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xNEO PCB specs for motor control

xNeo 规范

天在水@2022/07/01

目标

设计一种方便电控平台实验的新的PCB布局规范(PCB specs for motor control)，以高效率的进行PCB的设计和复用。

xNEO v1.1已经发布，以后的修改不会破坏对v1.0的兼容性。

设计标准

  • 接插件采用2.54mm(100mil)间距排针，方面插入面包板使用；
  • USBC 供电；
  • 包括SPI、串口、I2C(上拉5.1k，只有xNEO-16没有I2C)、PWM、ADC等（具体IO规范参考下面的示意图以及AltiumLibrary中的原理图和PCB库）；
  • 板载两个2 BTN(BOOT/USER BTN，nRST BTN)，一个电源LED；
  • 一个M2机械孔(除xNEO-16外)

建议但不强求：

  • 板载CAN通信(可以不隔离，兼容CAN 2.0B)；
  • 板载JTAG、SWD调试功能；
  • ADC引脚(从A0开始递增序号，A0, A1, A2...)：
    • 尽量保持(A1, A2), (A3, A4)...可以同步采样；
    • 如果支持差分，尽量保证(A1, A2), (A3, A4)...可以进行差分采样；
    • 板载运放缓冲（100Ω和1nF阻容负载）；
    • 运放前级预留上拉电阻（方便测试PT1000等）；

xNEO-48(间距1000mil)

xNEO

xNEO-40(间距900mil)

xNEO

xNEO-32(间距800mil)

xNEO

xNEO-24(间距700mil)

xNEO

xNEO-16(间距600mil)

xNEO-S

设计考虑

  1. 每隔8pin，设计一个标准；

  2. 方便插入面包板测试: 只有标准xNEO（xNEO-48）较大，排针间距1000mil，常见面包板只能留出来一排过孔，但如果改为900mil或更小，对于较大的芯片（比如TMS320F28388D），PCB很难绘制。

    为方便测试，建议购买较大的面包板（或者两块面包板拼接）。

  3. 更多的ADC通道: 这也是我放弃feather等规范的原因：引脚太少，ADC更是少得可怜；

  4. 方面外接屏幕：直接对插常见的SPI TFT屏幕。

  5. 单面排针可以进行一个三相电机的控制: 尽量只用一排排针，即可完成一个三相电机的控制。xNEO-48理论上可以支援两个PMSM控制（包括双旋变），此时需要特殊考虑一下故障信号和温度采样（引脚不足）：

    • 故障信号用FPGA等芯片综合，用一个中断引脚+SPI/Serial进行通信；
    • 温度采样用I2C进行扩展；