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本帖最后由 蓝天的云朵7 于 2016-8-31 09:50 编辑 【P2P物联网试用体验】+ 玩转开发板硬件 这篇文章的主题是想详细分析一下开发板的硬件电路图，只有熟悉系统的硬件电路后，才能在后续开发中遇到问题时，深入分析并排除问题。 一、 P2P模块板ZLSN2003BV2 硬件分析 P2P模块板采用ZLAN1003单芯片方案，所以周边外设较少：三端稳压电源芯片、网络变压器芯片和单芯片的晶振电路及一些电阻电容。图1是官方给的类似基于ZLAN1003单芯片的P2P模块的参考电路图：(官方未提供本模块的说明书，但是类似模块都是单芯片方案的，所以相似度很高，可以用来参考，但是具体的还需要自己验证自己的板子，可能有些不匹配) 
图1 ZLAN1003芯片的外围电路 首先介绍一下核心芯片ZLAN1003，这是一款功能强大的单芯片串口转 TCP/IP 芯片，内部集成了 10/100M 快速以太网 MAC 和 PHY 接口、 UART 串口以及串口转 TCP/IP 所需的软件功能，可以无需任何驱动即可实现 UART 转 TCP/IP 数据传输。芯片上电之后，用户MCU无需对芯片进行参数配置，芯片内部已经集成了通过以太网搜索、配置参数的协议，只需通过ZLVircom 工具软件即可便捷进行P2P模块的搜索、管理、参数配置。即芯片焊接好即可搜索、配置，无需任何的单片机进行初始化。芯片作为 TCP 客户端时， ZLAN1003 会自动去建立 TCP 连接；作为 TCP 服务器时，自动接受连接，无需任何用户 MCU 的干预。用户MCU只需要做的就是等待 ZLAN1003 初始化完毕后进行串口（UART）数据的收发即可。 ZLAN1003特点： - 内部集成全功能的串口转TCP/IP软件，无需复杂编程，使用简便。 - 内部集成 10M/100M 的快速以太网的 MAC 和 PHY 接口。 - 支持自动协商（Auto Negotiation Full-duplex&half duplex）。 - 支持自动交叉线检测（ MDI/MDIX） - 支持TCP服务器、TCP客户端、UDP、UDP组播工作模式。 - 作为 TCP 服务器时支持和 100 个客户端同时通信。 - 作为 TCP 客户端时，可以同时连接 8 个目的 IP 和端口。 - 3.3V 工作电压， 5V I/O 信号承受度。 - 波特率支持 1200～115200，支持硬件流控和软件流控。 - 80 脚 LQFP 封装。 - 无铅（ Lead free）封装。 - 丰富的指示灯： TCP 连接建立指示灯、网线连接指示、数据通信指示。
图2 ZLAN1003功能方框图 从方框图清晰地看到，ZLAN1003和用户的接口只需要 2 根线的串口线即可；网络端接口通过网络变压器连接 RJ45。
图3 芯片Pin图 芯片管脚图详细介绍，请见芯片文档介绍，这里结合图1大致介绍相关部分。
图4 电路图分析1 这款芯片有两个电源输入，分别是3.3V和1.8V。其中3.3V供电由底板提供。1.8V供电有2种供电方式，内部稳压器产生：ZLAN1003 内部自带有稳压电路，在 VCC33VI 引脚输入 VCC3.3V，则在 VCCI8O 就产生一个 1.8V 的电源输出。然后将 VCC18O 和其它 VCC18 引脚连接为芯片供电。图4中焊接 R18INNER 电阻，不焊R18OUTER 电阻，则使用内部稳压器产生方式。外部供电：禁用内部的稳压电路，所有的VCC18通过图1最下端的一个排针引脚引入 V1.8V 电源，板子通过一个 LM1117-1.8 稳压芯片将VCC3.3V转化为 1.8V，然后供给ZLAN1003 使用。图4中焊接R18OUTER电阻，不焊R18INNER 电阻。后一种方式会大大降低 ZLAN1003 的发热，所以板子实际采用这种方式。 RX+、RX-、TX+、TX-：以太网差分接收发送管脚，连接相应网络变压器管脚。 RXD、TXD：3.3V的TTL电平，串口输入输出引脚，可直接与MCU串口连接。注意RXD接用户MCU的TXD， TXD接用户MCU的RXD，通过插针和底板MCU连接。 RTS、CTS、CTS2是串口流控功能管脚，这里开发没有用到，不做介绍。 XTL-,XTL+：外接25MHz无源晶振模块。 RSET_BG：官方文档给出的介绍是通过1%精度的12.1K电阻接AGND。
图5 电路分析2 图5左上角是芯片的上电复位电路，右边PR1、PR2是两个10K的排阻，用来上拉或者下拉芯片的相应管脚。右下角两个电阻是用来配置芯片运行速度的。P2P模块的PCB板子上可以通过只焊电阻RSL或RSH来选择芯片工作的速率：通过10K上拉到VCC33时，配置为高速状态。通过10K下拉到GND时，配置为低速状态。低速状态电流为140mA,高速状态为210mA。低速状态支持最高波特率为57600bps，高速为115200bps。出厂默认选择的是高速。最底下的是模块的两排插针接口，这个有所区别，我们的板子两排插针的插针数是不同的！！ P2P模块上还有一个网络变压器模块，具体电路图没有给出，就不贴了，网络变压器芯片用的是PPT公司的PSF-16310。 二、 底板电路原理图分析 1. MCU介绍 STC12LE5A60S2 特性: 增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051 工作电压： 3.6V -2.2V（3V单片机） 工作频率范围：0～35MHz，相当于普通8051的 0～420MHz 用户应用程序空间：60K字节(FLASH) 片上集成1280字节RAM 通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载程序 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM) 看门狗 内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地） 外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器5V单片机为1.33V，误差为±5%,3.3V单片机为1.31V，为±3% 时钟源:外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为±5% 到±10% 以内) 用户在下载用户程序时，可选择使用内部R/C还是外部晶体/时钟常温下内部R/C频率为:5.0V为:11MHz～17MHz 3.3V为:8MHz～12MHz 共4个16位定时器 两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器,再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器 3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟,独 立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟 外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，PowerDown模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3,CCP1/P1.4 PWM(2路）/ PCA（可编程计数器阵列,2路） --- 也可用来当2路D/A使用 --- 也可用来再实现2个定时器 A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次) 通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，也可再用定时器软件实现多串口，STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3) 工作温度范围：-40 ~ +85℃(工业级) / 0 ~ 75℃(商业级) 封装：LQFP-48,LQFP-44, PDIP-40, PLCC-44, QFN-40 2. 底板电路图 卓岚官方提供了底板的原理图，接下来截图分析。
图6 MCU最小系统图 左上角是MCU无源晶振部分，注意晶振频率是22.1184MHz，后面定时器或者波特率设置计算时，需要该参数。左下角是上电复位电路。注意右边和外设对应的IO。 图更正：底板上没有MCU的复位按键，只有P2P模块板的复位按键。
图7 系统电源模块 底板电源有两部分：一部分是DC-DC降压模块将输入电压降压到3.3V给底板和P2P模块供电，另一部分使用三端稳压芯片将输入电压降压到5V给底板继电器模块供电。
图8 继电器模块和外拓IO口 底板使用的5V继电器支持强电的功率为交流电（AC）10A 250V 或 10A 125V 直流电（DC）10A 30V 或 10A 28V ，使用时，强电功率最好保留一定的余额。
图9 底板RS232接口 该RS232接口支持流控功能。
图10 Key LED 温度传感器接口
图11 模拟采样输入 P10管脚的特殊功能为MCU内部ADC的0管脚。
图12 P2P模块的插针接口和P2P模块外设
图13 网络接口 虽然官方文档说，因为P2P无线模块已经集成了网络变压器(PPT公司 PSF-16310)模块，所以不需要红框内网络变压器（PM44-11BP）电路。但是原理图上并没有短接电路，实际电路板子也焊接了该变压器模块，并且P2P模块板子上也焊有网络变压器PS-16310。所以这里存疑是不是串了两个变压器模块。
图14 两种网络变压器封装图
图15 两种变压器内部结构图 底板电路图到此分析结束。 三、程序烧写 分析完电路后，现在分析一下系统如何烧写程序，P2P模块可以用卓岚官方提供的软件更新固件，固件从卓岚官方获取，如下图16所示。
图16 升级P2P模块固件 这里我们并不关心和操作，以下主要介绍的是底板程序开发时，如果将编译好的程序烧写进MCU 51单片机中。 STC12C5A60S2系列单片机具有在系统可编程(ISP)特性，ISP的好处是：省去购买通用编程器，单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序， 而无须将单片机从已生产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内部。STC12系列单片机内部固化有ISP系统引导固件，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，故无须编程器(速度比通用编程器快，几秒一片)。 登陆www.STCMCU.com 网站，下载STC提供的ISP下载工具（STC-ISP.exe软件），用于将生成的机器代码烧录入单片机。 下载程序步骤： Step1/步骤1：选择你所使用的单片机型号，我们这里选择“STC12C5A60S2系列”目录下的“STC12LE5A60S2”。 Step2/步骤2：打开文件，要烧录的用户程序，必须调入用户的程序代码（*.bin, *.hex）。 Step3/步骤3：选择串行口，你所使用的电脑串口，如串行口1--COM1,串行口2--COM2，等。有些新式笔记本电脑没有RS-232串行口,可买一条USB-RS232转接器，人民币50元左右（选择好一点的，否则可能无法正常下载）。 有些USB-RS232转接器，不能兼容，可让STC帮你购买经过测试的转换器。 Step4/步骤4：选择下次冷启动后，时钟源为“内部R/C振荡器”还是“外部晶体或时钟”（STC12系列单片机只有内部R/C振荡时钟)。 Step5/步骤5：选择“Download/下载”按钮下载用户的程序进单片机内部，可重复执行。 Step5/步骤5， 也可选择“ Re-Download/重复下载”按钮。 下载时注意看提示，主要看是否要给单片机上电或复位, 下载速度比一般通用编程器快。 一定要先选择“Download/下载”按钮，然后再给单片机上电复位(先要彻底断电)， 而不要先上电，否则检测不到合法的下载命令流，单片机就直接跑用户程序了，这时，下载软件显示区停留在”正在检测目标单片机…”，其他原因也会造成该显示，请根据实际情况分析排查。 关于硬件连接： (1) MCU/单片机 RXD(P3.0) --- RS-232转换器--- PC/电脑 TXD(COM Port Pin3) (2) MCU/单片机 TXD(P3.1) --- RS-232转换器--- PC/电脑 RXD(COM Port Pin2) (3) MCU/单片机 GND -----------------------------------PC/电脑 GND(COM Port Pin5) (4) 如果您的系统P3.0/P3.1连接到RS-485电路，推荐 在选项里选择“下次冷启动需要P1.0/P1.1 = 0,0才可以下载用户程序”,这样冷启动后如 P1.0, P1.1不同时为0,单片机直接运行用户程序，免得由于RS-485总线上的乱码造成单片机反复判断乱码是否为合法，浪费几百mS的时间，其实如果你的系统本身P3.0,P3.1就是做串口使用，也建议选择P1.0/P1.1 = 0/0才可下载用户程序，以便下次冷启动直接运行用户程序。 (5) RS-232转换器可选用MAX232/SP232(4.5-5.5V),MAX3232/SP3232(3V-5.5V)。 打开烧录软件，如图设置选项，将底板P1.0、P1.1管脚接地，拔掉电源插头后，点击“下载/编程”，显示区停留在“正在检测目标单片机”，然后再上电，可以看见程序正常下载，如果下载出现问题，请重新确认一下以上几点是否正确，具体问题可以借鉴网上类似情况的排查和解决，这里就不再详细介绍了。
图17 烧录器设置界面 这篇到此结束，期待继续关注下一篇。 附件区： 1.参考文档：
STC12C5A60S2-cn.pdf
(4.26 MB, 下载次数: 8
)
ZLAN1003.pdf
(404.07 KB, 下载次数: 16
)
ZLSN2003.pdf
(371.43 KB, 下载次数: 7
)
9303C_V1.pdf
(125.79 KB, 下载次数: 6
)
9303CV2 silkprint.pdf
(37.69 KB, 下载次数: 6
)
硬件.zip
(1.23 MB, 下载次数: 23
)
2.相应软件: STC烧录软件：
stc-isp6.85F.rar
(3.47 MB, 下载次数: 4
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很不错的分享，顶一个！
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