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項目概述
本項目旨在設計一款基于 STM32F105RCT6 微控制器的電路板，通過汽車 OBD-II 接口讀取發動機轉速 (RPM)，并根據用戶設定的 RPM 閾值控制 9 個 LED 燈的狀態。電路板支持通過揚聲器播報用戶預設的 RPM 值（英文，例如“Two thousand RPM”），并提供按鈕輸入和調試接口。供電通過 OBD-II 接口（12V），無需外部電源。RPM 閾值存儲在 STM32 內部 Flash 中，音頻文件存儲在外部 SPI Flash 中，通過音頻編解碼芯片播放。
功能需求
CAN 通信接口
通過 OBD-II 接口連接汽車 CAN 總線，讀取發動機 RPM 數據。
支持標準 OBD-II 協議 (ISO 15765-4)，使用 CAN 2.0B 標準。
CAN 高 (CAN H) 和 CAN 低 (CAN L) 分別連接到 OBD-II 接口的 Pin 6 和 Pin 14。
電源管理
輸入電源：通過 OBD-II 接口的 Pin 16 (12V) 和 Pin 4/5 (GND) 供電。
使用 LDO 穩壓器將 12V 降至 5V，為 STM32F105RCT6、TJA1050 及其他組件供電。
5V 輸出電流能力需滿足所有組件需求（預估最大 600mA，考慮音頻芯片）。
LED 控制
控制 9 個三色 LED 燈，用于指示 RPM 狀態。
正常模式：根據 RPM 值逐級點亮 LED（具體映射由軟件定義）。
報警模式：當檢測到的 RPM 達到用戶預設閾值時，所有 9 個 LED 以紅色爆閃（頻率約 2Hz）。
用戶輸入
外接 2 個機械按鍵，用于設置 RPM 閾值：
按鍵 1：增加閾值（步進 100 RPM）。
按鍵 2：減少閾值（步進 100 RPM）。
按鍵需帶去抖動電路（建議 RC 濾波或硬件去抖）。
閾值存儲
用戶設定的 RPM 閾值需掉電保存。
使用 STM32F105RCT6 的內部 256KB Flash 模擬 EEPROM 功能存儲閾值（預計占用小于 10 字節）。
聲音輸出
外接 1W、8Ω 揚聲器，用于播報用戶設定的 RPM 閾值（英文，例如“Two thousand RPM”）。
使用音頻編解碼芯片解碼預錄的 WAV 或 MP3 文件，通過揚聲器播放。
音頻文件存儲在外部 SPI Flash 中，由 STM32 讀取并傳輸至音頻芯片。
調試與編程接口
UART 接口：
提供 UART 接口（TX/RX/GND），用于調試時輸出 RPM 數據到電腦（波特率 115200）。
支持通過 UART 刷寫固件（需配合 STM32 的 Bootloader 模式）。
JTAG/SWD 接口：
提供 JTAG 或 SWD 接口（至少包括 SWDIO、SWCLK、GND、3.3V），用于調試和燒錄固件。
硬件規格
1. 主控芯片
型號：STM32F105RCT6
封裝：LQFP64
工作電壓：3.3V（通過 LDO 從 5V 降壓）
內部存儲：256KB Flash，用于存儲固件及模擬 EEPROM 保存 RPM 閾值。
外設需求：
1 個 CAN 控制器（CAN1）
1 個 UART（用于調試和固件燒錄）
至少 9 個 GPIO（控制 LED）
2 個 GPIO（讀取按鍵輸入）
1 個 SPI（用于音頻編解碼芯片和 SPI Flash）
時鐘：使用 8MHz 外部晶振（HSE），配合 PLL 配置系統時鐘。
BOOT 控制：
BOOT0 引腳通過 10k 下拉電阻接 GND，并引出 2.54mm 跳線或按鈕連接至 3.3V，用于進入系統 Bootloader 模式。
BOOT1 引腳通過 10k 電阻下拉至 GND（固定）。
復位電路：提供 NRST 引腳的復位按鈕（帶 0.1uF 去抖電容）。
2. CAN 收發器
型號：TJA1050
功能：將 STM32 的 CAN_TX 和 CAN_RX 信號轉換為 CAN H 和 CAN L 差分信號。
引腳連接：
CANH → OBD-II Pin 6
CANL → OBD-II Pin 14
VCC → 5V
GND → 地
TXD → STM32 CAN_TX (PB8)
RXD → STM32 CAN_RX (PB9)
保護：增加 ESD 保護（如 TVS 二極管）以防止汽車環境中的瞬態電壓。
3. 電源模塊
輸入：12V (OBD-II Pin 16)，GND (OBD-II Pin 4/5)
輸出：
5V（供 TJA1050、LED、VS1053 等使用）
3.3V（供 STM32、W25Q64 使用，可通過二級 LDO 或直接從 12V 降壓）
LDO 選擇：
推薦型號：LM1117-5.0 (5V) 和 LM1117-3.3 (3.3V)
電流能力：至少 600mA（增加音頻芯片后功耗上升）。
保護：輸入端加反接保護二極管（如 1N4007）和濾波電容（10uF + 0.1uF）。
4. LED 電路
數量：9 個紅色 LED
驅動方式：
每個 LED 通過 STM32 GPIO 控制（高電平點亮）。
每個 LED 串聯限流電阻（假設 5V 供電，LED 壓降 2V，電流 20mA，電阻約 150Ω）。
GPIO 分配：建議使用 PC0-PC8（9 個引腳）。
5. 按鍵電路
數量：2 個機械按鍵
連接：
按鍵一端接 GND，另一端接 STM32 GPIO（建議 PB0、PB1），上拉至 3.3V。
去抖動：每個按鍵并聯 0.1uF 電容，或使用軟件去抖。
6. 音頻播放模塊（新增）
音頻編解碼芯片：
型號：VS1053
功能：解碼 WAV/MP3 格式音頻，輸出模擬信號至揚聲器。
供電：5V（VCC），內部需 3.3V I/O 電平（通過芯片內置穩壓）。
接口：
SPI 接口與 STM32 連接：
SCK → PB13 (SPI2_SCK)
MISO → PB14 (SPI2_MISO)
MOSI → PB15 (SPI2_MOSI)
CS → PB12 (GPIO 控制片選)
DREQ → PB10 (數據請求中斷)
RESET → PB11 (復位控制)
音頻輸出：LEFT 或 RIGHT 通道連接揚聲器（單聲道）。
保護：音頻輸出加 10uF 耦合電容隔離直流分量。
存儲芯片：
型號：W25Q64 (8MB SPI Flash)
功能：存儲預錄的 WAV 或 MP3 音頻文件（如“Two thousand RPM”）。
供電：3.3V
接口：
SCK → PB13 (SPI2_SCK，與 VS1053 共享)
MISO → PB14 (SPI2_MISO，與 VS1053 共享)
MOSI → PB15 (SPI2_MOSI，與 VS1053 共享)
CS → PA15 (GPIO 控制片選)
揚聲器電路：
規格：1W，8Ω 揚聲器
驅動：VS1053 的音頻輸出通過 LM386 放大器驅動揚聲器。
電路：
VS1053 的 LEFT 或 RIGHT 輸出 → 10uF 電容 → LM386 輸入。
LM386 輸出 → 揚聲器。
7. 調試接口
UART：
TX → PA9 (USART1_TX)
RX → PA10 (USART1_RX)
GND
接口形式：2.54mm 排針（3 針）。
用途：調試輸出 RPM 數據及通過系統 Bootloader 刷寫固件。
JTAG/SWD：
SWDIO → PA13
SWCLK → PA14
GND
3.3V（可選，用于調試器供電）
接口形式：2x5 或 2x3 排針（兼容標準 SWD 調試器）。
8. OBD-II 接口
連接器：OBD-II 公頭（16 針標準連接器）
引腳分配：
Pin 6：CAN H
Pin 14：CAN L
Pin 16：12V 電源
Pin 4/5：GND
電氣要求
工作電壓：
STM32F105RCT6：3.3V
TJA1050：5V
VS1053：5V（I/O 電平 3.3V）
W25Q64：3.3V
LED：5V 或 3.3V（取決于設計選擇）。
電流預算（更新）：
STM32：~50mA
TJA1050：~10mA
9 個 LED：9 × 20mA = 180mA
VS1053：~50mA（播放時）
W25Q64：~20mA（讀寫時）
揚聲器（LM386）：~125mA (1W @ 8Ω)
其他（如按鍵）：~10mA
總計：~445mA（建議 LDO 支持 600mA 余量）。
保護：
輸入端加 TVS 二極管（如 SMAJ15A）防止過壓。
CAN 線路加 ESD 保護。
PCB 設計要求
尺寸：盡量緊湊，建議不超過 60mm × 25mm
層數： 4 層 PCB，提高抗干擾能力和音頻信號質量
布局：
電源模塊靠近 OBD-II 接口。
CAN 信號走線短且等長，避免干擾。
LED 排列整齊，方便用戶觀察。
按鍵和揚聲器靠近邊緣，便于外接。
VS1053 和 W25Q64 靠近 STM32，縮短 SPI 走線長度。
接口：所有外部接口（OBD-II、UART、JTAG、LED、按鍵、揚聲器）使用標準連接器或排針。
接地：完整地平面，特別注意音頻部分的接地，降低噪聲。
交付物
原理圖：完整的電路原理圖（建議使用 KiCAD 或 Altium Designer或Easy EDA）。
PCB 文件：Gerber 文件、BOM（物料清單）、鉆孔文件。
3D 視圖：PCB 布局的 3D 渲染圖。
說明文檔：引腳分配表、接線說明、音頻文件存儲建議。
其他說明
預算：請提供設計費用和預計 PCB 制造成本報價（新增 VS1053 和 W25Q64）。
時間：希望在 一周內完成設計。
測試：設計完成后，需驗證 OBD-II 接口、LED、按鍵、揚聲器（音頻播放）和調試接口的基本功能。
聯系方式：請通過 微信與我溝通進度。
1、我愛方案網是會員制服務，服務商通過競標后即可聯系雇主；
2、項目預算與報價不代表最終成交價格，成交價以雙方協商為準；
3、平臺提供設計項目對接服務，希望促成高效合作，對交易雙方不收取傭金，謝謝留意！
