开发板杂谈

价格合理的开发板的广泛可用性对于学生、业余爱好者或需要评估设备功能的任何其他人来说都是非常有利的，而没有设计、制造和组装原型PCB的成本、复杂性和风险。实际上，正确的开发板甚至可以在原型或低数量项目中找到永久的位置 - 整体成本可能低于自定义硬件，而且您不必担心那些讨厌的小原理图/布局错误你的闪亮的新PCBs成为形状笨重的纸张重量。

另一方面，开发板受到严重限制，您可能不久就想要一块完全适合您特定要求的PCB。如果您可以绘制原理图并免费布局电路板（使用DesignSpark，KiCad，CircuitMaker等），那么使用预算友好的PCB工厂（OSH公园很难被击败，但也检查PCB Shopper），然后组装手动或通过烤箱回流焊板，您可能会发现自己拥有高性能，功能齐全，定制设计的PCB，价格低于100美元。

如果你仔细阅读我以前的文章，你会发现很多基于EFM8UB10F16G开发板的项目，这是Silicon Labs新推出的EFM8系列小型，低成本，低功耗，基于8051的设备之一。但是一些未来的项目将超越开发板并使用定制硬件，因此作为前言，本文将为使用EFM8设备成功进行硬件设计提供一些指导。尽管具有此器件特性，但此处介绍的一般概念适用于与EFM8系列共享功能的众多其他微控制器。

EFM8系列

EFM8系列包括四个产品系列：Universal Bee、Sleepy Bee、Busy Bee和Laser Bee。

您可以在Silicon Labs网站上找到有关每个产品系列的详细信息。本文将重点介绍Universal Bee，我认为它对于一般的原型设计最有用，因为它集成了USB连接 - 我发现当我可以轻松地在PC和微控制器之间建立通信时，大多数项目都得到了极大的改进。各种EFM8器件在架构和一般硬件要求方面类似，但在开始设计之前，请确保查看特定器件型号的数据手册和参考手册（特别是数据手册，例如本文档）。

外部器件少

首先要了解EFM8器件，它们体现了许多最新微控制器系列中出色的集成度。必要的外部组件列表令人惊讶地少，但原型等通常需要超过生产设计所需的最低要求。启动和运行EFM8所需的部件可分为四类：电源、编程/调试、通信和电压参考。我们来看看每一项。

电源

在过去，有各种方法为微控制器项目供电：壁式变压器、自制整流器、9 V电池、AA电池。我认为这些选项仍然存在，但现在我只是忽略它们，因为它们不如USB。每个USB端口都提供相当干净的5 V电源，大多数应用都有充足的电流，通常不难找到附近的USB端口 - 电脑、平板电脑、USB充电器、无线扬声器等。采用5V，你会得到一个强大、标准化、相当简单的通信接口。此外，USB连接器 - 您有三种尺寸可供选择 - 并且它们相应的电缆可供广泛使用（我的猜测是您已经至少有几根USB电缆可供选择）。

考虑到这些优势，Universal Bee器件集成了一个电压调节器，可以从5 V USB电源产生3.3 V电压（其他EFM8系列不包括此功能）也就不足为奇了。

更好的是，这个稳压器可以提供100 mA电流，这意味着您可以使用EFM8的3.3 V输出为整个电路板供电。

因此，要从USB为Universal Bee供电，请将VBUS信号直接连接到VREGIN引脚并启用内部稳压器。 3.3 V电压连接到EFM8的内部电路，并通过VDD引脚驱动。旁边是VDD和VBUS的旁路电容。我希望尽可能遵循数据手册中的建议，因此VREGIN和VDD引脚需要1μF和0.1μF电容：

请注意，我在VBUS线上使用了一些额外的过滤功能。 10μF电容提供更大的电荷储存，用于平滑电源电压的低频变化，铁氧体磁珠有助于抑制高频噪声。您需要的最后一件事是ESD（静电放电）保护，下面将在“通信”中讨论。

编程/调试

安装EFM8并接通电源后，它不会做什么事情。您需要一种方法将程序加载到闪存中。 EFM8系列使用Silicon Labs专有的双线编程和调试连接，称为“C2接口”，与USB调试适配器配合使用：

将微控制器连接到调试适配器的最简单方法是使用10针、双排、0.1英寸的插头（例如此插头）。其中两个插头端子必须连接到EFM8的C2D和C2CK引脚。三个插头端子可以接地，但一个接地连接就足够了。引脚排列如下：

您还需要确保带状电缆连接器上的引脚1与插头上的引脚1匹配。我通过在PCB封装中加入放呆的指导信息实现这一点：

通讯

如上所述，我强烈建议您将PC到微控制器的通信结合到您的项目中。曾几何时我们使用RS-232，但现在USB会更有意义。 Universal Bee设备（以及其他设备）使这种实现非常简单；除ESD保护二极管外的所有东西都集成在芯片中。

在这里，我使用的是三合一ESD保护解决方案，但是分立二极管（例如这个）也很好。 VBUS引脚用于确定USB外设是否连接到主机，因此将其连接到USB的VBUS信号。 （实际上，EFM8UB1器件的数据表表明并不总是需要连接VBUS引脚，但无论如何我都会这样做。）

无论何时处理高速差分信号，最好匹配走线长度并最大限度地减少寄生电感和电容。不要过分强调，因为EFM8设备仅限于USB“全速”（即12 Mbit / s），因此布局不像USB“高速”（480 Mbit / s）那么重要）。我只是简单排列EFM8，因此USB引脚与USB连接器相邻。

您会注意到EFM8上的D +和D-引脚相对于USB Mini-B或Micro-B连接器的引脚排列是相反的。这有点令人讨厌，但可以通过丢弃一对过孔并在底层运行一个信号以便另一个可以交叉来轻松解决。例如：

电压参考

这不是绝对必要的，但许多应用程序受益于某种模数转换。 EFM8微控制器拥有您需要的一切 - ADC，多路复用器，温度传感器，电压基准。 。 。除了用于电压参考电路的旁路电容器。因此，即使您不希望需要模拟功能，这个电容器也可以保险，以防您改变主意。

总结

正如本文所示，将EFM8控制器集成到定制硬件中并不复杂。在以后的文章中，对于一些使用开发板加面包板方法将会非常痛苦的有趣项目，我们将使用上面照片中显示的PCB。