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项目概述
本项目旨在设计一款基于 STM32F105RCT6 微控制器的电路板，通过汽车 OBD-II 接口读取发动机转速 (RPM)，并根据用户设定的 RPM 阈值控制 9 个 LED 灯的状态。电路板支持通过扬声器播报用户预设的 RPM 值（英文，例如“Two thousand RPM”），并提供按钮输入和调试接口。供电通过 OBD-II 接口（12V），无需外部电源。RPM 阈值存储在 STM32 内部 Flash 中，音频文件存储在外部 SPI Flash 中，通过音频编解码芯片播放。
功能需求
CAN 通信接口
通过 OBD-II 接口连接汽车 CAN 总线，读取发动机 RPM 数据。
支持标准 OBD-II 协议 (ISO 15765-4)，使用 CAN 2.0B 标准。
CAN 高 (CAN H) 和 CAN 低 (CAN L) 分别连接到 OBD-II 接口的 Pin 6 和 Pin 14。
电源管理
输入电源：通过 OBD-II 接口的 Pin 16 (12V) 和 Pin 4/5 (GND) 供电。
使用 LDO 稳压器将 12V 降至 5V，为 STM32F105RCT6、TJA1050 及其他组件供电。
5V 输出电流能力需满足所有组件需求（预估最大 600mA，考虑音频芯片）。
LED 控制
控制 9 个三色 LED 灯，用于指示 RPM 状态。
正常模式：根据 RPM 值逐级点亮 LED（具体映射由软件定义）。
报警模式：当检测到的 RPM 达到用户预设阈值时，所有 9 个 LED 以红色爆闪（频率约 2Hz）。
用户输入
外接 2 个机械按键，用于设置 RPM 阈值：
按键 1：增加阈值（步进 100 RPM）。
按键 2：减少阈值（步进 100 RPM）。
按键需带去抖动电路（建议 RC 滤波或硬件去抖）。
阈值存储
用户设定的 RPM 阈值需掉电保存。
使用 STM32F105RCT6 的内部 256KB Flash 模拟 EEPROM 功能存储阈值（预计占用小于 10 字节）。
声音输出
外接 1W、8Ω 扬声器，用于播报用户设定的 RPM 阈值（英文，例如“Two thousand RPM”）。
使用音频编解码芯片解码预录的 WAV 或 MP3 文件，通过扬声器播放。
音频文件存储在外部 SPI Flash 中，由 STM32 读取并传输至音频芯片。
调试与编程接口
UART 接口：
提供 UART 接口（TX/RX/GND），用于调试时输出 RPM 数据到电脑（波特率 115200）。
支持通过 UART 刷写固件（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），用于调试和烧录固件。
硬件规格
1. 主控芯片
型号：STM32F105RCT6
封装：LQFP64
工作电压：3.3V（通过 LDO 从 5V 降压）
内部存储：256KB Flash，用于存储固件及模拟 EEPROM 保存 RPM 阈值。
外设需求：
1 个 CAN 控制器（CAN1）
1 个 UART（用于调试和固件烧录）
至少 9 个 GPIO（控制 LED）
2 个 GPIO（读取按键输入）
1 个 SPI（用于音频编解码芯片和 SPI Flash）
时钟：使用 8MHz 外部晶振（HSE），配合 PLL 配置系统时钟。
BOOT 控制：
BOOT0 引脚通过 10k 下拉电阻接 GND，并引出 2.54mm 跳线或按钮连接至 3.3V，用于进入系统 Bootloader 模式。
BOOT1 引脚通过 10k 电阻下拉至 GND（固定）。
复位电路：提供 NRST 引脚的复位按钮（带 0.1uF 去抖电容）。
2. CAN 收发器
型号：TJA1050
功能：将 STM32 的 CAN_TX 和 CAN_RX 信号转换为 CAN H 和 CAN L 差分信号。
引脚连接：
CANH → OBD-II Pin 6
CANL → OBD-II Pin 14
VCC → 5V
GND → 地
TXD → STM32 CAN_TX (PB8)
RXD → STM32 CAN_RX (PB9)
保护：增加 ESD 保护（如 TVS 二极管）以防止汽车环境中的瞬态电压。
3. 电源模块
输入：12V (OBD-II Pin 16)，GND (OBD-II Pin 4/5)
输出：
5V（供 TJA1050、LED、VS1053 等使用）
3.3V（供 STM32、W25Q64 使用，可通过二级 LDO 或直接从 12V 降压）
LDO 选择：
推荐型号：LM1117-5.0 (5V) 和 LM1117-3.3 (3.3V)
电流能力：至少 600mA（增加音频芯片后功耗上升）。
保护：输入端加反接保护二极管（如 1N4007）和滤波电容（10uF + 0.1uF）。
4. LED 电路
数量：9 个红色 LED
驱动方式：
每个 LED 通过 STM32 GPIO 控制（高电平点亮）。
每个 LED 串联限流电阻（假设 5V 供电，LED 压降 2V，电流 20mA，电阻约 150Ω）。
GPIO 分配：建议使用 PC0-PC8（9 个引脚）。
5. 按键电路
数量：2 个机械按键
连接：
按键一端接 GND，另一端接 STM32 GPIO（建议 PB0、PB1），上拉至 3.3V。
去抖动：每个按键并联 0.1uF 电容，或使用软件去抖。
6. 音频播放模块（新增）
音频编解码芯片：
型号：VS1053
功能：解码 WAV/MP3 格式音频，输出模拟信号至扬声器。
供电：5V（VCC），内部需 3.3V I/O 电平（通过芯片内置稳压）。
接口：
SPI 接口与 STM32 连接：
SCK → PB13 (SPI2_SCK)
MISO → PB14 (SPI2_MISO)
MOSI → PB15 (SPI2_MOSI)
CS → PB12 (GPIO 控制片选)
DREQ → PB10 (数据请求中断)
RESET → PB11 (复位控制)
音频输出：LEFT 或 RIGHT 通道连接扬声器（单声道）。
保护：音频输出加 10uF 耦合电容隔离直流分量。
存储芯片：
型号：W25Q64 (8MB SPI Flash)
功能：存储预录的 WAV 或 MP3 音频文件（如“Two thousand RPM”）。
供电：3.3V
接口：
SCK → PB13 (SPI2_SCK，与 VS1053 共享)
MISO → PB14 (SPI2_MISO，与 VS1053 共享)
MOSI → PB15 (SPI2_MOSI，与 VS1053 共享)
CS → PA15 (GPIO 控制片选)
扬声器电路：
规格：1W，8Ω 扬声器
驱动：VS1053 的音频输出通过 LM386 放大器驱动扬声器。
电路：
VS1053 的 LEFT 或 RIGHT 输出 → 10uF 电容 → LM386 输入。
LM386 输出 → 扬声器。
7. 调试接口
UART：
TX → PA9 (USART1_TX)
RX → PA10 (USART1_RX)
GND
接口形式：2.54mm 排针（3 针）。
用途：调试输出 RPM 数据及通过系统 Bootloader 刷写固件。
JTAG/SWD：
SWDIO → PA13
SWCLK → PA14
GND
3.3V（可选，用于调试器供电）
接口形式：2x5 或 2x3 排针（兼容标准 SWD 调试器）。
8. OBD-II 接口
连接器：OBD-II 公头（16 针标准连接器）
引脚分配：
Pin 6：CAN H
Pin 14：CAN L
Pin 16：12V 电源
Pin 4/5：GND
电气要求
工作电压：
STM32F105RCT6：3.3V
TJA1050：5V
VS1053：5V（I/O 电平 3.3V）
W25Q64：3.3V
LED：5V 或 3.3V（取决于设计选择）。
电流预算（更新）：
STM32：~50mA
TJA1050：~10mA
9 个 LED：9 × 20mA = 180mA
VS1053：~50mA（播放时）
W25Q64：~20mA（读写时）
扬声器（LM386）：~125mA (1W @ 8Ω)
其他（如按键）：~10mA
总计：~445mA（建议 LDO 支持 600mA 余量）。
保护：
输入端加 TVS 二极管（如 SMAJ15A）防止过压。
CAN 线路加 ESD 保护。
PCB 设计要求
尺寸：尽量紧凑，建议不超过 60mm × 25mm
层数： 4 层 PCB，提高抗干扰能力和音频信号质量
布局：
电源模块靠近 OBD-II 接口。
CAN 信号走线短且等长，避免干扰。
LED 排列整齐，方便用户观察。
按键和扬声器靠近边缘，便于外接。
VS1053 和 W25Q64 靠近 STM32，缩短 SPI 走线长度。
接口：所有外部接口（OBD-II、UART、JTAG、LED、按键、扬声器）使用标准连接器或排针。
接地：完整地平面，特别注意音频部分的接地，降低噪声。
交付物
原理图：完整的电路原理图（建议使用 KiCAD 或 Altium Designer或Easy EDA）。
PCB 文件：Gerber 文件、BOM（物料清单）、钻孔文件。
3D 视图：PCB 布局的 3D 渲染图。
说明文档：引脚分配表、接线说明、音频文件存储建议。
其他说明
预算：请提供设计费用和预计 PCB 制造成本报价（新增 VS1053 和 W25Q64）。
时间：希望在 一周内完成设计。
测试：设计完成后，需验证 OBD-II 接口、LED、按键、扬声器（音频播放）和调试接口的基本功能。
联系方式：请通过 微信与我沟通进度。
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