【技术分享】适合工控机的高速TF读卡器，是这样设计出来的！

前段时间，帮朋友设计了个小玩意。需求比较简单，就是用STM32模拟读卡器，通过TF卡读写一些文件，然后再有一些别的功能就可以了。

 

当时我觉得，这个不难啊，之前做过类似的东西。如果你看过我之前写的关于STM32的USB的那几篇文章，复杂了不敢说，鼠标、键盘、读卡器这些还是玩过的。

 

对成本不算太敏感，于是翻了翻手里还有什么库存，选了个STM32F4的芯片，USB选用芯片上的USB全速2.0接口，SDIO接口驱动TF卡，再加上其它的一些外设。画板子加焊接，加调程序，业余时间搞的，两周不到弄完了。

 

USB写入的时候，速度能到800KB左右。朋友说了，操作的都是几十KB的小文件，所以我感觉够了。

 

于是寄过去后，安心摸鱼…

 

哪知道，朋友那边收到后测了一下说不好用！！！

(⊙o⊙)纳尼？

 

需求没有沟通清楚

 

电话沟通一番，终于搞清楚了。他之前说文件大小只有几十KB，但是数量多，可能有几十个。而且这个读卡器接入的不是我们常用的电脑，是一种工业上用的机器，可以理解为特制的工控机。显示器也不是常用的显示器，只能显示几个特定的界面。而读卡器接入工控机后，工控机会一次性把TF卡里的文件全都拷入机器内部的存储空间，这个时间不能太长，太长的话会被判别为读卡器故障。

 

那几十个文件的拷入时间预计有几十秒，太慢了….

 

我晕，最烦这种事前需求不说清，事后来补充的….

 

方案调整+第三方工具验证

 

改方案吧，USB2.0全速就不行了，要换成高速。

简单说下USB2.0支持的三种传输速度：

1、低速模式，1.5Mbps，换算成字节：187KB/S；

2、全速模式，12Mbps，换算成字节：1.5MB/S；

3、高速模式，480Mbps，换算成字节：60MB/S，实际不超过25MB/S。

 

STM32F407虽然支持高速模式，但是不能独立工作，需要外接一个高速的USB PHY芯片，这里选的是USB3300。它是美国microchip公司生产的一款高速USB PHY芯片，外设简单，价格合适，主要是资料多~~~

 

既然想要速度快，USB的差分线也要注意下，要考虑90Ω的阻抗匹配。祭出我的工具：华秋DFM

 

 

找到工具里的阻抗计算，打开，输入线宽与间距，算出阻抗：

 

 

再来一遍：导入PCB、布局、布线、铺铜、调整丝印，因为相比上一次做了一些改动，所以尽量用HQDFM工具检查一遍，避免出现一些问题。

 

 

导入GERBER文件后，直接“一键DFM分析”，还是比较省事的，综合评分92，凑合吧。有警告的那几项挨个看一下，确认没问题，就可以送出打…

 

等下，他们又新添了个小工具：字符上焊盘分析。

有点意思，试一下…还真有点小问题：

 

 

改一下，发出制板。等待的这几天，调整了下程序。两个地方，一个是MSC_MEDIA_PACKET，默认是512，改大一些，另外就是堆栈，也改大一些，否则速度上不去。

 

 

项目干货资料下载

 

最后，因为涉及到朋友的利益，工程源文件就不分享了，分享一下华秋DFM软件的下载链接。
 

 

华秋DFM下载地址（需在电脑端打开）：https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_fsylt.zip

你也可以通过软件web版登录快速体验：https://dfm.elecfans.com/viewer/?from=fsylt