Hang Chen

中国机器人参赛机器人的硬件工程，使用嘉立创 EDA（专业版）设计，包含 核心板 与 集成板（拓展板） 两块板卡。核心板以 STM32F429IGT6 为主控；集成板集成了一套仿 DJI A 板的电源保护电路、三路 DC-DC 降压以及大量外设接口，用于给整机供电和信号转接。

工程文件：Robocup26.eprj2（嘉立创 EDA 专业版工程，V3 格式）

整体架构#

板卡	名称	作用
核心板	`核心板pcb`	STM32F429IGT6 最小系统 + 存储 + 时钟 + 复位 + USB
拓展板板	`集成板`	24V 电源输入、保护电路、三路 DC-DC、LDO、各路开关与全部外设接口

核心板通过板间排针（H3/H11，2.54mm）插接到集成板上，集成板把 STM32 的全部 GPIO 引到各外设接口，并统一给主控与外设供电。

1
                ┌─────────────────────────────────────────────┐
2
 24V 电池 ──XT60──►  保护电路   ──► 24V 母线
3
 (防反接/缓启动/过压)                │
4
                │                    ├──► U10 TPS5430  ──► +5V @3A
5
                │                    ├──► U11 TPS5430  ──► +5V @3A
6
                │                    ├──► U13 LM2678   ──► 12V @5A
7
                │                    ├──► 24V_HT ──HT_SW2──► 滑台
8
                │                    └──► WHEEL_SW1 ──► 底盘电机
9
                │
10
                └──► +5V ──CORE_SW1──► +5V_CORE ──► 核心板(主控)
11
                        │
12
                        ├──► OPS_SW ──► +5V_OPS ──► OPS
13
                        └──► RT9013 ──► VCC3.3 ──► 外设/逻辑

核心板#

主控核心板，MCU 为 STM32F429IGT6（180 MHz，Cortex-M4，2MB Flash / 256KB SRAM，LQFP176）。

核心板 PCB

类别	器件	位号	说明
主控	STM32F429IGT6	U4	分 3 个 symbol（`.1/.2/.3`）绘制
外部 Flash	W25Q256JVEIQTR	U3	256 Mbit SPI NOR Flash
EEPROM	AT24C02	U2	2 Kbit I²C EEPROM
主晶振	25 MHz	X1	高速外部时钟（HSE）
RTC 晶振	32.768 kHz	X2	低速外部时钟（LSE）
LDO	CAT6219-330TDGT3	U1	3.3V 稳压（核心板本地电源）
USB	TYPE-C 16PIN	USB1	USB 连接（含 D+/D-）
复位	K2-1808SN	SW1	复位按键
自恢复保险丝	BSMD0805-100-12V	F1	100 mA
二极管	BAT54C	D1	双肖特基
MOS	SI2301CDS-T1-GE3	Q1	P 沟道 MOS
指示灯	KT-0603R	LED1/LED2	状态指示
调试	—	SWD	SWDIO/SWCLK 调试接口

板间引出接口：H1（MTP125 排针）、H3（PZ254V-11-04P）、CN3/CN4（4P 直插），用于与集成板对接、把 GPIO 引到外设。

集成板#

集成板（拓展板）负责整机供电与信号分配，主要包含：电源输入、保护电路、三路 DC-DC、一路 LDO、四路电源开关，以及树莓派 / 舵控板 / 滑台 / OPS / OLED / IMU / 蜂鸣器 / 补光灯 / 风扇 / 二维码 / CAN / RS232 等接口。

拓展板（集成板）PCB

电源输入#

XT60PW-M：整机 24V 总电源输入（XT60 公头，电池端）。

保护电路（仿 DJI A 板）#

原理图分区标注为 「防反接 + 缓启动 + 过压保护」，位于 24V 输入之后、DC-DC 之前，起输入端保护作用：

位号	器件	功能
Q1	PSMN1R4-40YLDX	N 沟道 MOS，1.4 mΩ / 40V，主功率开关
Q3	TPCA8122	P 沟道 MOS，用于防反接 / 缓启动控制
Q2	PMBT3906	PNP 三极管，缓启动驱动
Q4	S8050	NPN 三极管，过压保护驱动
D1	SMAJ28CA	28V 双向 TVS，输入瞬态抑制
D2	BZX584C9V1	9.1V 稳压管
D3	MMSZ5255BT1G	28V 稳压管
R8 / R9	采样电阻	电流 / 电压采样

DC-DC 降压#

集成板共 三路 DC-DC 降压，输出均可通过改变反馈分压电阻调整：

路	器件	位号	规格	输出
1	TPS5430DDA	U10	5.5~36V 输入，3A 降压	24V → 5V @ 3A
2	TPS5430DDA	U11	同上	24V → 5V @ 3A
3	LM2678S-ADJ/NOPB	U13	8~40V 输入，5A 可调降压	24V → 12V @ 5A（原理图文字标注 7.5V，见输出电压调整）

每路 DC-DC 的外围：

功率电感：L2 / L3 = SRG0420-220-M（22 µH，TPS5430 用）、L1 = SRG0530-150-M（15 µH，LM2678 用）。
续流二极管：D4 / D5 / D6 = SS54（5A / 40V 肖特基）。
反馈分压电阻：TPS5430 用 R13 / R15（3.24 kΩ），LM2678 用 R17（8.87 kΩ）；改变这些阻值即可改变对应路输出电压。

LDO 降压#

U17 = RT9013-33GB：5V → 3.3V @ 500 mA，用于逻辑/外设供电（VCC3.3）。原理图分区标注 「LDO5-3V3@500MA」。

电源开关#

集成板上为 滑台、车轮（底盘电机）、OPS、主控 各加了一路电源开关，均使用 SS-12D10-G090 拨动开关：

位号	功能	网络连接
CORE_SW1	主控电源开关	`+5V` → `+5V_CORE`（通断核心板供电）
HT_SW2	滑台电源开关	`24V` → `24V_HT`（滑台供电）
WHEEL_SW1	车轮 / 底盘电机开关	底盘电机供电
OPS_SW	OPS 正交定位模块开关	`+5V_OPS_IN` → `+5V_OPS_IN_SW`

这些开关同时预留了 不复位式按压开关的焊盘，可直接把线焊在对应焊盘上；不使用开关时，也可以直接 连锡短接（详见开关与预留焊盘说明）。

外设接口#

接口	器件	位号	说明
RS232（OPS）	MAX3232EIDR	U15	OPS 正交定位模块的 RS232↔TTL 电平转换
树莓派	ZX-XH2.54-3PWZ	树莓派	串口 2（由电源板供电）
舵控板	ZX-XH2.54-3PWZ	舵控	串口 3
滑台步进电机	—	—	串口 5（24V 供电）
二维码模块 1/2	—	—	串口 8 / 串口 4（5V 供电）
OLED	—	—	I²C（OLED_SCL / OLED_SDA）
IMU	HWT101	HWT101	姿态传感器
蜂鸣器	HNB09A03	BUZZER	有源蜂鸣器
补光灯 1/2	ZX-XH2.54-3PWZ	补光灯1/2	补光
小风扇	—	—	散热
CAN	—	—	CAN_L / CAN_H
电源输出	XT30PW-F	U1~U5/U7/U9/U12	XT30 电源输出口（24V/5V/12V）
电源输出	XT30UPB-F	CN2 / CN12	XT30 电源接口
排针引出	GH125-S02DCA	X1~X4/X6	GH1.25 2P
排针引出	GH125-S04DCA	CN3	GH1.25 4P
排针引出	BX-PH2.0-8PWZ	U8	PH2.0 8P
排针引出	WAFER-XH254WZ	U14/U18	XH2.54 2P/4P
排针引出	ZX-MX1.25-4PWZ	U6/U16	MX1.25 4P
板间接口	PZ254V-12-18P	H3	与核心板对接排针
板间接口	PZ254V-11-04P	H11	与核心板对接排针
按键	K2-1807SN	KEY0/1/2	用户按键
指示灯	LED	LED3~LED9	状态指示灯

电源拓扑#

1
24V 电池
2
  └─ CN1 (XT60)
3
       └─ 保护电路（防反接 + 缓启动 + 过压）
4
            └─ 24V 母线
5
                 ├─ U10 (TPS5430) ──► +5V @3A ──┐
6
                 ├─ U11 (TPS5430) ──► +5V @3A ──┤
7
                 │                               ├─► +5V 母线
8
                 │                               │      ├─ CORE_SW1 ──► +5V_CORE ──► 核心板
9
                 │                               │      ├─ OPS_SW   ──► +5V_OPS  ──► OPS
10
                 │                               │      ├─ U17 (RT9013) ──► VCC3.3 ──► 外设逻辑
11
                 │                               │      └─ 各 5V 外设（OLED/蜂鸣器/补光灯/风扇/二维码/CAN/RS232）
12
                 ├─ U13 (LM2678) ─► 12V @5A ──► 舵控板 / 滑台
13
                 ├─ 24V_HT ── HT_SW2 ──► 滑台
14
                 └─ WHEEL_SW1 ──► 底盘电机（车轮）

输出电压调整#

三路 DC-DC 均为可调输出，通过改变反馈分压电阻即可改变稳压值：

TPS5430（U10 / U11，5V 输出）
- 内部基准 1.221 V，输出电压 Vout = 1.221 × (1 + R_top / R_bottom)。
- 原理图中反馈分压电阻为 R13 / R15（3.24 kΩ），配合上分压电阻得到 5V。
- 修改分压比即可输出其他电压（注意电感与输入/输出电容需配套调整）。
LM2678S-ADJ（U13）
- 内部基准 1.21 V，输出电压 Vout = 1.21 × (1 + R_top / R_bottom)。
- 原理图中反馈分压电阻为 R17（5.2 kΩ）。如果需要12v输出，请改用8.87kΩ电阻
- 原理图文字标注为 24V→7.5V@5A（舵控板），如按 12V 输出使用，请调整分压电阻并核对电感饱和电流与输出电容耐压。

⚠️ 调压前请确认：电感电流额定、续流二极管（SS54）耐压/电流、输出电容耐压是否满足新的输出电压。

开关与预留焊盘说明#

四路开关（滑台、车轮、OPS、主控）旁均预留了不复位式按压开关的焊盘：

使用不复位式按压开关：把开关引线直接焊到对应焊盘上即可。
不使用开关：直接用焊锡（连锡）短接焊盘，等效于常通。

集成板上另有：

焊锡桥（焊锡桥 标注）：用于选择/跳线配置，用锡短接即可。
引脚引出（引脚引出 标注）：把相关信号/电源引到焊盘，便于二次接线。

注意事项#

供电范围：整机输入为 24V 电池（XT60），请勿超过保护电路与 DC-DC 的输入耐压（TPS5430 最高 36V、LM2678 最高 40V）。
功率地/信号地：板上区分 PGND（功率地）与 GND（信号地），注意地平面与回流路径。
调压：调整 DC-DC 输出电压时，需同步核对电感、二极管、电容的额定参数。
开关：焊接按压开关或连锡时，注意方向与相邻焊盘短路风险。
工程格式：Robocup26.eprj2 为嘉立创 EDA 专业版 V3 工程文件，可用嘉立创 EDA 专业版打开。
核心板与集成板对插：通过 2.54mm 排针（H3/H11）对插，注意方向与 GPIO 映射（部分引脚有改动标注，如 PB12 -> PI2）。

开源许可#

本项目硬件（原理图、PCB、封装、BOM 等，即 Robocup26.eprj2 及其导出的设计文件）采用 CERN Open Hardware Licence Version 2 - Permissive（CERN-OHL-P 2.0） 开源许可，完整条款见仓库根目录的 LICENSE 文件。

CERN-OHL-P 是宽松型（permissive）开源硬件许可证：允许任何人自由使用、学习、修改、分享和分发本硬件设计及其制成品，无需开源衍生设计，也无需保持相同许可。
使用本设计或对其进行修改/再分发时，请保留本许可声明并注明来源。
若后续加入固件 / 软件代码，建议对软件单独采用 MIT 或 Apache-2.0 许可（与硬件许可分开）。

许可证原文版权归 CERN 所有（© CERN 2020），本项目仅按原样采用，不代表 CERN 对本设计的认可或参与。

开源仓库#

https://github.com/Nomkr/STM32F429IGT6-Core-Board-and-Expansion-Board