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• 器件选型
  • 1. LDO，5V转3V3
  • 2. 晶振
  • 3. 复位
  • 4. 烧录
  • 5. BOOT
  • 6. MCU
• 原理图绘制
• 布局
• 接线
• 下单+买元器件
• 焊接与测试
• 总结与后续

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搞嵌软已有一段时间，软件方面已比较熟悉，但在硬件方面只设计过简单的模块拼接PCB，基本上都是连连看连对了即可使用的模块化设计。

嵌入式嘛，硬件还是得会一点的。为了提升硬件设计能力，决定跳出舒适圈，尝试从零开始制作裸片电路板。因此选择了最经典的STM32F103C8T6最小核心板作为第一个项目。

最终成功一板成，一次焊接通过。虽然过程中遇到了不少问题，但收获颇丰。以下详细记录整个制作过程：

器件选型

1. LDO，5V转3V3

选择RT9013作为电源管理芯片。由于需要输出3.3V，因此选用RT9013-33GB型号。首先查阅立创商城的数据手册进行了解。

根据数据手册中的参考电路进行设计。电路需要两个1nF陶瓷电容和一个100kΩ电阻，统一采用0603封装的贴片元件。

对于外部电源方案，考虑到这是最小核心板设计，无需配置18650电池或航模锂电池等复杂供电系统。因此选择常用的Type-C接口提供5V电源输入。

2. 晶振

设计中需要配置 8MHz 和 32.768kHz 两个晶振

• 8MHz 晶振：作为高速外部时钟（HSE）晶振，为MCU系统时钟提供基准频率。STM32内部的主要功能模块，包括定时器、串口通信（USART）、SPI通信、I2C通信等外设的工作时钟，通常基于此系统时钟进行分频或倍频获得。相比内部时钟源，外部晶振具有更高的频率稳定性和精度，是保证系统稳定可靠运行的重要选择。
• 32.768kHz 晶振：作为低速外部时钟（LSE）晶振，主要为MCU的实时时钟（RTC）模块提供时钟信号，用于实现精确的时间计时功能。设备中的日历功能、定时功能等都依赖于此晶振的精确计时。

两个晶振均选用无源晶振。

由于数据手册信息有限，按照常规电路进行设计，重点关注匹配电容的容值选择。参考电路如下：

3. 复位

采用标准复位电路设计，按键型号可任意选择。需要注意该芯片采用低电平复位方式。

4. 烧录

烧录接口采用标准的4pin排针设计。

5. BOOT

BOOT0 引脚	BOOT1 引脚（或选项字节）	启动模式	用途说明
0	X（任意）	主闪存启动	从内置Flash启动（用户程序存储区，默认模式）。
1	0	系统存储器启动	从系统存储区启动（内置Bootloader，用于串口/USB下载程序）。
1	1	SRAM 启动	从内置SRAM启动（用于调试或临时运行代码，掉电后程序丢失）。

通常选择00/01配置。电路设计需要2个10kΩ电阻和1个2x3P排针。

6. MCU

MCU接口按照标准设计，采用2个20P排针。

原理图绘制

打开嘉立创EDA，首先建立常用元件库。

将上述所有需要的器件添加到库中。电阻电容统一选择0603封装，确保最终丝印标识正确、焊接无误即可。

器件选取完成。

接下来绘制原理图，参考前面器件选型时的参考电路。

原理图绘制完成！

添加边框，提升整体美观度。

进行原理图检查：设计-设计规则-立即校验

检查发现错误，按照提示进行修复。

修复完成。同时删除了不常用的32.168kHz晶振。

布局

执行"设计-转换原理图到PCB"操作，初始状态下元器件分布较为混乱。首先需要合理布局元器件，为后续布线工作做好准备。

由于GND网络最终通过铺铜连接，为了简化视图，先将GND飞线隐藏：选择某个GND节点，执行"视图-飞线-隐藏所选"。

优先布置晶振位置。虽然理论上晶振布线应尽可能短，但受限于PCB尺寸，如果严格按照最短距离布置，晶振需要放在边缘位置，这会影响引脚引出（晶振下方不宜布线）。

暂时采用现有布局方案，虽然包地设计可能稍显复杂。

元器件布局完成

接线

电源线路采用较粗的走线，虽然实际电流不大，但为了保证稳定性。

为晶振设计包地处理

初次布线完成后，咨询同学意见，反馈如下：LDO布线存在问题，GND形成孤岛，且1号管脚为输出端，但我连接到了3号管脚。同时建议晶振的两根走线可以更加靠近。其他连接基本可以正常工作。

问题修改完成

执行后处理操作：泪滴、铺铜、钻孔

进行DRC检查，发现大量孤岛错误。在设计过程中由于隐藏了GND飞线而忽略了这一重要问题。今后一定要注意GND孤岛问题，绝不能因为隐藏显示就完全忽视！

修复孤岛问题。最终通过了所有DRC检查！

最后进行丝印设计

下单+买元器件

导出制版文件

嘉立创经典白嫖。

等待PCB制作完成。

同时准备物料清单：导出BOM表

通过淘宝采购所需元器件。等待快递送达。

终于到货了！！

焊接与测试

焊接过程中发现5个主要问题：

1. 尺寸问题：一位学长询问为何PCB尺寸与市面常见的STM32F103C8T6最小核心板不同，我回答是随意设计的，未考虑标准尺寸。经过交流了解到应尽量使用通用封装，这样在需要将自制板卡插接到其他电路板时，可以直接使用嘉立创现有封装，无需自己绘制，大大提高了通用性。
2. LED限流电阻缺失：设计时忘记为LED添加限流电阻，这是一个低级错误，最终只能将已焊接的LED拆除。
3. 晶振电容容值错误：晶振匹配电容容值错误，应该是pF级别，我误写成了μF，容值相差一百万倍。幸好及时发现，立即更换了正确的电容。
4. 按键布局问题：复位按键极难按压，这是布局设计时完全没有考虑的人机工程学问题。
5. Type-C接口问题：Type-C接口焊接难度很高，且未引出D+和D-信号线，导致了一些使用问题，应该采用传统的USB接口。这个选择确实不够明智。

焊接完成效果：

首先使用VSCode进行程序烧录测试

太好了！烧录成功

由于没有LED指示灯，改用OLED显示屏进行功能验证，编写简单的测试代码。

程序烧录运行。

显示功能正常！一板成，一次焊接通过，作为硬件设计的初次尝试，这个结果已经令人非常满意。唯一的遗憾是排针焊接方向搞反了。

总结与后续

本次硬件设计实践收获丰富，下一阶段将不再完全自主设计，而是学习优秀的开源方案。初学硬件设计时，参考成熟方案是更好的学习路径。

在嘉立创硬件开源平台发现了一个设计优秀的STM32最小核心板方案：

STM32F103CxT6开源方案

该方案集成了CH340串口芯片，便于串口调试；BOOT引脚采用按键设计，便于解决烧录异常问题；整体布局美观合理。计划基于此方案优化当前设计。