# HMI700 硬件设计与联调

## 电源

输入路径：J1 → 1A 保险丝 → SS310-HF 串联反接保护 → 输入 TVS/电容 → LMR36520 → 5V。TSR 2-2433 将 5V 转为主控和屏幕的 3.3V。两套 TMR 1-0511 分别给 RS485 和 CAN 的总线侧供电。

LMR36520 引脚按厂商数据手册连接：1 PGND、2 VIN、3 EN、4 PG、5 FB、6 内部 VCC、7 BOOT、8 SW、9 热焊盘。内部 VCC 只接去耦电容，不用于外部负载。热焊盘连接地并配置热通孔。

反馈电阻为 100kΩ/24.9kΩ，按 1V 基准计算输出约 5.016V；电阻和基准误差仍需纳入实测。15µH 电感在 24V 输入、5V 输出、400kHz 时，理想纹波电流约为 0.66A，2A输出时典型条件理想峰值约2.33A；30V、340kHz、12µH最差组合时约2.51A，故整板预算降到1.7A，选定XAL6060-153MEC：15µH±20%，DCR最大43.75mΩ，饱和电流5.8A（电感下降30%定义），高度最大6.1mm；额定曲线不替代本板温升与负载验证。

主电源芯片额定5V/2A，本版整板连续负载预算≤1.7A（约8.5W），尚待热/负载验证。首版预算限制 3.3V 支路连续负载不超过 1.4A；按该支路 84% 的预算效率和两套隔离电源同时满载时 76% 的预算效率计算，5V 总负载约为 1.63A。这是选型预算，效率不是本板实测值。屏幕最大背光电流尚未有厂商确定数值；若屏幕加主控超出预算，必须调整电源或背光设计。

SMBJ33A 的 33V 工作反向电压高于 30V 开发输入上限，额定脉冲条件下 53.3V 的箝位值低于 LMR36520 的 65V 工作上限。该数值比较不等同于整板浪涌通过；长线输入、TVS 动态响应、走线寄生、电容耐压和保险丝协同均需实测。

输入电解C17选Panasonic EEU-FR1J470（47µF/63V、Ø6.3×11.2mm、P2.5）；屏幕侧C27选EEE-FK0J470R（47µF/6.3V、Ø5mm、最大高度6.1mm），不按通用3D模型5.4mm推定高度。F1选Littelfuse 0451001.MRL，使用Fuse_Littelfuse-NANO2-451_453焊盘。输入端100V/63V额定值及3.3V侧6.3V额定值已记录，极性、纹波、寿命和降额仍需结合温升核对。

## 通信与隔离

RS485：PB10/USART3_TX → ISO1410 的 D；PB11/USART3_RX ← R；PB14 同时驱动 DE 和低有效 RE。PB14 下拉保证复位时为接收态。A 为收发器非反相端，B 为反相端；外部设备的 A/B 命名可能不同，应以电气定义核对。

RS485 的 120Ω 终端默认跳帽开路，只在物理总线端点启用。560Ω 偏置电阻成对 DNP；整个总线只在一处按需要装配偏置。CAN 的 120Ω 终端也默认开路。

CAN：PB12/CAN2_RX、PB13/CAN2_TX。MCU 为经典 CAN，虽然收发器支持更高数据率，本板首版不提供 CAN FD。CAN2 依赖 CAN1 的外设时钟，固件已同时启用。

GND、ISO485_GND、ISO_CAN_GND 为三个不同网络。隔离电源也彼此独立。最弱的隔离器件不是 5kVrms 收发器，而是 TMR 1 的电源隔离及 PCB/连接结构；不应对整板宣传 5kV 隔离。该方案用于低压工业接口的功能隔离，尚未做整板耐压/漏电/爬电验收。

CHASSIS 是屏蔽参考，经 1MΩ 与 1nF 耦合到逻辑地；它不构成保护接地连接。C25明确选KEMET C0805C102KDRACTU（1nF/1kV X7R），不属于安规Y电容。A18给出到金属背板的功能屏蔽参考连接线；保护接地按控制柜设计独立实现。

## 显示和引脚

MCU 使用 FSMC Bank1；数据地址为 `0x60000000`，命令地址为 `0x60020000`。PD11 的 A16 在 16 位总线下对应字节地址位 A17，所以两者相差 0x20000。RA8875 的 RS=0 为数据、RS=1 为命令。

屏幕主机接口采用 GT911 版本公开定义的 34 针接口。旧模块的 31/32 针可能是 SPI 信号，必须检查实物版本后再接入 SDA/SCL。模块 40 针 FFC 为显示板内部连接，不能用其针序替代 34 针主机接口。主机接口的 25/33 针供 3.3V，26 针为并行模式低电平。

RA8875 模组资料中的晶振为 25MHz，固件候选设置系统时钟 62.5MHz、像素时钟 31.25MHz。800×480 的时序需在实物上校核；若供应商更换面板或模组晶振，必须重算。

16 根数据线分别配置 33Ω 阻尼电阻。打样时观察读写、复位和显示边缘的波形，再决定是否调整阻值、总线速度和布局；软件编译不能确认信号完整性。

## USB 与下载

USB-C 的两个 CC 分别配置 5.1kΩ 下拉。VBUS 不给主板供电，主板需要外部 24V。VBUS 通过 68kΩ/100kΩ 分压送 PA9，应用按 GPIO 识别插拔，USB 栈关闭内部 VBUS 感测。D+/D− 通过 ESD 器件接到 PA12/PA11。

USB OTG FS FIFO 使用 288 个 32 位字，低于控制器 320 字的 RAM 资源。当前应用只提供 CDC 状态查询，未实现应用内 DFU。BOOT 跳帽只是维护硬件资源；没有验证 ROM DFU 的枚举和电源条件。当前下载路径为 SWD。USB 使用 ST 示例 VCP 标识作为开发候选，产品发布前需确定正式标识。

## 固件对接规则

默认 RS485 为 115200、8N1，地址 1，功能码 03，从 PDU 地址 0 读取 8 个 Holding Registers。界面显示 R0–R7 原始无符号值。这里不采用“40001”展示编号混用；若设备手册以 40001 表示首寄存器，需要转换到 PDU 地址 0。

本机轮询间隔默认 500ms，可设为 250–2000ms，步进 125ms。单次响应超时 250ms；超过 `max(1500ms, 3×轮询间隔)` 没有合法回包则显示离线。不会把无回包或错误回包视为在线。

CAN 500kbit/s：42MHz PCLK1，预分频 6，1+11+2 时间量子，采样点约 85.7%。当前只诊断标准数据帧 ID 0x180、DLC 8；CAN 应用层需按目标控制器定义。

SPI 参数记录占用本板 Flash 的扇区 0/1，每个扇区 4KiB。记录带格式版本、序号、参数、CRC32 和最后写入的提交字节。保存时写非活动扇区，核对内容后再写提交字节；此策略的软件损坏/中断写入测试已执行，真实掉电测试尚未执行。

## 实板验收顺序

1. 不接屏幕，检查短路、输入极性、保险丝和所有电源轨；18V、24V、30V 分别限流上电。
2. 测量 5V、3.3V 和两套隔离 5V 的启动、纹波、负载阶跃及短路恢复，确认彼此隔离。
3. 使用 SWD 核对 MCU ID、HSE、168MHz 时钟、复位和看门狗。
4. 接经核对的 GT911 屏幕；显示纯色/网格/文字，测边缘触摸、连续触摸、复位及干扰恢复。
5. 连接测试 Modbus 从站，覆盖正常、异常码、错误 CRC、截断、延迟、断线和恢复；再接真实设备映射。
6. 使用第二个 CAN 节点验证收包、总线端点终端、bus-off 和恢复。
7. 验证 USB 两种插头方向、反复插拔、自供电和未供电情况下的电压/反向供电；测试分包 `STATUS` 命令。
8. 保存参数时随机断电，验证旧/新有效记录的选择、Flash 擦写寿命和读回。
9. 最大背光、连续通信和 USB 运行下测试温升；做 0℃/50℃测试和至少 72 小时稳定性测试。
10. 按整机要求制定 ESD、EFT、浪涌、传导/辐射及耐压测试。记录测试等级、布置、样机版本和结果。

屏幕规格/版本、实际控制器协议、封装与结构、PCB 电源回路和返回路径、实板通信、热及 EMC 未关闭前，不将本包作为可直接下单的生产文件。

## PCB 候选与结构

板框 160×100mm，四层；逻辑地、RS485 隔离地和 CAN 隔离地分别在内层与表层铺铜，In2.Cu 增加主系统 3.3V 供电铜面。两套隔离器件两侧设置 3.1mm 的禁止布线/铺铜区域，隔离侧之间另有分隔区；本版仅为功能隔离候选，爬电、过孔、机壳屏蔽线、连接器和污染环境的整体审核尚未完成。

安装孔为 M3、孔径 3.2mm，中心距 150×90mm。显示模组通过独立支架安装，以 34 针线缆接主板；V0.3提供开放柜装背板、前框、压片和绝缘件候选尺寸图；面板防护等级未定义。USB-C 在下边，现场 RS485/CAN 端子在右边。实际插头、线缆弯曲半径、模组支架与器件高度需机械核对。

电源网使用较宽的候选走线，MCU 引脚和信号网按封装进行扇出。4 层板的最终铜厚、介质厚度和制造工艺应由板厂叠层确认，不能从自动布线或 DRC 通过推定 USB/FSMC/电源性能。

## V0.3选型与器件协同复核

所有装配位号已给完整厂商订货号或标准件规范；定制线束和结构件用内部料号与图纸关联。电容、电阻不能仅凭0805/1210互换：MLCC按直流偏压和温度核对有效容值，电阻按功率/耐压核对。C24由未锁定X7R改选TDK 10µF/16V X5R，工作目标仍为室内0..50℃。

TVS选型完成，但浪涌保护协同未实测：SM712在脉冲大电流下的箝位电压须与ISO1410总线绝对最大值、引线寄生和源阻抗联合核对；SMBJ24CA与ISO1042总线容限也须记录波形。当前电路不能因使用了TVS而宣称通过某项IEC等级。若试验超出器件容限，需增加限流/分级保护并重新选型和布板。

输入保险丝正常负载与启动浪涌需按1A快断I²t及温度降额核对。最大亮度冷启动时记录保险丝、D1、电感、U3/U4和电解温度；未知屏幕背光电流可能影响3.3V支路预算。厂商型号确认不等于供应链可用性确认，采购应记录授权来源、日期代码、MOQ和替代料审核。


## V0.3打样前修订

输入C18＋C38..C41五颗2.2µF/100V，C19改为220nF/100V；C32改为10µF/16V X5R。稳压外围及USB布局已调整。每板115件装配、2件DNP、4个裸铜测试点；详细条件计算、未关闭项及首件记录见打样前复核报告和EVT目录。V0.3仍是评审候选，不能仅凭DRC下单。

C31/C35的100nF去耦已移近隔离收发器；C32/C36、D4/D5配套调整。USB电压检测分压R32/R33已移近接口。最终位置以V0.3 PCB及贴装CSV为准。