Esquemas

Manual primer proyecto STM32. Parte 1: Diseño Electrónico

Hace años me costó bastantes dolores de cabeza tener todas las piezas claras y como sé que el artículo más visitado de LibreServo es Software para programar STM32, voy a intentar realizar un artículo que conglomere todos los pasos necesarios para poner a funcionar desde cero un microcontrolador STM32, tanto a nivel de diseño electrónico, como de programación. Como LibreServo está basado en el microcontrolador STM32f302K8, todo irá referenciado a éste microcontrolador por facilidad, pero los pasos son exportables a todos los microcontrolador más comunes de la familia STM32 ARM Cortex de ST, de hecho, si es tu primer proyecto no sería la mejor opción con la que empezar, más que nada por el encapsulado que trae. El STM32F302C8 sería el gemelo pero en un encapsulado mucho más sencillo de soldar. Pero hay literalmente decenas de microcontroladores según lo que cada uno requiera.

Esquema electrónico mínimo para STM32 Esquema electrónico mínimo para STM32

"Magic Smoke" en LibreServo ¡Otra vez!

Estaba muy contento con el blanco del led Asmb-mtb0-0A3a2 y empecé a configurar el puerto serie.

El puerto serie debido a la altísima velocidad que puede alcanzar (9Mbps) hay que configurarlo mediante DMA, en otras palabras, que el envío y recepción de datos se haga en background sin usar ciclos de reloj de nuestro microcontrolador. El envío es fácil, pero la recepción requiere que se sepa de antemano el número de bytes a recibir... lo cual no sabemos. Habrá que darle alguna vuelta a la programación, pero tengo alguna idea.

Sea como fuere, primero empecé a configurar el puerto serie de transmisión, TX. Y tras unas pruebas... fumata blanca.

TX de LibreServo v1.c funcionando
TX de LibreServo v1.c funcionando

Resistencias para el LED RGB [Asmb-mtb0-0A3a2]

Tras muchísimos cálculos matemáticos... Todo se ha ido al garete y la realidad es bastante distinta a la calculada. ¡Menos mal que decidí comprar un montón de valores de resistencias para poder hacer las pruebas! El mayor problema que he tenido, es que el datasheet de Asmb-mtb0-0A3a2 no muestra dato alguno para cuando el led funciona a menos de 5mA, que es precisamente en el rango en el que funciona en LibreServo el LED.

Nuevo diseño y pedido de LibreServo [v1.c]

Tras un mes desde que detecté el error, cómo corre el tiempo..., ¡ya tengo una nueva versión de LibreServo y ya están fabricándose en JLCPCB!.
Ahora mismo ando con muy poco tiempo, pero la tardanza no sólo ha sido por mi poco tiempo, también he decidido introducir varios cambios y mejoras:

  • Cambiar tamaño y limpieza de textos
  • Cambiar encapsulado del regulador lineal
  • Cambiar condensadores y resistencias para que no entorpezcan
  • Modificar el valor de las resistencias del led RGB
  • Poner agujeros pasantes para un futuro encóder
  • Modificar footprint de varias resistencias y condensadores para optimizar el espacio
  • Modificar pistas serie para que sean curvas
  • Modificar cableado conectores (orden al revés)
  • Mover el gateMosfet para que no coincida con el conector
  • Agrandar footprints de los gateMosfet y del microcontrolador
  • Generar dos pines de alimentación
  • Añadir normbre y versión a la placa
LibreServo v1.c
LibreServo v1.c

Error en LibreServo v1b

Con la web ya acabada, por fin tenía tiempo para seguir programando y probando mi LibreServo, pero la alegría ha durado poco.

Tras soldar las tres placas juntas, procedo a alimentar LibreServo por primera vez desde una batería en vez desde el programador ST-link... y un humo blanco precedido de unas chispas hace acto de presencia. El microcontrolador STM32F302 ha quedado totalmente fundido, y existe un corto como una catedral entre tierra y la línea de 3.3V. Tras mirar en profundidad, veo que existen virutas de estaño entre las patas de mi microcontrolador, ¡justo entre vdd y vss! (alimentación y tierra). Es posible que al soldar las tres placas no haya sido suficientemente cuidadoso y alguna viruta haya ido a parar a donde no debía.

Error en el diseño
Error en el diseño de LibreServo v1b

Diseños, esquemas y PCB

Tras detectar el error en el diseño en la parte de comunicación serie como comenté en las prisas, esa mala consejera, tuve que actualizar los diseños y por lo tanto, los diseños anteriormente compartidos aquí y aquí están desactualizados. Como esto podría ocurrir más veces en adelante, y como también quiero compartir los ficheros en sí, dejo en ésta entrada la última edición de los diseños en foto y además, en Github dejo los ficheros subidos. Del fichero del diseño de la PCB, hay 4 versiones. Las versiones a, b y c corresponden a las versiones especiales que mandé a fabricar como comenté y expliqué en la entrada de mi primer pedido de LibreServo.

Esquemas y diseños
Buses

Diseños, esquemas

Sin poder entrar en todos los detalles y decisiones tomadas, en el propio diseño electrónico y esquemático, se ha seguido siempre el propio datasheet de los componentes seleccionados, en algún caso aumentando los condensadores de desacoplo. Dejo a continuación el esquema general completo (se ha corregido a posteriori algún detalle), y comentaré las partes en los que ha habido algún pequeño cálculo.

Primer diseño esquemático de LibreServo
LibreServo sch