一窥电路设计中引脚规划

林大

本人对电路设计一直很好奇，感觉很神秘。特别是结合软件开发。隐约知道软件是基于硬件开发的，芯片的一个引脚功能，在软件上可以大作文章，可以有很多用途和处理方法。但是一直不清楚究竟是什么回事。
直到看到了下面资料，才似有所悟。
下文是一款早期F7飞控的硬件引脚规划，引用供大家参考，我会用蓝色字做一下读书笔记和感悟，希望高手指教：

们选择的芯片是STM32F746或者F767，这是因为只有这两款F7的Nucleo板子，这两个芯片差不多，最主要差别是F767的Flash是2M， 512 Kbytes of SRAM，F746的flash是1M，320 Kbytes of SRAM，功能上F767多了个DFSDM，然后SPI和UART在引脚上分布多了些，总的来说，在F746上的程序直接下载到F767是完全没有问题的，官网F767价格要贵些，目前国内F767要便宜些。
（以上是选型时的思考方式之一，关注兼容性，价格因素，考量芯片资源与自己的应用场景，最后做出选型）
       先列出功能所需的引脚：

功能	引脚类型	引脚个数	引脚号
以太网	RMII	9	A1,A2,A7,C1,C4,C5,B13,G11,G13
USB	USB	2	A11,A12
串口输出	UART	2	D8,D9
用户按钮	IO	1	C13
LED指示灯	IO	1	B14
调试	SWD	2	A13,A14
IMU驱动	SPI  IO	8	C2,C3, D3,D4,D5,C0,G2,G3
IMU加热	TIM	1	A3
PPM遥控输入	TIM	1	A0
电机输出	TIM	8	B4,B5,B0,B1,B6,B7,D14,D15
PWM遥控输入	TIM	8	C6 ,C7,A6, E9,E11, A5,B11,F9
3DR GPS接口	UART	2	E7,E8
3DR 磁力计	IIC	2	F0,F1
三色LED灯	IIC	2	F14,F15
SD卡	SDIO	6	C12,D2,C8,C9,C10,C11
Flash：mx25l512	QSPI	6	D11,D12,E2,D13,B2,B10
留出Uart接口	Uart	2	E7,E8
Sbus遥控输入	Uart	2	E0,E1
电压电流检测	ADC	2	F3,F4
留出PWM输出	PWM	1	PF6
留出Can接口	Can	2	B8,D1
留出ADC接口	ADC	2	F5,F10
留出IIC接口	IIC	2	B8,B9
流出SPI接口	SPI	3×2	E12,E13,E14  F7,F8,F11
留出SDIO接口	SDIO	6	D6,D7,G9,B15,B3,G12
留出SAI接口	SAI	3	E4,E5,E6

（上表我们可以看出，各种功能所使用的引脚类型和引脚个数。注意这些功能都是常见功能，很多东西，以后可以重复使用，甚至根据实际情况套用。）
引脚的确定是画原理图的基础，何况在这种功能复杂，引脚资源有限的情况下，通常的做法是使用datasheet中的引脚功能分布图来规划引脚。
（此次说明，传统方法，是直接用Datasheet上的引脚分布图，根据图上标识的针脚位置布线画板）
这样做比较麻烦，而且也不直观，这次采用CubeMX来选择引脚，使用的CubeMX版本是4.18，打开后选择板子为Nucleo F767，然后展现出来的是一个芯片图，
（说明行业中，有一些工具，可以降低难度，提高效率，要善于使用工具，发现工具，资讯要发达，丰富，敏感）
上面已经将Nucleo上面使用了的引脚给标记了，接下来就是根据功能选择引脚了，
选择的原则是：稀有的功能引脚优先选择，
最后经过一番的修改确定了上表的引脚。
表中以太网、USB串口输出、用户按钮、LED指示灯、调试是Nucleo上面有的，
然后接下来的IMU驱动、PPM遥控输入、电机输出、3DR GPS接口、IMU加热、3DR 磁力计、三色LED灯、SD卡，Flash是第一阶段版主板需要做的。
     下面是CubeMX最后的引脚功能图：