設計您自己的USB MicroSD讀卡器PCB

老實說，我還是用帶32GB microSD卡的MP3播放器。我大部分時間都在跑步，我最不需要做的就是把手機扔到街上，看著屏幕碎裂，于是就有了30美元的MP3播放器。這也意味著我需要一個USB microSD讀卡器來關閉存儲卡上的音樂。

這些卡不局限于MP3播放器，它們還為單板機提供附加內(nèi)存，比如樹莓派。具有諷刺意味的是，在許多筆記本電腦中都找不到這些卡的適配器，你必須在手機中交換卡，并使用USB端口訪問數(shù)據(jù)，所有這些都是在卡和計算機內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)的。在這篇文章中，我將展示如何設計一個簡單的USB MicroSD讀卡器，以便在多個MicroSD卡之間輕松地進行數(shù)據(jù)傳輸。

如果計劃繼續(xù)執(zhí)行此項目，則需要在中創(chuàng)建一個空白項目Altium設計師 ?開始吧。我將這個項目命名為“usbtomicrosd.PrjPcb”，并添加一個空白示意圖。

這個項目不太復雜，如果圖紙足夠大，所有必需的元件都可以放入一個原理圖中。您可以在下面看到這個讀卡器的原理圖。

圖1.USB MicroSD讀卡器示意圖。

原理圖中值得注意的部分包括：

• U1:AU9331 USB數(shù)字讀卡器IC

• U2:PRTR5V0U2X ESD保護二極管

• U7: LM1117MPX-3.3/NOPB從USB電源獲得3.3V電源電壓。

• U8：I2C串行EEPROM(FT24C08A-USR-T型 )

• J1：USB Type-A陰性連接器

• J5：MicroSD連接器

訪問這些組件的最簡單方法是使用制造商零件搜索面板在里面Altium設計師 ? .

為了避免設計過于混亂，我在多個網(wǎng)絡上使用了網(wǎng)絡標簽。在這個設計中，我們有單端網(wǎng)絡和差分網(wǎng)絡的USB信號。因此，我們需要用后綴“_P”和“_N”正確命名差分網(wǎng)絡，以分別定義差分對網(wǎng)絡的正端和負端；您只需遵循原理圖符號J1中的連接名稱即可。接下來，我們需要在對中的每個網(wǎng)絡上放置一個差分對指令。我用了一個籠統(tǒng)的指令來做這個（見圖2以下）

圖2.定義差分對

最后，在完成的原理圖中，U1上還有一些未使用的管腳。為了防止ERC錯誤，我們需要將這些管腳標記為No ERC。單擊鼠標右鍵并選擇“Generic No ERC”或按鍵盤上的“P”“V”“N”。然后，可以單擊未使用的端號來抑制原理圖中的任何錯誤。

圖3.定義無ERC管腳。

除了這兩個點外，示意圖中的其余管腳可以按中所示進行接線圖1沒有更多的工作。一定要按上面所示的方式放置網(wǎng)絡名稱，因為這樣可以使示意圖更容易直觀地看到?，F(xiàn)在，我們可以開始研究PCB布局 .

在開始新布局之前，最好定義層堆棧，創(chuàng)建任何所需的阻抗配置文件，并設置設計規(guī)則。前兩個點可以在層堆棧管理器中一起完成。我們需要為USB數(shù)據(jù)線匹配90歐姆差分阻抗/50歐姆單端阻抗。USB差分信號將放在頂層，并將參考第2層（GND平面）。如果你想知道你怎么做這個過程，t看看這個博客，我經(jīng)歷了這個過程圖4下面顯示了該板中使用的堆棧。

圖4.USB MicroSD讀卡器的層疊。

如果你瀏覽我上面鏈接的博客，你也會看到如何為USB差分對設置路由規(guī)則。Altium Designer中的這一特性確保您的阻抗保持在設計限制范圍內(nèi)。您需要修改的所有設計規(guī)則都可以在PCB規(guī)則和約束對話框中訪問（打開設計→ 規(guī)則菜單）。在這里，需要修改的兩個重要約束是：

• 電氣→ 間隙

• 路由→ 差分路由對

一旦設置了設計規(guī)則，就可以將原理圖數(shù)據(jù)導入到新的PCB布局中開始整理部件。在這里，我們沒有任何特定的外形尺寸，所以你可以設置一個適合你的尺寸。如果您發(fā)現(xiàn)電路板尺寸太大或太小，您可以隨時更改。

導入組件后，就可以開始在組件之間路由連接了。單擊圖標以交互方式路由連接或按“Ctrl W”鍵盤（注意：無論哪個層處于活動狀態(tài)，跟蹤都將從該層開始）。我不會顯示每個跟蹤的路由，因為這個板的過程相當簡單。但是，我將使用一個有用的布線特性來通過布局中的幾個狹窄空間進行布線。

如果你看下面，你會看到一個地方，USB差分對無法通過一個間隙，要么迫使組件移動，要么迫使一條奇怪的路徑到達目的地。這種挫敗感在差分對路由過程中更可能發(fā)生，因為這些對占用了空間。你可以使用可視化間隙邊界查看現(xiàn)有對象定義的禁止通行凈空區(qū)域的適用間隙規(guī)則。按Ctrl W可在布線時打開和關閉該功能。

圖5.在布線過程中可視化間隙邊界。

一旦你移除了所有未連接的網(wǎng)絡（除了PWRpower信號），我們就可以用多邊形連接它們。選擇Place/Polygon Pour或按“P G”并繪制GND多邊形區(qū)域。雙擊多邊形打開“屬性”窗口，將多邊形的網(wǎng)絡名稱設置為GND，然后選中“移除死銅”。最后，對power層上的power多邊形執(zhí)行相同的操作。然后你可以看到所有未連接的老鼠巢穴電線都被移除了。

圖6。通過添加多邊形澆鑄完成電路板。

完成布局后，最好運行一個DRC來檢查布局和布線期間未啟用的任何設計規(guī)則。