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简易采集板卡PCB设计方案

2023-3-27 15:49:05

921 继电器 PCB板传感器上位机

　　1.确定方案和目的
　　在电子电路和工业应用中，采集板卡被广泛应用，数字输出可以控制继电器开关，数字输入可作为以限位传感器，电信号采集需要用到ADC，无极调节需要模拟量输出；所以本节来设计一块由电脑直接输入输出的简单采集板卡，能够有输入输出，模拟量采集和模拟量输出功能。主要需要学习PCB电路板和上位机C#的编程，具体如下：
　　方案：MCP2221A芯片+GPIO芯片+ADC芯片+DAC芯片
　　2.获取芯片手册与资源
　　3.PCB设计

　　01. U1芯片型号MCP2221A，作用是USB转换IIC芯片，用户可以通过电脑配合MCP2221A直接输出或者读取IIC总线数据，并且还兼容串口功能；
　　02. U2芯片型号MCP23017，是扩展GPIO芯片，能够扩展16路IO，控制方式是IIC协议，适配IIC总线控制；
　　03. U3芯片型号是AD1115，是16路分辨率的4通道低速模拟量采集芯片，同样兼容IIC总线控制；
　　04. U4是单路模拟量输出电路，相对驱动能力较弱，需要加入模拟量缓冲电路或者电压跟随器；
　　05. U1芯片也具有DAC模拟量输出功能，U1的缺点是分辨率低，档位0-30，U4是可以输出较高分辨率的电压值；
　　06. 拨码开关是调试IIC总线的用途，上述IIC总线有GPIO输入输出、ADC、DAC功能，能够满足基本数字和模拟的需求；
　　07. BOM清单是全部器件的SMT需求，注意MCP型号的相关芯片比较难采购；
　　08. 板子的形状是匹配外壳，通用比较好采购的外壳有：游戏外壳，导轨绿色PCB壳，开关电源外壳，电烙铁外壳，工业定制外壳等；
　　08. 通过USB网桥转IIC总线的芯片有：MCP2221A和CH341，相同点都是通过调用DLL文件API接口操作芯片；
　　09. MCP2221A芯片功能多可以通过API自由切换IIC串口和ADC，CH341芯片只能通过电路配置固定在一种协议上；
　　10. MCP2221A芯片的API接口函数比较详细，CH341芯片协议比较简单；
　　11. MCP2221A的IIC总线速度较慢，CH341无完善报错机理，但通信很快；
　　4.C#加载测试芯片响应（上位机）

　　using System;
　　using System.Collections.Generic;
　　using System.ComponentModel;
　　using System.Data;
　　using System.Drawing;
　　using System.Linq;
　　using System.Text;
　　using System.Windows.Forms;
　　using System.Runtime.InteropServices;
　　namespace MCP2221OPEN
　　{
　　public partial class Form1 ： Form
　　{
　　public Form1（）
　　{
　　InitializeComponent（）;
　　}
　　class Mcp2221
　　{
　　［DllImport（“mcp2221_dll_um_x86.dll”，
　　EntryPoint=“Mcp2221_OpenByIndex”，
　　ExactSpelling = false ，
　　CallingConvention = CallingConvention.Winapi）
　　］
　　public static extern int Mcp2221_OpenByIndex（int VID， int PID，int index）;
　　}
　　private void button1_Click（object sender， EventArgs e）
　　{
　　label1.Text = Convert.ToString（Mcp2221.Mcp2221_OpenByIndex（0x4D8，0xDD，0））;
　　}
　　}
　　}
　　01. C#的调用DLL编程方法是构建函数，实现调用方法；
　　02. MCP2221需要安装相关驱动，才能保证被PC正确识别；
　　03. 通过 DllImport 语法来调用MCP2221A芯片的dll文件；
　　04. DllImport需要被引用的文件路径方法入口调用方法；在DLLImport语句的后面来紧跟定义原始方法映射的新名称，由用户自定义设定；
　　05. 注意新路径必须要设定是公共全局调用public 和允许外部 extern参数；注意新方法接口类型必须与原始方法接口一致或兼容；
　　06. 上面代码首先定义了一个MCP2221的class类，然后测试打开芯片是否反馈一个标记数据指针，该指针数字是后续操作函数的令牌；（在CH341的API中只有设备号码，没有代表打开的令牌）
　　07 调用函数的语法是：类名。方法名（输入参数）；上述代码中按下按钮1触发MCP2221A打开函数，然后返回一个指针参数1020；
　　08. 注意第一次打开后，后续再调用变为-1，说明重复打开，需要配合关闭函数操作；

原作者：Dream_doing 千里优选教学基地