》

UINIO-MCU-ESP32S3 核心板

UINIO-MCU-ESP32S3 是一款采用 上海乐鑫科技 ESP32-S3 微控制器的核心板电路设计，该微控制器基于 Xtensa® dual-core 32-bit LX7 架构，拥有 45 个 GPIO 接口，主频高达 240MHz，同时具备 2.4GHz Wi-Fi 与 Bluetooth5 两种物联网接入能力。片上载有 384KB 容量的 ROM，以及 512KB 容量的 SRAM 和 16KB 容量的 RTCSRAM。

设计概要

  • 完整兼容官方的 Arduino-ESP32 板级支持包；
  • 采用 LDO 低压差线性稳压芯片 ME6211C33M5G 提供 3.3V 电源；
  • 预留 TQFN 封装的 USB 转 UART 串口芯片 CH343P 位置，可以按需进行贴装，不贴装时可以采用右上角的 4 线杜邦针外接串口下载模块；
  • 预留有 2.4G 微带天线 π 型阻抗匹配电路位置，如果对于信号的收发功率没有严格要求，则可以将位号为 L1 的串联电感替换为 0R 电阻；
  • 预留有 5 个 1mm 沉头螺丝开孔，可以用于固定主板和外壳；

注意事项

  1. 上电之前不能下拉 IO9/BOOT 的电平状态，否则 ESP32-S3 将会进入下载模式；
  2. IO8 引脚默认进行了上拉，因为如果其为低电平状态，则不能使用串口进行固件下载；
  3. GPIO11 默认为 SPI 接口 Flash 存储器的 VDD 引脚，需要配置之后才能作为 GPIO 使用；
  4. 外置的 W25Q128JVSSIQ 型 Flash 存储器，其 VDD 已经连接至 3.3V 电源，使用时无需再行配置，Flash 采用普通的两线制 SPI 总线进行通信；
  5. IO12、IO13 在 QIO 模式下被复用为 SPI 信号线 SPIHD 和 SPIWP，本开发板采用两线制 SPI 的 DIO 模式，使用时需要注意将 Flash 配置为 DIO 模式；

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-ESP32S3 开源项目提供有如下一系列技术参考资料：

  1. 《UINIO-MCU-ESP32 核心板电路设计》
  2. 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》
  3. 《运用 U8G2 与 TFT_eSPI 玩转 UINIO-Monitor 显示屏》
  4. 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》

UINIO-MCU-ESP32C3 核心板

UINIO-MCU-ESP32C3 是一款采用 上海乐鑫科技 ESP32-C3 微控制器的核心板电路设计，该微控制器基于开源的 RISC-V 指令集，主频高达 160MHz，并且同时具备有 2.4GHz Wi-Fi 与 Bluetooth5 两种无线接入能力。片上载有 384KB 容量的 ROM，以及 400KB 容量的 SRAM 和 8KB 容量的 RTCSRAM。

设计概要

  • 完整兼容官方的 Arduino-ESP32 板级支持包；
  • 采用 LDO 低压差线性稳压芯片 ME6211C33M5G 提供 3.3V 电源；
  • 预留 TQFN 封装的 USB 转 UART 串口芯片 CH343P 位置，可以按需进行贴装，不贴装时可以采用右上角的 4 线杜邦针外接串口下载模块；
  • 预留有 2.4G 微带天线 π 型阻抗匹配电路位置，如果对于信号的收发功率没有严格要求，则可以将位号为 L1 的串联电感替换为 0R 电阻；
  • 预留有 4 个 1mm 沉头螺丝开孔，可以用于固定核心板；

注意事项

  1. 上电之前不能下拉 IO9/BOOT 的电平状态，否则 ESP32-C3 将会进入下载模式；
  2. IO8 引脚默认进行了上拉，因为如果其为低电平状态，则不能使用串口进行固件下载；
  3. GPIO11 默认为 SPI 接口 Flash 存储器的 VDD 引脚，需要配置之后才能作为 GPIO 使用；
  4. 外置的 W25Q128JVSSIQ 型 Flash 存储器，其 VDD 已经连接至 3.3V 电源，使用时无需再行配置，Flash 采用普通的两线制 SPI 总线进行通信；
  5. IO12、IO13 在 QIO 模式下被复用为 SPI 信号线 SPIHD 和 SPIWP，本开发板采用两线制 SPI 的 DIO 模式，使用时需要注意将 Flash 配置为 DIO 模式；

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-MCU-ESP32C3 开源项目提供有如下一系列技术参考资料：

  1. 《UINIO-MCU-ESP32 核心板电路设计》
  2. 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》
  3. 《运用 U8G2 与 TFT_eSPI 玩转 UINIO-Monitor 显示屏》
  4. 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》

UINIO-USB-Serial 串行协议转换器

UINIO-USB-Serial 是一款基于沁恒高速 USB 2.0 转接芯片 CH347T 的 USB 串行协议转换工具，支持 USB 接口转 GPIO、UART、I²C、SPI、JTAG, 可以用于调试 3.3V 电平的微控制器与外设的通信，也可以配合使用 UINIO-Signal-Translator 完成 3.3V 到 1.8V 的高速信号转换，从而实现对 FPGA 芯片的调试与下载。

设计概要

  1. 主控芯片 CH347T 采用了易于购买的 TSSOP20 封装；
  2. 工作模式采用 P1 与 P2 排针的跳线帽进行配置；
  3. 添加有 5 个 1mm 直径固定螺丝孔，方便与外壳进行固定组装；
  4. 分类引出了 UART1 和 UART2、SPI、I²C、JTAG 五条通信总线的排针，配置好工作模式之后就可以快速接线使用；
  5. 配合 UINIO-Signal-Translator 可以将电平信号转换为 FPGA 芯片常用的 1.8V；

工作模式简介

UINIO-USB-Serial 可以支持下面的四种工作模式：

  1. USB ➞ UART：支持两路 UART 串行接口，每一路的波特率最高可以达到 9Mbps。
  2. USB ➞ I²C：处于 I²C 主设备模式，支持 4 种传输速度。
  3. USB ➞ SPI：处于 SPI 主设备模式，最高频率可以达到 36MHz，并且支持 2 路片选信号线，可以分时操作两个 SPI 从设备。
  4. USB ➞ JTAG：支持标准四线 JTAG 协议，最高频率可以达到 18Mbit/s。

工作模式配置

这些模式分别由 CH347T 的 DTR1 和 RTS1 引脚的电平状态进行控制：

排针 P1 排针 P2 工作模式
低电平 低电平 UART1 + JTAG
高电平 高电平 UART1 + UART0
高电平 低电平 UART1 + SPI + I2C (HID)
低电平 高电平 UART1 + SPI + I2C (VCP)

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-USB-Serial 开源项目提供了如下一系列技术参考资料：

UINIO-USB-UART 串口调试器

UINIO-USB-UART 是一款分别基于苏州沁恒 CH343P 和美国芯科 CP2102 芯片的 USB 转 UART 的开源串口调试器电路设计，两款芯片都可以稳定的支持 921600 波特率通信。

设计概要

  1. 板载 RXD 和 TXD 的信号读写指示灯；
  2. 引出了包括串口硬件流控信号线在内的全部片上资源；
  3. 增加 1206 封装的自恢复保险丝，为后级电路提供短接保护；
  4. 使用 16 Pin 的 USB Type-C 接口，并且采用了 PCB 拼板设计；
  5. 预留有 1mm 的固定螺丝孔，便于安装至 3D 打印外壳，或者搭建成套的产品原型；
  6. 通过为 UINIO-USB-UART-CH343P 的 VIN 引脚提供参考电压，可以调整 UART 收发的电平信号幅值。

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-USB-UART 开源项目提供了如下一系列技术参考资料：

UINIO-Power-LDO 线性稳压器模组

UINIO-Power-LDO 是一款同时支持 XC6206、ME6211、SGM2019、AMS1117 四种常用线性稳压芯片的测试模组，采用四合一拼板设计，可以拆分单独使用。

应用介绍

  1. XC6206 模组：选用 SOT-23-3 封装，兼容特瑞仕 XC6206 系列低压差线性稳压器。
  2. ME6211 模组：选用 SOT-23-5 封装，兼容微盟 ME6211 系列低压差线性稳压器。
  3. SGM2019 模组：选用 SOT-23-5 封装，兼容圣邦微 SGM2019 系列低压差线性稳压器。
  4. AMS1117 模组：选用 SOT-223-3 封装，可以兼容固定电压版本的艾迈斯 AMS1117、德州仪器 REG1117 线性稳压器。

注意：每一片模组都单独添加了 2mm 直径的非金属化固定螺丝孔。

设计概要

  1. 采用了 6 Pin 的 USB Type-C，并且 CC1 和 CC2 分别添加了 5.1kΩ 下拉电阻，可以更好的兼容具备功率传输协议 USB-PD（USB Power Delivery）的电源；
  2. 使用 0.7mm 线宽 0.3mm 线距、0.8mm 过孔 0.3mm 孔径进行 PCB 布线，在温升 10℃ 的情况下，最大负载电流为 1.6A 左右，如果需要换用其它型号的线性稳压芯片，需要注意其最大输出电流不能超过该值。
  3. 支持使用 2Pin 的杜邦针作为电源输入端口，而 4Pin 的杜邦针作为两路的电源输出端口。
  4. 添加有一枚用于防止输入端反接的 1N5819 肖特基二极管（最大整流电流 1A，最大反向工作电压 40V），采用大尺寸的 SOD-123 封装，或者也可以选择载流能力达到 3A 的 1N5822。
  5. 肖特基二极管和 4Pin 杜邦针两端，分别添加有两组测试点，便于测量输入输出的电源纹波。

注意： AMS1117 模组的输出电容，必须采用等效串联电阻 ESR（Equivalent Series Resistance）更大的 22uF 钽电容，从而确保输出的稳定性。

参考技术文档

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UINIO-Storage 低速存储器模组

UINIO-Storage 是一款同时支持 EEPROM、Flash、MicroSD 三种类型存储器的多功能模组，采用了拼板设计，每一片模组都添加有独立的 1mm 直径固定螺丝孔，可以单独拆分进行使用。

应用介绍

  1. EEPROM 存储器 AT24Cxxx：支持 SOIC 和 TSSOP 两种封装形式，使用 I²C 总线通信。
  2. Flash 存储器 W25Qxxx：支持 SOIC 和 WSON 两种封装形式，使用 SPI 总线通信。
  3. MicroSD 读卡器：同时支持 SPI 和 SDIO 两种通信方式，独立 5V 线性稳压芯片供电，支持读写大容量 TF 卡。

注意： 针对每个模组都进行了单独的分区覆铜，其中两片 AT24Cxxx EEPROM 模组分别被配置为不同的 I²C 地址。

设计概要

  1. 每一片模组都单独添加有 1mm 直径的固定螺丝孔；
  2. 每一片模组的 3.3V 外部供电端都添加了 0.1uF 滤波电容；
  3. 已经为 EEPROM 存储器的 I²C 总线添加了 10KΩ 的上拉电阻；
  4. 为了提升 MicroSD 读卡器 在读取大容量存储卡时的电流驱动能力，单独添加了一枚 3.3V 线性稳压芯片进行供电；
  5. 配合串行协议转换器 UINIO-USB-Serial 以及相应的上位机程序，可以方便的对模组上的存储器进行读写操作；

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Storage 开源项目提供了如下一系列技术参考资料：

UINIO-Signal-Translator 电平转换器

UINIO-Signal-Translator 是一款基于德州仪器 TSSOP 封装的 TXS0108 以及 TXB0108 的双向电平信号转换器模组，适用于漏极开路或者推挽输出的应用，支持 1.8V、2.5V、3.3V、5V 等常见信号电平之间的相互转换。

设计概要

  1. 输出使能端 OE 需要通过跳线帽进行配置；
  2. 分别为参考电压 A 与参考电压 B 添加了 LED 指示灯；
  3. 增加了 4 个 1mm 直径固定螺丝孔，方便与外壳进行固定组装；
  4. 转换芯片均采用易于购买的 TSSOP20 封装，可以按需使用 TXS0108 或者 TXB0108；
  5. 可以配合串行协议转换器 UINIO-USB-Serial 使用，用于调试 1.8V 电平信号的 FPGA 芯片外设；

输入输出参数

  • TXB0108：VCCA 端电压 1.2V ~ 3.6V，VCCB 端电压 1.65V ~ 5.5V，使能端 OE 高电平有效。不能用于 I²C 的开漏输出，只适用于 UART 与 SPI 总线通信场景。
  • TXS0108：VCCA 端电压 1.4V ~ 3.6V，VCCB 端电压 1.65V ~ 5.5V，使能端 OE 高电平有效，同时支持开漏与推挽输出（推挽模式下最大数据速率可以达到 110Mbps，开漏模式下则只能达到 1.2Mbps），可以同时适用于 UART、I²C、SPI 等总线通信场景。

注意： TXS0108 和 TXB0108 两款芯片只能完成逻辑电平信号的转换，其驱动能力较小，并不具备带负载能力。

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Signal-Translator 开源项目提供了如下一系列技术参考资料：

UINIO-Monitor 显示屏幕模组

UINIO-Monitor 是一款同时拼接了 0.96 英寸 LCD 显示屏（ST7735，160×80）、0.96 英寸 OLED 显示屏（SSD1315，128×64）、1.3 英寸 LCD 显示屏（ST7789，240×240）、2.4 英寸 LCD 显示屏（ST7789，240×320）、1.69 英寸 LCD 显示屏（ST7789，240×280） 的五合一屏幕驱动电路设计。

设计概要

  1. 采用 FreeCAD 绘制了合理并且美观的板框（长度与宽度均小于或等于 10cmm）；
  2. 分别提供有 4 个 1mm 直径螺丝孔，便于安装至其它结构件，快速搭建出产品原型；
  3. LCD 屏幕的外接引脚线序全部保持统一，并且重要的丝印信息会同时标注在 PCB 的顶层与底层；
  4. PCB 板载 0.5mm 间距的 FPC 柔性排线连接器，同时还引出了 2.54mm 间距的直插排针，便于通过杜邦线快速搭建实验电路；
  5. 由于 OLED 屏幕的功耗相对较小，因而采用了 300mA 输出的线性稳压芯片 XC6206P332MR；而功耗相对较大的 LCD 屏幕，则统一采用 ME6211C33M5G-N 线性稳压芯片；

注意事项

  1. 工程的 CAD 目录下，保存的是 FreeCAD 绘制的 PCB 板框草图文件；
  2. 工程的 3D Models 文件夹，保存的是 LCD 和 OLED 裸屏的 3D 模型 FreeCAD 源文件；
  3. 工程的 Reference 目录下提供了裸屏相关的数据手册以及参考原理图；
  4. 0.96 英寸 OLED 显示屏 同时兼容采用 SSD1306 和 SSD1315 两款驱动芯片的屏幕；
  5. 由于 XC6206P332MR 电源正负极反接时，极易导致线性稳压芯片烧毁，所以串联 SOD-323 封装的肖特基二极管防止反接；
  6. 当使用 Arduino 的 U8g2 库驱动 0.96 英寸 OLED 显示屏 的时候，必须焊接上 R20 电阻，而 R19 电阻位置可以留空；

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Monitor 开源项目提供有如下一系列技术参考资料：

  1. 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》
  2. 《运用 U8G2 与 TFT_eSPI 玩转 UINIO-Monitor 显示屏》
  3. 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》

UINIO-Keyboard 多功能输入模组

UINIO-Keyboard 是一款基于江苏恒沁 CH452 的 64 位键盘输入装置，采用两线制的 I²C 总线通信接口，并且外扩有日本阿尔卑斯阿尔派（ALPSALPINE） 的 3 枚 EC11 旋转编码器、以及 1 枚 RKJXV 模拟量碳膜摇杆，基本覆盖了嵌入式开发当中主流的实体输入方案。

设计概要

  1. 添加了六个 3mm 直径开孔，便于安装铜柱；
  2. 键盘统一采用 3 × 4 × 2.5 规格的四脚贴片按键；
  3. 碳膜摇杆可以替换为国产的 广东控银 JP13 型摇杆；
  4. 键盘、旋转编码器、模拟量摇杆分别拥有各自独立的 LED 电源指示灯；
  5. 关于 64 位键盘的具体键位编码，可以参考官方的《数码管驱动及键盘控制芯片 CH452》 数据手册；

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Keyboard 开源项目提供了如下参考技术资料：

UINIO-Cubic-Prism 分光棱镜显示器

UINIO-Cubic-Prism 是一款基于 上海乐鑫科技 ESP32-PICO-D4 主控芯片，以及日本 TDK 株式会社 的 MPU6050 加速度传感器的分光棱镜显示设备。

工程目录说明

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├─Documents               电路原理图以及动态 BOM 文件
├─CAD                     3D 打印模型文件
│  ├─GCode                Cura 切片文件，仅适用于型号为 Vyper 的 3D 打印机
│  └─STL                  模型 STL 文件
├─Firmware                开源固件
├─Gerbers                 用于加工 PCB 电路板的光绘文件
├─Images                  README 图片素材
├─Libraries               KiCAD 原理图库、封装库、3D 模型库
│  ├─Uinika.3D
│  └─Uinio.Footprint
└─Tools                   固件烧写工具、屏幕共享工具、图片格式转换工具

注意：该工程分别在 USB Type-C 的 CC1 和 CC2 引脚，添加了 R13 和 R14 两枚下拉电阻（原始开源项目缺失），从而能够支持 USBPD 快充协议。

设计概要

  • 天线屏蔽使用 2 排接地过孔（省略了阻抗匹配电路）；
  • 完全兼容 Github 上的 HoloCubic_AIO 固件及其相关工具；
  • 电路原理图进行了重绘，同时 PCB 也重新进行了手工布线，尽可能多的采用大面积铺铜；
  • 更换了 TF 卡插座为更加便宜并且比较容易购买的封装形式；
  • 同时提供有 AMS1117-3.3 和 ME6211C33M5G 两款线性稳压器芯片的屏幕显示模组，便于拼板打样；
  • 屏幕扩展板与主板所使用线性稳压芯片的 3.3V 完全隔离（多个稳压器不能像原始开源项目当中那样，被简单的并联起来使用）；
  • 屏幕扩展板与主板采用 10cm 长度的 8Pin 同向 FPC 软排线进行连接；

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 提供有 UINIO-Cubic-Prism 开源项目的 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》，以及如下一系列相关技术的参考资料：

  1. 《UINIO-MCU-ESP32 核心板电路设计》
  2. 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》
  3. 《运用 U8G2 与 TFT_eSPI 玩转 UINIO-Monitor 显示屏》
  4. 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》

CAD 外壳模型

工程当中的 CAD 目录，是专门为 UINIO-Cubic-Prism 重新设计的 3D 打印外壳模型，可以精确适配本项目的 PCB 板框；分光棱镜分别采用左右两个延伸柱进行固定，免去使用胶水粘结到屏幕上的麻烦。

CAD 模型被划分为上下两个部分（对应 FreeCAD 工程当中的 Base 和 Cover 两个零件），分别用于安装主板与屏幕扩展板。

CAD 外壳模型的分光棱镜倾斜角度，被提高至 30° 度，从而改善水平放置在桌面时的可视角度。同时对模型底部进行了掏空处理，提升主板的散热能力，同时也便于插拔 TF 卡。

RGB 发光二极管对应的外壳位置，专门进行了削薄处理，便于启动时观察其工作状态。左右两侧预留有 2mm 直径的沉头螺丝开孔以及相应的装饰盖（需要使用胶水粘接）。

固件与工具

名称 下载地址 描述
HoloCubic AIO https://github.com/ClimbSnail/HoloCubic_AIO 兼容 UINIO-Cubic-Prism 的开源固件。
HoloCubic AIO Tool https://github.com/ClimbSnail/HoloCubic_AIO_Tool 固件烧录工具、图片与视频转换工具。
LVGL Image Converter https://github.com/W-Mai/lvgl_image_converter 基于 LVGL 的图片转换工具。
ESP32 投屏工具 https://gitee.com/superddg123/esp32-TFT/tree/master 运行在电脑上的 ESP32 投屏上位机。
天气时钟 API https://www.tianqiapi.com/ 内置的天气时钟 API 服务申请地址。

UINIO-Peg-Board 洞洞实验板

UINIO-Peg-Board 是一款长度和宽度均等于 10cm，焊盘间距保持在 2.54mm 的万用 PCB 洞洞实验板，可以用来方便的搭建一些接插元件测试电路。

设计概要

  1. 板框上下左右四个角上都分别制作有 3cm 的固定螺丝孔；
  2. PCB 板框的 4 个边角分别进行了 5cm 直径的圆角处理；
  3. 建议使用黑色磨砂材质的阻焊油墨，打样之后的视觉效果更佳；
  4. 工程的 Edge 目录下面是使用 FreeCAD 绘制的板框；
  5. 通过修改洞洞板 UinIO.com 丝印下面的 Version 1.0.1 版本号，可以规避 PCB 制造工厂的光绘文件重复性检查；

参考技术文档

UinIO.com 电子技术实验室 为 UINIO-Peg-Board 开源项目提供有如下一系列技术参考资料：

  1. 《PCB 基本布线规范与设计原则》
  2. 《开源 EDA 工具 KiCad 6.0 电路设计小书》
  3. 《交互式 BOM 物料清单与 PCB 版图在线预览》

UINIO 系列开源硬件概览

http://www.uinio.com/my/works.html

作者

Hank

发布于

2024-10-29

更新于

2024-10-29

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