电路设计与制作实用教程（Allegro版）-习题及答案汇总 董磊 第1-10章 基于STM32核心板的电路设计与制作流程- 制作电路板

第1章基于STM32核心板的电路设计与制作流程STM32核心板是由通信-下载模块接口电路、电源转换电路、JTAG/SWD调试接口电路、独立按键电路、OLED显示屏接口电路、高速外部晶振电路、低速外部晶振电路、LED电路、STM32微控制器电路、复位电路和外扩引脚电路组成的电路板。传统的电路板设计与制作流程一般分为8个步骤：(1)需求分析；(2)电路仿真；(3)绘制原理图元器库；(4)绘制原理图；(5)绘制元器件封装；(6)设计PCB;(7)输出生产文件；(8)制作电路板。(1)不求全面覆盖，比如对需求分析和电路仿真技能不做讲解；(2)增加了焊接部分，加强实践环节，让初学者对电路理解更加深刻；(3)所有内容的讲解都聚焦于一块STM32核心板；(4)每一步的执行都不依赖于其他步骤，比如，第一步就能进行电路板验证，又如，原理图设计过程可以使用现成的集成库而不用自己提前制作。4.通信-下载模块的作用是什么?PLC无线通信的主要作用是实现对PLC的组态软件的远程无线控制，远程报警和远程维护。5.JTAG/SWD仿真-下载器的作用是什么?保证STM32核心板正常工作①焊钳焊钳是一种夹持器，起着从焊接电缆向焊条传导焊接电流的作用，使操作者能夹住焊条和控制焊条。焊钳上的绝缘手柄将操作者的手与焊接回路隔绝。焊钳必须夹紧焊条并将其保持在良好的电接触状态。要求焊钳的重量轻、易于掌握，而且坚固耐用。焊钳分各种规格，以适应各种焊条直径。每种规格好钳按所要央持的最大直径焊条需用的电流设计。常用的市售焊钳有300A和500A两种，应根据焊接电流选用不致过热的最小规格的焊钳。②焊接电缆是焊接回路的一部分，应具有最大的挠度，以便容易操作，特别是操纵焊钳。焊接电缆必须耐磨和耐擦伤。焊接电缆由多股绞合在一起的细铜丝或铝丝组成，并且包在软的绝缘包皮内。包皮是用合成橡胶或韧性好、电阻高和耐热性好的塑料制成的。在绞合导线和包皮之间缠绕有保护层，使导线和包皮之间有一些活动余地而获得最大的柔软性。焊接电缆可制成各种规格。每一特定用途所要求的电缆规格取决于最大焊接电流、焊接电路长度(焊接电缆和接地电缆的总和)以及焊机的负载持续率。电缆随着焊接电流增加而增大，使电缆中的电压降和电能损耗保持在允许的水平。如果需要长电线，可用相配的电缆接头将短电细连接起来。利用每根电缆端头的接线片将电缆接到焊机上。电缆和接头或接线片之间的连接必须牢固，而且电阻要小。焊接电缆规格应按最大焊接电流、焊接电路的长度和负载持续率进行选择。一般要求焊接电缆上的压降不大于4v。③面罩面罩是保护操作者的眼睛和面部不受电弧直接辐射与飞溅物伤害的防护罩，操作者通过面罩上的黑玻璃能清楚地观察焊接熔池。面罩通常用暗色的压缩纤维或玻璃纤维绝缘材料制成G面罩应该重量轻，而且应设计成使操作者尽可能感到舒适。焊接面罩上有一放置滤光片的“窗口”，其标准尺寸为51咖×130M。也可用大一些的开口。滤光片应能吸收由电弧发射的红外线、紫外线以及大多数可见光线。目前使用的滤光片可吸收由电视发射的99%以上的红外线和紫外线。可根据工作电流大小选用滤光片，常用的是8一12号滤光片c使用直径4mm焊条时，根据镜片的黑度建议采用10号滤光片。沈光片需加保护，以防止被熔滴飞溅砧污和破碎。这可在滤光片的两侧放置透明玻璃片或其他保护材料。④接地央钳和挡板接地夹钳是将焊接导线或接地电缆接到工件上的一种夹持装置。接地夹钳必须能形成牢固的连接，又能快速方便地夹到工件上。低负载持续率时，弹簧夹钳可能是合适的。但使用大电流时，可能需要螺栓夹钳，以使夹钳不过热并形成良好的连接。挡板用于将焊接区与外界隔离开，防止焊接弧光影响他人工作，避免火花飞溅引起火灾。在室外工作时，设置挡板还可防止风吹而引起的偏弧。⑤防护手套和防护服焊接电弧中会飞溅火花或焙滴，特别是在非平焊位置或大电流焊接时，飞溅问题更为突出。为了防止焊接时被弧光和飞溅物伤害，操作者必须戴皮革防护手套，穿护裙或工作服。也要求防护操作者的踩关节和脚不受熔渣和飞溅物的烧伤。建议穿平脚裤、带护脚套或穿防护皮避;操作者在敲焊渣时应戴平光眼睛。⑥焊条保温桶焊条保温桶是焊接操作者现场必备的辅具。将已烘干的焊条放置在保温桶内供现场使用，可起到干燥、防潮、防雨淋等作用，能够避免使用中焊条药皮的含水率上升，这对于低氢型焊条的施焊尤为重要。焊条从烘干箱取出后，应立即放人焊条保温桶内送到施工现场。⑦其他辅助工具如尖锤、钢丝刷、扁箕、手锤等。主要用来清理焊接工件亡的熔治、锈蚀和氧化物等，常用的有尖形锤和钳工手锤。扁留用以开小坡口及清除焊瘤等缺陷。在排烟情况不好的场所焊接时，应配备烟雾吸尘器或排风扇等辅助器具。此外，还应配备钢丝钳、螺丝刀、扳手、试电笔等，供操作者维护焊接设备和排除一般故障用。第2章STM32核心板介绍1.简述STM32与ST公司和ARM公司的关系。STM32是基于ARM®Cortex®M3处理器内核的32位闪存微控制器，是一种包含与被包含的关系。STM32为MCU用户开辟了一个全新的自由开发空间，并提供了各种易于上手的软硬件辅助工具。STM32的内核是ARM推出的基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。STM32是ARM7架构中的一员。ARM是卖内核的，相当于卖CPU的Intel，ST是卖单片机的，相当于卖PC的HP或DELL。ARM是做核的，但自己不生产也不卖芯片，而是向芯片厂家授权；ST是他们的已经授权厂家，拿到授权后容，再做二次开发，像STM32F系列就是ARM的M3系列的芯片。但ST的产品不止商城ARM芯片，还有其他的芯片，像逻辑芯片，老式的单片机芯片。2.通信-下载模块接口电路中使用了一个红色LED(PWR)作为电源指示，请问如何通过万用表检测LED的正、负端?万用表选择电阻档R，不大于100Ω万用表红黑两线搭LED发光二极管两级（可随意搭）观察万用表是否有读数。如果没有读数，调换红黑两线的搭线位置，有读数后搭红线端为正，黑线端为负，3.通信-下载模块接口电路中的电阻(R9)有什么作用?该电阻阻值的选取标准是什么?R9电阻起到限流的作用，防止红色LED被烧坏。4.电源转换电路中的5V电源网络能否使用3.3V电压?请解释原因。一般情况下，5V电源网络不能直接用于3.3V电压电路。主要原因是因为3.3V和5V之间存在电压差异，以及电源网络的电流传输能力。首先，3.3V电路需要的电压级别是3.3V，如果直接使用5V电源，电压过高可能会导致电路中的元件工作不正常甚至损坏。此外，3.3V电压一般是嵌入式系统、微控制器等低功耗电子设备中常用的工作电压，对电压稳定性要求较高。其次，电源网络的电流传输能力也是考虑的因素。如果3.3V电路的负载电流较大，而5V电源网络的电流传输能力不足以满足需求，那么3.3V电压将会下降，导致电路无法正常工作。为了解决这个问题，可以使用适当的电压降低器（如稳压芯片）来降低5V电源来满足3.3V电路的需求。这样可以确保3.3V电压稳定且适合电路要求。另外，还需要注意将电源和电路之间的地线连接好，以保证电路的正常工作和电压的稳定性。5.电源转换电路中，二极管(VD1)上的压差为什么不是一个固定值?这个压差的变化有什么规律?请结合SS210的数据手册进行解释。二极管上的压差不是一个固定值，主要由于二极管的特性和工作条件的影响。首先，二极管的压降与其正向偏置电流有关。正向偏置电流越大，二极管的压降就越小，反之亦然。这是因为二极管在正向偏置下会产生一个导通通道，从而使电流流过，形成压降。当正向偏置电流较小时，导通通道较窄，压降较大；而正向偏置电流较大时，导通通道扩大，压降较小。其次，温度也会对二极管的压降产生影响。温度升高会导致导通通道的导电性增强，从而使压降减小。这是因为随着温度的升高，二极管内部的载流子数量会增加，造成电流的导通更加容易，进而降低了压降。对于SS210这款二极管，你可以参考其数据手册，查找关于压降特性的信息。数据手册中通常会提供一张正向特性曲线图，其中显示了二极管正向压降与正向电流之间的关系。通过观察曲线，你可以了解到在不同正向偏置电流下，二极管上的压降是如何变化的。此外，数据手册还可能提供关于温度对压降的影响的信息，你可以查阅这些细节来更好地理解二极管压降的变化规律。6.什么是低压差线性稳压电源?请结合AMS1117-3.3的数据手册，简述低压差线性稳压电源的特点。低压差线性稳压电源是一种用于提供.3V的输出电压，压降仅为1.1V。2.稳定输出电压：AMS1117-3.3具有良好的线性调整特性，可以在输入电压变化的情况下保持输出电压的稳定性。它的输出电压精度为±2%。3.过热保护：AMS1117-3.3内部集成了过热保护功能，当芯片温度达到一定值时会自动降低输出电压以保护芯片不被过热损坏。4.过负载保护：这个芯片还具备过负载保护功能，当输出电流超过其最大额定值时，会自动切断输出以保护芯片和外部电路的安全性。5.快速响应时间：AMS1117-3.3的响应时间很快，可以在输入电压变化时迅速调整输出电压，以保持稳定的输出。总而言之，低压差线性稳压电源如AMS1117-3.3具有低压差、稳定输出、过热保护、过负载保护和快速响应等特点，适用于需求稳定电源的电子设备。7.低压差线性稳压电源的输入端和输出端均有电容(C16、C17、C18),请问这些电容的作用是什么?输入和输出端都有电容的低压差线性稳压电源，这些电容起着以下作用：1.平滑输入电流：输入端的电容(C16)可以平滑电源输入电流的波动，避免电源噪声和干扰对电压稳定性的影响。它能滤除输入端电源线上的噪声、干扰和高频扰动，保持输入电压的稳定性。2.储存能量：输出端的电容(C17、C18)可以储存能量，以满足负载瞬时需求的特性。当负载突然变化或需要更大功率时，输出端的电容可以通过放电提供额外的电流，以保持输出电压的稳定性。3.过滤输出纹波：输出端的电容(C17、C18)也有助于减小输出纹波，使输出电压更为稳定。电容可以吸收和补偿由于线路和负载变化引起的纹波信号，以保持输出电压的平稳性。总之，这些电容在低压差线性稳压电源中起到了平滑输入电流、储存能量和过滤输出纹波的作用，以确保电源的稳定性和可靠性。8.电路板上的测试点有什么作用?哪些位置需要添加测试点?请举例说明。测试点是电路板上专门用于连接测试设备的位置，用于检测和验证电路板的功能和性能。通过测试点，测试仪器可以接入电路板的各个关键节点，进行信号测量、电压测量、电流测量、时序分析等测试操作。测试点通常需要在电路板设计阶段就预留，并在布局布线过程中添加。一般来说，以下位置需要添加测试点：1.电源线和地线：为了测量电源电压和电流，测试点需要放置在电源引脚处，以便测量电源电压和电流的稳定性。2.输入输出端口：输入输出端口是电路板与外部连接的接口，测试点需要放置在输入输出端口的连接点处，以便验证信号的正确性和稳定性。3.电源过滤电容器：测试点可以放置在电源过滤电容器的引脚处，以便测量电容器的电压稳定性。4.关键信号节点：关键信号节点是电路板中重要的信号路径，测试点需要放置在这些节点的连接点处，以便验证信号的质量和时序。5.调试用信号：为了方便调试和故障排除，测试点可以放置在一些特定信号路径上，用于监测信号波形和时序。举例来说，如果设计一个音频放大器电路板，测试点可以添加在以下位置：电源输入端、音频输入端、音频输出端、放大器芯片引脚等位置。通过这些测试点，可以检测电源电压、音频信号的输入和输出情况，以确保音频放大器电路板的正常工作和性能达到要求。9.电源电路中的电感(L2)和电容(C19)有什么作用?二极管起整流作用，把交流电压变成脉动直流电压。电感起隔离交流电压的作用，因负载对电源输出电压纹波要求较高，而开关管的输出电流是方波，加电容后输出电压近似于三角波（自激式开关电源常利用此纹波电压作信号源），故需用电感隔离（电阻也有近似效果，但效率太低，没有实用意义），在电感后加电容即可得到质量较高的低纹波电压源。电容起滤波作用，大幅度降低电源纹波，使输出电压变成较为平直的直流电压。10.独立按键电路中的电容有什么作用?单相电动机产生的是椭圆磁场，因为不是旋转磁场，所以启动时不转。这时转子需用手扳动半圈，或由启动绕组加电容，使转子转过半圈开始切割磁力线，产生转子电流才开始正常旋转。还有运行电容电动机，电机启动后，电容不断开，他和启动绕组参与运行，等于增加一台小电动机的功率。11.独立按键电路为什么要通过一个电阻连接3.3V电源网络?为什么不直接连接3.3V电源网络?独立按键电路通常需要通过一个电阻连接到电源网络，而不是直接连接到3.3V电源。这是因为电阻可以用来限制按键电流的流动，起到保护电路的作用。当按键被按下时，电流会通过按键电路流入电源网络。通过添加一个适当的电阻，可以限制电流的大小，防止电流过大而损坏电路或电源。这种限流电阻的选择要根据电路的特性和要求进行合理的设计。此外，电阻还可以起其他作用。例如，通过选择适当的电阻值，可以防止按键被无意识地短路，造成电路的误操作。电阻还可以用于防止电源网络中的电流过载或电压过高。因此，使用电阻连接独立按键电路到电源网络是为了保护电路、限制电流并提高系统的稳定性。第3章STM32核心板程序下载与验证1.什么是串口驱动?为什么要安装串口驱动?串口也就是COM口，与USB接口不是一个类型，不知道你说的是什么接口这是计算机传统意义上的接口。串口驱动的作用是使usb转串口硬件能在连接到电脑usb接口上时被识别为串口设备，并分配相应的可用串口编号使用。2.通过查询网络资料，对串口编号进行修改，例如，串口编号默认为COM1,将其改为COM4。要修改串口的编号，你需要进行以下步骤：1.首先，打开设备管理器。你可以通过在开始菜单中搜索\设备管理器\来找到它。2.在设备管理器中，找到\端口(COM和LPT)\部分，展开它。3.找到需要修改的串口（例如COM1），右键点击该串口，选择\属性\。4.在属性窗口的\端口设置\选项卡中，点击\高级\按钮。5.在高级设置窗口中，可以看到\COM端口号\选项，点击它旁边的下拉菜单，选择你想要的新的串口编号（例如COM4）。6.确认修改后，点击\确定\关闭窗口。注意：修改串口编号可能会导致某些应用程序无法正常工作，因为它们依赖于特定的串口编号。在修改之前，请确保你了解应用程序对串口的使用方式。另外，修改串口编号可能需要管理员权限。如果你没有管理员权限，你需要以管理员身份登录电脑来执行上述步骤。3.ST-Link除了可以下载程序，还有哪些其他功能?ST-Link具有SWIM、JTAG/SWD等通信接口，用于与STM8或STM32微控制器进行通信（各版本有差异）。第4章STM32核心板焊接1.焊接电路板的工具都有哪些?简述每种工具的功能。①焊钳焊钳是一种夹持器，起着从焊接电缆向焊条传导焊接电流的作用，使操作者能夹住焊条和控制焊条。焊钳上的绝缘手柄将操作者的手与焊接回路隔绝。焊钳必须夹紧焊条并将其保持在良好的电接触状态。要求焊钳的重量轻、易于掌握，而且坚固耐用。焊钳分各种规格，以适应各种焊条直径。每种规格好钳按所要央持的最大直径焊条需用的电流设计。常用的市售焊钳有300A和500A两种，应根据焊接电流选用不致过热的最小规格的焊钳。②焊接电缆是焊接回路的一部分，应具有最大的挠度，以便容易操作，特别是操纵焊钳。焊接电缆必须耐磨和耐擦伤。焊接电缆由多股绞合在一起的细铜丝或铝丝组成，并且包在软的绝缘包皮内。包皮是用合成橡胶或韧性好、电阻高和耐热性好的塑料制成的。在绞合导线和包皮之间缠绕有保护层，使导线和包皮之间有一些活动余地而获得最大的柔软性。焊接电缆可制成各种规格。每一特定用途所要求的电缆规格取决于最大焊接电流、焊接电路长度(焊接电缆和接地电缆的总和)以及焊机的负载持续率。电缆随着焊接电流增加而增大，使电缆中的电压降和电能损耗保持在允许的水平。如果需要长电线，可用相配的电缆接头将短电细连接起来。利用每根电缆端头的接线片将电缆接到焊机上。电缆和接头或接线片之间的连接必须牢固，而且电阻要小。焊接电缆规格应按最大焊接电流、焊接电路的长度和负载持续率进行选择。一般要求焊接电缆上的压降不大于4v。③面罩面罩是保护操作者的眼睛和面部不受电弧直接辐射与飞溅物伤害的防护罩，操作者通过面罩上的黑玻璃能清楚地观察焊接熔池。面罩通常用暗色的压缩纤维或玻璃纤维绝缘材料制成G面罩应该重量轻，而且应设计成使操作者尽可能感到舒适。焊接面罩上有一放置滤光片的“窗口”，其标准尺寸为51咖×130M。也可用大一些的开口。滤光片应能吸收由电弧发射的红外线、紫外线以及大多数可见光线。目前使用的滤光片可吸收由电视发射的99%以上的红外线和紫外线。可根据工作电流大小选用滤光片，常用的是8一12号滤光片c使用直径4mm焊条时，根据镜片的黑度建议采用10号滤光片。沈光片需加保护，以防止被熔滴飞溅砧污和破碎。这可在滤光片的两侧放置透明玻璃片或其他保护材料。④接地央钳和挡板接地夹钳是将焊接导线或接地电缆接到工件上的一种夹持装置。接地夹钳必须能形成牢固的连接，又能快速方便地夹到工件上。低负载持续率时，弹簧夹钳可能是合适的。但使用大电流时，可能需要螺栓夹钳，以使夹钳不过热并形成良好的连接。挡板用于将焊接区与外界隔离开，防止焊接弧光影响他人工作，避免火花飞溅引起火灾。在室外工作时，设置挡板还可防止风吹而引起的偏弧。⑤防护手套和防护服焊接电弧中会飞溅火花或焙滴，特别是在非平焊位置或大电流焊接时，飞溅问题更为突出。为了防止焊接时被弧光和飞溅物伤害，操作者必须戴皮革防护手套，穿护裙或工作服。也要求防护操作者的踩关节和脚不受熔渣和飞溅物的烧伤。建议穿平脚裤、带护脚套或穿防护皮避;操作者在敲焊渣时应戴平光眼睛。⑥焊条保温桶焊条保温桶是焊接操作者现场必备的辅具。将已烘干的焊条放置在保温桶内供现场使用，可起到干燥、防潮、防雨淋等作用，能够避免使用中焊条药皮的含水率上升，这对于低氢型焊条的施焊尤为重要。焊条从烘干箱取出后，应立即放人焊条保温桶内送到施工现场。⑦其他辅助工具如尖锤、钢丝刷、扁箕、手锤等。主要用来清理焊接工件亡的熔治、锈蚀和氧化物等，常用的有尖形锤和钳工手锤。扁留用以开小坡口及清除焊瘤等缺陷。在排烟情况不好的场所焊接时，应配备烟雾吸尘器或排风扇等辅助器具。此外，还应配备钢丝钳、螺丝刀、扳手、试电笔等，供操作者维护焊接设备和排除一般故障用。2.万用表是进行焊接和调试电路板的常用仪器，简述万用表的功能。万用表主要用于(1)测量电压；(2)测量某一个回路的电流；(3)检测电路是否短路；(4)测量电阻的阻值；(5)测量电容的容值。第5章CadenceAllegro软件介绍1.常用的PCB设计软件都有哪些?筒述各种PCB设计软件的特点。如今在国内被人们熟知的PCB设计软件厂商主要有Altium、Ca-dence和Mentor,它们出品的PCB设计软件分别是AltiumDesigner、CadenceAllegro和PADS。AltiumDesigner,也就是以前的Protel,在人性化方面做得较好，上手也比较容易，但是AltiumDesigner对系统配置要求较高，运行时占用太多系统资源，布线时有时不够流畅，对于复杂的高速多层板设计，效率较低。PADS相对来说是一款中规中矩的软件，界面不如AltiumDesigner美观，但运行时不会占用太多的系统资源。CadenceAllegro在三款软件中最为严谨，因此上手要花费较多时间，但适合做高端PCB设计以及信号完整性分析。2.简述CadenceAllegro软件的发展历史和演变过程。1988-20181988年6月1日，最早的两家软件EDA公司——ECADSystems和SDASystems合并，宣告Cadence的诞生。并购使它们摆脱了小型EDA创业公司的束缚，从此一路腾飞。自那开始，Cadence取得了大量成就，其中以下几项最为关键：ECADSystems的诞生让Dracula设计规则检查器成为了行业标杆。详见Paul的博文《Dracula、Vampire、Assura和PVS简史》/cadence_blogs_8/b/breakfast-bytes/posts/drcSDA引入的设计框架让多种IC设计工具的集成成为可能。1989年：Cadence开发了AnalogArtist——首款使用SKILL语言创建定制IC设计解决方案的产品。1989年：Cadence收购TangentSystems，并推出时序驱动ASIC布局和布线工具，成为ICCAD的头号供应商。1990年：Cadence收购GatewayDesignAutomation，将Verilog语言引入公开应用领域，促进了原理图设计到硬件描述语言的转变。1991年：Cadence发布处理速度比SPICE快10倍的Spectre。1994年：Cadence收购ComdiscoSystems和RedwoodDesignAutomation，普及了业内首批系统级设计技术（当时称为电子系统设计自动化ESDA）。1995年：Vampire层次化IC物理验证工具取代Dracula。1998年：Cadence收购Quickturn，成功立足仿真硬件和软件市场，后来逐渐演变成今天的Palladium产品。1999年：Cadence收购OrCAD，收获EDA行业PCB板设计软件及服务的最大客户群。2001-2002年：Cadence多项战略性收购最新的IC设计技术，包括CadMOS串扰噪声分析技术、SiliconPerspective硅片虚拟原型技术、Plato的NanoRoute技术和Simplex的信号与电源完整性技术。2005年：由Verisity首创并由Cadence加强的Specman验证环境首先采用了参数驱动验证、验证规划、e验证语言和可重复使用的验证IP。2006年：Cadence发布芯片优化器，后来发展成Virtuoso空间布局器——一款开创性的定制/模拟布局工具。2008年：Cadence推出C-to-Silicon编译器高阶综合工具。2010年：Cadence收购DenaliSoftware，获得其著名的存储IP和VIP。2011年：Cadence推出业界首款DDR4和宽带I/OIP解决方案。2013年：Cadence收购Evatronix、CosmicCircuits和Tensilica，分别扩展其在高速接口、模拟/混合信号和DSP领域的IP产品。2013年：ARM和Cadence联合推出用于TSMC16nmFinFET工艺的Cortex-A57处理器，此前Cadence投入了巨大资源研发面向FinFET工艺的技术。2013年：Cadence推出Tempus时序签核解决方案，掀起新一轮基于创新技术的数字设计工具浪潮。2014年：Cadence收购形式验证领域的市场领袖JaperDesignAutomation和高阶综合工具供应商ForteDesignSystems。2015年：Cadence推出TensilicaVisionP5DSP——为图像和视觉应用主处理器分担负荷的首款视觉DSP系列产品。2015年：Cadence凭借PalladiumZ1带领市场进入数据中心级仿真新时代。2017年：Cadence推出Pegasus验证系统，完成数字设计工具的全面翻新。2017年：全新的CadenceVirtuoso系统设计平台提供IC、封装和电路板间的无缝设计流程。第6章STM32核心板原理图设计1.简述原理图设计的流程。（1)打开OrCADCaptureCIS软件，创建一个STM32核心板的原理图工程；(2)在OrCADCaptureCIS软件中，对必要的原理图设计规范进行设置；(3)加载本书提供的STM32核心板原理图库；(4)在原理图视图中，放置元器件；(5)连线；(6)对整个原理图进行编译。2.简述加载原理图库的方法。用OrCADCaptureCIS软件创建原理图工程的方法(1)打开OrCADCaptureCIS软件(2)执行菜单命令File→New→Project，新建一个工程。新建原理图的方法如下。(1)如图6-7所示，右键单击SCHEMATIC1,在右键快捷菜单中选择NewPage命令。在弹出的对话框中需要对新建的原理图(页)进行命名，如图6-8所示，可以以某个功能模块名称来命名，方便工程人员识别该页原理图有哪些电路模块或者某一类电路模块。例如，命名为Power,表示该页原理图为电源模块。默认的原理图名称为PAGE2。(2)删除多余的原理图。因为STM32核心板并不是很复杂，一页原理图足以绘制核心板的所有功能模块，所以可以将多余的原理图删除。如图6-9所示，右键单击待删除的原理图PAGE2,在右键快捷菜单中选择Cut命令，即可将原理图PAGE2删除。(3)对原理图PAGE1进行重命名。为了保持命名一致性，即无论是工程名还是原理图、PCB文件名，都统一命名为STM32CoreBoard。如图6-10所示，右键单击原理图PAGE1,在右键快捷菜单中选择Rename命令。如图6-11所示，在弹出的RenamePage对话框中，输入名称STM32CoreBoard。3.在原理图设计环境中，如何实现元器件的90°旋转、垂直翻转和水平翻转?在英文输人法环境下，单击选中待旋转的元器件，然后按R键即可将元器件旋转90°。在英文输入法环境下，单击选中待翻转的元器件，然后按H键可实现相对于X轴的翻转(即垂直翻转),按V键可实现相对于Y轴的翻转(即水平翻转)。第7章STM32核心板PCB设计1.简述PCB设计的流程。(1)创建一个STM32核心板的PCB工程；(2)设计STM32核心板的板框和定位孔；(3)将STM32核心板的原理图导入PCB工程中；(4)在PCB设计环境中，进行PCB规则设置；(5)对PCB上的元器件进行布局操作；(6)进行元器件布线操作；(7)添加丝印；(8)添加泪滴；(9)添加电路板信息和信息框；(10)电路板正反面覆铜；(11)对整个PCB进行设计验证。2.泪滴的作用是什么?在电路板设计过程中，常在导线和焊盘或过孔的连接处补泪滴，这样做有两个好处：(1)当电路板受到巨大外力冲撞时，避免导线与焊盘分离，或导线与导线的连接断开，(2)在PCB生产过程中，避免由蚀刻不均或过孔偏位导致的裂缝。下面介绍如何添加和删除泪滴。3.覆铜的作用是什么?覆铜是指将电路板上没有布线的部分用固体铜填充，又称为灌铜。覆铜一般与电路的一个网络相连，多数情况是与GND网络相连。对大面积的GND或电源网络覆铜将起到屏蔽作用，可提高电路的抗干扰能力；此外，覆铜还可以提高电源效率，与地线相连的覆铜可以减小环路面积。第8章创建元器件库1.简述创建原理图库的过程。(1)新建原理图库；(2)新建元器件；(3)绘制元器件符号；(4)添加引脚(设置极性);(5)添加元器件属性信息。如果需要在原理图库中添加不止一种元器件的原理图封装，可以通过重复(2)~(5)的操作来实现。2.简述创建PCB库的过程。3.简述Step模型的导入过程。执行菜单命令Setup→UserPreferences,打开UserPreferenceEditor对话框，单击Paths目录下的Library文件夹。Steppath用于指定Step模型库的路径，单击对应的Value栏中的按钮，打开SteppathItems对话框，单击添加按钮，添加Step模型文件路径，如图8-144和图8-145所示。单击OK按钮，关闭对话框。4.简述生成原理图库与PCB库的过程。(1)新建原理图库；(2)新建元器件；(3)绘制元器件符号；(4)添加引脚(设置极性);(5)添加元器件属性信息。如果需要在原理图库中添加不止一种元器件的原理图封装，可以通过重复(2)~(5)的操作来实现。第9章输出生产文件1.生产文件都有哪些?生产文件一般由PCB源文件、Gerber文件、SMT文件组成，而SMT文件又由BOM、丝印文件和坐标文件组成2.PCB打样、元器件采购及贴片加工分别需要哪些生产文件?将PCB源文件压缩后直接发送给打样厂进行打样。PCB源文件的输出比较简单，将STM32CoreBoard.brd文件保存在“D:\STM32CoreBoard-V1.0.0-20171215\生产文件\PCB文件(STM32CoreBoard-V1.0.0-20171215)”目录下即可。元器件采购时，需要一张BOM(BillofMaterials)。进行电路板贴片加工时，既可以给贴片厂发送PCB源文件和BOM,也可以发送BOM、丝印文件和坐标文件。同样，为了防止技术泄露，建议选择后者。3.简述Gerber文件的作用。Gerber文件是一种符合EIA标准的，由GerberScientific公司定义为用于驱动光绘机的文件。该文件把PCB中的布线数据转换为光绘机用于生产1:1高精度胶片的光绘数据，是能被光绘图机处理的文件格式。PCB打样厂用这种文件制作PCB。如果对文件的保密性要求不高，可直接将PCB源文件发送给PCB打样厂，因为生成Gerber文件的过程较烦琐，会导致Gerber文件出错。但是，Gerber文件的优点是既能满足打样厂的需求，又能保护PCB文件，防止技术泄露。4.简述BOM的作用。BOM(BillofMaterials),即物料清单，通过BOM可查看电路板上元器件的各类信息，便于设计者采购元器件和焊接电路板。第10章制作电路板1.在网上查找PCB打样的流程，简述每个流程的工艺和注意事项。首先需要联系pcb厂家，把pcb文件或者gerber文件、工艺要求、数量、交期发给pcb厂家，厂家会根据要求，核算价格，确认价格付款后，开始生产，然后按协议的交期交货。这是pcb线路板打样流程。下面就以普通的双面喷锡板为例，来对PCB打样流程做一个详细的说明。1、开料根据工程资料MI的要求，在符合要求的大张板材上，裁切成小块生产板件，符合客户要求的小块板料。流程：大板料→按MI要求切板→锔板→啤圆角磨边→出板2、钻孔根据工程资料，在所开符合要求尺寸的板料上，相应的位置钻出所求的孔径。流程：叠板销钉→上板→钻孔→下板→检查修理3、沉铜沉铜是利用化学方法在绝缘孔壁上沉积上一层薄铜。流程：粗磨→挂板→沉铜自动线→下板→浸1%稀H2SO4→加厚铜4、图形转移图形转移是生产菲林上的图像转移到板上。流程：(湿膜流程)：磨板→印第一面→烘干→印第二面→烘干→爆光→显影→检查;(干膜流程)：麻板→压膜→静置→对位→曝光→静置→显影→检查5、图形电镀图形电镀是在线路图形裸露的铜皮上，或孔壁上电镀一层达到要求厚度的铜层与要求厚