DIY小四軸之電路設計（三）
上次我們分析過空心杯電機的驅動、基本傳感器的電路配置，下面我們來聊聊2.4G通信電路和最小系統
五、2.4G通信電路
飛行器必須要和外部通信，比如和手柄通信，常用的通信手段有2.4G通信、藍牙通信等等。2.4G通信的解決方案有兩個，一個是直接在四軸上做一個排針接口，然後接入某寶上可以輕鬆買到的2.4G模塊。
另一個方案是將2.4G通信電路直接開在飛行器電路板上面，當然這個方案略顯複雜，可能不適合新手，不感興趣的可以跳過去看後面。這裏介紹一款Si24R1的2.4G通信芯片。
Si24R1數據手冊: https://wenku.baidu.com/view/13e8aa404128915f804d2b160b4e767f5bcf8004.html.
Si24R1是一款工作在2.4~2.5GHz 世界通用ISM 頻段、專爲低功耗無限場合設計，集成嵌入式ARQ基帶協議引擎的無線收發器芯片。工作頻率範圍爲2400MHz—2525MHz，共有126個1MHz的帶寬的信道。
它與單片機之間通過SPI通信，之所以選擇SPI通信，是因爲它比IIC和USART等通信方式都要快，畢竟通信模塊本身就需要去傳輸大量信息。其引腳定義如下圖：
爲了方便理解，我們對照一個已經成型的電路圖來講解。
中間的芯片是Si24R1芯片，下面的Y2是一個四引腳16MHz的晶振，左側出來的部分是天線配置電路，左下角是電源轉換電路，我們一個部分一個部分地來看。
首先是電源轉換電路，是通過R10和R11兩個0值電阻將RF_3V3和3V3連在一起，將RF_GND與GND連在一起，0值電阻就是沒有電阻，作用是方便調試，只要將電阻焊上去整個2.4G射頻電路才啓動。
其次是Si24R1芯片的SPI部分，正常的SPI通信至少需要四根線：
(1)SDO/MOSI – 主設備數據輸出，從設備數據輸入;
(2)SDI/MISO – 主設備數據輸入，從設備數據輸出;
(3)SCLK – 時鐘信號，由主設備產生;
(4)CS/SS – 從設備使能信號，由主設備控制。
這裏分別對應上面的4、5、3、2號引腳，這些引腳需要被接在單片機設定好的引腳上面。
其次是CE引腳，它的作用是選擇芯片的收發模式。然後是IRQ引腳，它的作用是接收中斷信號，如果單片機代碼寫得比較好，可是嘗試使用中斷去控制芯片，通信速度會快很多。
其次是VDD和VSS，分別代表電源正極和負極，電源正負極之間需要接濾波電容，不同大小的濾波電容可以過濾掉不同頻率的交流分量。
其次是XC2和XC1是晶振接口，爲什麼這個芯片明明接了SCLK，有了時鐘信號，還需要晶振呢？這是因爲SCLK是針對於SPI通信協議來說的，它統一了單片機和芯片ARQ引擎之間的時間關係；而這個晶振提供的時鐘信號是針對內置的射頻電路包括FSK調製器和解調器使用的，它統一的是模塊和模塊的天線、調製解調部分的時間關係。
言歸正傳，四腳無源晶振是有極性的，OSCO-XC2，OSCI-XC1這個關係不能顛倒。兩個電容（負載電容）的作用是把電能轉換成其他形式的能。如果沒這兩個電容的話，振盪部分會因爲沒有迴路而停振。具體的需要去了解晶振電路。
再向後看就是天線部分，這個部分建議大家直接參考Si24R1的數據手冊，裏面有一個最基本的配置電路。具體天線電路設計到更深層的射頻電路知識，我也不是很瞭解。
六、單片機最小系統
現在我們有了電機驅動電路作爲飛行器的翅膀、有了傳感器配置電路作爲飛行器的眼睛、有了電源電路作爲飛行器的心臟，有了2.4G射頻電路作爲遙控器通信的手段，下面我們需要給飛行器安裝一個大腦。
單片機作爲一個控制系統，是四軸飛行器的大腦，我們需要把大腦給搭建好，隨後才能去控制周圍的電路。
單片機說簡單點，本質上不就是這個芯片嘛，我們需要設計一個電路來驅動這個芯片。驅動這樣一個芯片，外圍電路得滿足四種基本需求：電源、復位、時鐘、調試接口。恰好滿足這四種功能的單片機電路，稱之爲單片機的最小系統。當然這部分需要參考的自然是我們的芯片手冊，下面我們以STM32C8T6爲例，來分開講一下這四種電路是怎樣的。
1.電源：單片機一般都是3.3v供電
這裏介紹幾種常用的引腳字符：
VCC：C=circuit 表示電路的意思, 即接入電路的電壓
VDD：D=device 表示器件的意思, 即器件內部的工作電壓;
VSS：S=series 表示公共連接的意思，通常指電路公共接地端電壓
VDDA，VSSA是模擬部分的電源，A=Analog，爲所有的模擬電路部分供電，包括：ADC模塊，復位電路，PVD（可編程電壓監測器），PLL，上電覆位（POR）和掉電覆位（PDR）模塊，控制VBAT切換的開關等。即使不 使用ADC功能，也需要連接VDDA。
VDDA的電壓的精確度直接影響到ADC的精確度。所以在一些比較專業的設計中呢，VDDA通常是通過一個精準3V3芯片來供電的，在這裏我們不需要ADC功能特別準確，所以我們就用兩個濾波電容，意思意思就可以了。
2.時鐘電路：
一般的晶振都是應該去設計外部容抗匹配，如下如所示：
三個引腳的晶振其實是把兩個電容集成到裏面去了，晶振兩端的引腳就是晶振引腳，中間的引腳是地線，外部不需要另外接匹配電容了。
3.啓動與復位
單片機啓動的模式有三種，是由單片機BOOT0和BOOT1兩個引腳上的電平決定的，三種模式如下：
| BOOT0 | BOOT1 | 啓動模式 |
|---|---|---|
| 低電平 | 低或高 | 從主閃存存儲器啓動 |
| 高電平 | 低電平 | 從系統存儲器啓動 |
| 高電平 | 高電平 | 從內置SRAM啓動 |
（1）用戶閃存 ： 芯片內置的Flash，正常的工作模式。
（2）SRAM： 芯片內置的RAM區，就是內存，可以用於調試。
（3）系統存儲器： 芯片內部一塊特定的區域，芯片出廠時在這個區域預置了一段Bootloader，就是通常說的ISP程序。這個區域的內容在芯片出廠後沒有人能夠修改或擦除，即它是一個ROM區。啓動的程序功能由廠家設置。
我們通常用前兩種啓動模式，所以只需要讓BOOT1總是置爲低電平；而BOOT0是可變的就可以了。
4.調試接口一般有SWD和JTAG接口，當然如果想用USART1也是可以的，把對應IO口用排母接出來可以了，具體的內容查詢STM32對應的芯片手冊。
電路的設計到這裏就結束了，以後會看個人情況來更新STM32平臺上的代碼部分。歡迎留言交流，如有不對之處，懇請指出。