硬件部暑培课程大纲

前置：Copilot必备！

【安装网络问题】pip install opencv-python --trusted-host pypi.tuna.tsinghua.edu.cn --trusted-host files.pythonhosted.org --trusted-host pypi.org

7.7 电路板识读30min

OrangePi AIpro 20T开发板

核心特点

双线制：仅需两根信号线：
SCL（Serial Clock Line）：时钟线，由主设备控制时序
SDA（Serial Data Line）：数据线，双向传输数据。
主从架构：支持多主多从模式，通过唯一地址（7位或10位）寻址从设备
同步半双工：同一时间只能单向传输数据，依赖时钟同步
开漏输出：总线需接上拉电阻，避免信号冲突，实现“线与”逻辑

典型应用场景

传感器（如温度传感器、加速度计）
存储器（如EEPROM）
显示模块（如OLED、LCD）
实时时钟（RTC）模块

与其他协议的对比

与SPI：I2C引脚更少（2线 vs. 4线），但速率较低（标准模式100 kbit/s，高速模式3.4 Mbit/s）。
与UART：I2C支持多设备寻址，而UART仅支持点对点通信。

总结：I2C是一种简洁高效的串行通信标准，因其硬件成本低、扩展性强，成为嵌入式系统和物联网设备的首选协议之一。其名称的正确读法和全称体现了其设计初衷——实现集成电路间的互联通和数据交换

复位键（Reset）：直接触发硬件复位电路，重启CPU但不完全断电，适用于系统崩溃恢复
物理按键作用：关机键通常是一个瞬时开关（非自锁开关），按下时短接电路，向主板发送低电平或高电平信号。主板上的电源管理芯片（如Intel的ICH或AMD的FCH）检测到该信号后，会生成中断请求（IRQ）
长按与短按的区别：
- 短按：发送“软关机”信号（如ACPI的PWRBTN#信号），通知操作系统正常关机流程
- 长按（4秒以上）：直接触发硬断电（强制关机），绕过操作系统，由电源管理芯片切断主板供电

Micro-USB接口电路

引脚定义：
- VBUS：USB 5V电源输入，为CH343P供电
- D+/D-：USB差分数据线，连接CH343P的UD+和UD-
滤波与保护：
- 电容：C5009、C5010（100nF）用于高频噪声滤波；C5014（10μF）为电源稳压电容
- 电阻：图中标注的2.2k和3.33k电阻可能用于USB数据线阻抗匹配或上拉

死机、无法启动时考虑充电宝电压不足问题；电池电压影响小车运动——建议使用65W快充充电宝

扩展板

字母前缀的含义
- U：代表集成电路（IC）或芯片（如 U5 表示第5个IC）
- R：代表电阻（如 R10 表示第10个电阻）
- C：电容
- L：电感
- D：二极管
- Q：三极管/MOSFET
- J：连接器
电源控制电路
接口电路，关注356，共地很重要
DC-DC 5V5A电路，降压电路，因为电池是3.7V*2
蜂鸣器电路——有源+三极管放大
IMU-MPU6050电路：
- MPU6050集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪，通过MEMS技术测量物体的线性加速度和旋转角速度，并内置数字运动处理器（DMP）进行数据融合，输出姿态信息
- 加速度计：基于电容式检测原理，测量X/Y/Z轴的加速度（包括重力分量）
- 陀螺仪：利用科里奥利力效应，检测绕三轴的角速度
- DMP：硬件级数据处理模块，可减轻主控计算负担，直接输出四元数或欧拉角
舵机控制电路
- (1) 核心控制信号（PWM）
  - 图中接口：PH1、PH2 为PWM信号输入接口，连接主控（如单片机）的GPIO引脚
    - 周期：20ms（50Hz），对应电路中的电阻（R6、R7）可能用于信号限流或电平匹配
    - 脉冲宽度：0.5ms~2.5ms，控制舵机角度（如1.5ms对应90°）
- (2) 电源管理
  - 5V供电：直接为舵机（SERVO1、SERVO2）提供动力电源，图中标注清晰
  - 保险丝F1（200mA）：保护电路，防止舵机堵转时电流过载（舵机工作电流通常100~500mA）
- (3) 信号调理电路
  - 电阻R6、R7（1KΩ）可能作用：
  - 限流：防止主控GPIO引脚过流
  - 上拉/下拉：确保信号稳定性（需结合主控输出类型判断）
  - 典型场景：若主控为3.3V电平，1KΩ电阻可减少舵机（5V逻辑）的信号干扰
总线舵机电路核心芯片：74HC126D
- 功能：四路三态缓冲器（带使能控制），用于信号隔离和电平转换
- 关键引脚连接：
  - VCC（10脚）：接3.3V（VDD33），为芯片供电
  - GND（7脚）：系统共地
  - 使能端（4OE/2OE/3OE）：控制对应通道的缓冲器开关（图中未标注连接，可能由主控GPIO控制）
- 信号通道：
  - 1A→1Y（绿色SERVO_SIGNAL输入，经缓冲后输出至总线）
  - P5-P10端口：连接多个舵机，共享SERVO_SIGNAL信号

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