项目介绍

这是一个针对电赛控制题设计的 STM32 万能板，使用 STM32F103VET6 芯片，内部集成有有刷电机驱动、MOS管、蓝牙SPP、6轴IMU等电路。

项目特点

• STM32F103VET6 主控：采用 STM32F103VET6，板载 8 MHz 晶振、复位与 BOOT 配置电路，并预留 SWD 下载调试接口，便于程序开发和调试。
• 完善的电源架构：支持 12 V 输入，使用 TPS54560 将 12 V 降压至 5 V，再通过 RT9013-33 将 5 V 稳压至 3.3 V，为电机、外设和 MCU 分别提供合适的供电电压。
• 双路有刷电机驱动：板载两路 DRV8874 电机驱动电路，支持 PWM 调速和方向控制，并预留电机霍尔信号接口，方便进行精确的电机控制。
• 四路 MOSFET 输出：集成 4 路 MOSFET 开关控制通道，可用于控制电磁铁、电机、灯带等大功率外部负载。
• 步进电机扩展接口：预留步进电机控制接口，可连接外部步进电机驱动模块，方便扩展不同类型的执行机构。
• 丰富的传感器接口：板载 LSM6DSRTR 六轴 IMU，并引出 SPI 接口，可用于姿态检测、角度测量和运动控制。
• 多种通信与扩展接口：提供蓝牙 SPP、板载 UART、摄像头 UART、I2C、OLED、USB Type-C 和 SWD 等接口，方便连接显示屏、无线模块、摄像头及其他传感器。
• 多路常用外设：集成 3 个状态指示 LED、蜂鸣器、按键输入和 4 路舵机 PWM 接口，能够覆盖电赛控制题中常见的输入输出需求。
• GPIO 资源充足：原理图中预留约 30 路 GPIO，可连接循迹传感器、按键、编码器和其他自定义模块，具有较强的通用性和扩展能力。
• 面向电赛控制题设计：将电源管理、电机驱动、MOSFET 输出、传感器采集、通信和调试接口集中在同一块 PCB 上，减少外围接线，适合快速搭建和调试竞赛作品。
• 工整美观：板子相对小巧，设计工整，布局合理，外观美观。

开源资料

本项目开源以下资料：

• PCB 工程文件
• BOM 表
• 3D 文件
• 引脚定义表

复刻说明

需要准备的工具：

• 焊接工具：热风枪，电烙铁，焊膏，吸锡带，助焊剂，镊子，放大镜，洗板水，纳米海绵（或其他清洁板子的用品）
• 测试工具：万用表（可选），示波器（可选）
• 其他：超稳的小手，擅长思考的大脑，以及一颗不服输的心~

电路板

电路板为4层板，尺寸60mm x 90mm，厚度为1.6mm。板材为FR-4，无层压结构要求以及阻抗管控要求，确认生产稿选项可以选择不需要，可以选择5*5指定位置添加图文二维码，可以依照下图进行下单：

如果是OSP工艺，除了通孔焊盘外，建议先用焊膏/焊锡在焊盘上上锡，再用吸锡带拖平，用洗板水清理干净板子再焊接元件。焊接顺序建议：顶层贴片芯片元件->贴片电阻电容电感LED->底层贴片芯片元件->上下两面座子->插件。

焊接时需要注意焊接温度，中温锡建议热风枪330-350°C，风速10%-30%，烙铁330。注意塑料件得焊接温度，以防变形。清理电路板时，尽可能避免擦拭塑料件，以防腐蚀。

硬件设计说明

引脚定义图

电源设计

电路板需要2路电压：5V、3.3V。电源输入为 3s 锂电池，电压范围为 9V~12.6V。使用 TPS54560 将 12 V 降压至 5 V，再通过 RT9013-33 将 5 V 稳压至 3.3 V，为板上 MCU 和外设供电。5V 与 3.3V 输出端分别设置 LED 电源指示灯。在 12V 输入网络中设置 22uF 铝电解电容，用于抑制输入电压波动和上电过程中的瞬态冲击。USB Type-C 接口为供电端，不是受电端，目的是为外围的摄像头等外设供电。

有刷电机驱动

板载两路基于 DRV8874 的有刷直流电机驱动电路，分别连接电机 A 和电机 B。每路驱动均提供 EN/IN1 和 PH/IN2 控制接口，可通过 PWM 调节电机转速，并控制电机转向；同时引出电机输出端和两路霍尔反馈接口，便于实现闭环控制。

DRV8874 内部集成电流检测、电流调节和过流保护功能。电路通过 VREF 与 IPROPI 设置电流调节阈值，其中 VREF 接 3.3V，IPROPI 通过 2.4KΩ 电阻接地，电流调节阈值为 3A。DRV8874 本身支持最高 6A 峰值输出能力，但本电路的限流值由外围参数决定。(ti.com)

两路驱动器的 IMODE 均通过 20KΩ 电阻接地，配置为逐周期电流斩波和过流自动重试模式。当电机堵转或负载过大导致电流超过设定阈值时，驱动器会暂时关闭输出并拉低 nFAULT 信号；经过重试时间后自动恢复驱动，若过流仍然存在则重复保护过程。

每一个 DRV8874 都有一个 LED 指示灯，连接到驱动器的 nFAULT 信号，用于指示电机驱动器的过流、过温、欠压等故障保护状态。

MOSFET 输出

板载 4 路独立的 12V 高侧 MOS 管开关输出，连接至 STM32 的 PC6~PC9，可通过定时器复用功能实现 PWM 控制。每一路采用 NCE20P45Q P 沟道 MOS 管作为主功率开关，并配合 AO3400 N 沟道 MOS 管进行栅极驱动，实现对外部直流负载的通断控制。

4 路输出均通过独立的 2P 接口引出，可用于控制继电器、电磁阀、灯带及其他 12V 负载。各路 MOS 管采用高侧开关结构，MCU 未输出控制信号时默认关闭，有利于提高系统上电时的安全性。

另外需要注意的是，MOSFET 输出通道未配置专用续流二极管，驱动继电器、电磁阀等感性负载时，需要在负载两端并联续流二极管，以防止感性负载断电时产生的反向电压损坏 MOS 管。

舵机接口

板载 4 路独立的舵机 PWM 输出接口，接到了 STM32 可复用 TIM 引脚，可以进行 PWM 控制。每一路采用标准舵机接口，可用于控制不同类型的舵机。

摄像头接口

摄像头接口不提供电源，仅提供 UART 的 TX/RX 信号线以及 GND。摄像头电源可以来自 USB Type-C 接口。

OLED接口

板载一个 I2C 接口，可用于连接 OLED 显示屏，实现信息显示和人机交互功能。同时需要注意的是，板子上并没有上拉电阻，因为往往 OLED 模块自带上拉电阻，因此在连接 OLED 时无需额外添加上拉电阻。

蓝牙SPP

板载一个蓝牙 SPP 模块，使用 UART 接口与 STM32 通信，可用于无线调试、数据传输远程控制等。

实物照片

开源网址

等待上传到 GitHub，Oshwhub，届时会在此处提供开源网址。

贡献者