Материнская плата 3D принтера на основе МК STM32F401RC

Добрый день всем, кто это читает. Речь пойдет о проекте Halcyon.

После создания своей первой материнской платы на основе серии STM32F4, ко мне пришло некоторое понимание, что дальнейшее движение в этом направлении должно идти в сторону как универсализации (была создана еще одна плата, не освещаемая здесь, с поддержкой GRBL), так и расширения возможностей, в том числе на будущее, а так же в сторону исключения модульности.

И вот, родилась еще одна плата, довольно скромная по сегодняшним меркам, но тем не менее полностью покрывающая мои потребности как для 3D печати, так и для ЧПУ фрезера (и лазерного гравера в будущем, когда то же время должно появиться ?).

Так это чудо выглядит сверху:

А так снизу:

Итак, посмотрим, что же у нас тут есть :

- За основу выбран STM32F401RC контроллер с 256 Кб флеша и 64 Кб ОЗУ, с тактовой частотой 84МГц. Он выбран за количество портов ввода-вывода, достаточную для Core-XY производительность и, конечно-же, свою замечательную цену (на данный момент можно купить дешевле 100 рублей).

- Питание переведено с модульного исполнения на полностью распаянное на основной плате. Приходящие 24В преобразуются в 12В преобразователем на базе LM2596, а те, в свою очередь, в 5В и 3.3В на базе уже линейных преобразователей. Конденсаторов по всем цепям питания насыпано от души.

- Драйверов можно подключить до 5 штук, есть поддержка управления по UART.

- Как и в UNI версии платы на базе BlackPill, есть выбор для подключения силовых исполнителей: голый TTL сигнал для лазера или твердотельного реле нагревателя стола, PWM выход через мощный силовой мосфет IRLS3034 (который способен протащить через свой затвор под 200А) для 24В нагревателя или коллекторного шпинделя, аналоговый RPM 0-10В для шпинделей с соответствующим управлением.

- Нагреватель экструдера, а так же оба управляемых вентилятор, питаются через мосфеты IRLR024. Для каждого из вентиляторов отдельно можно выбрать питание 12/24В джамперами.

- 5 входов для концевых выключателей с выбором напряжения питания (5В, 12В). Входы опторазвязаны.

- Разъем PROBE для подключения датчиков автоуровня / длины инструмента (с опторазвязкой входного и выходного сигналов). BL-Touch - одна из тех причин, почему я и городил новую плату. Вот такое отклонение я получил для самого дешевого 3D-Touch клона после подбора резистров в цепях входной и выходной опторазвязки датчика:

- Разъем FILAMENT для подключения датчика филамента (с опторазвязкой). И тут у меня есть вопрос к тем, кто уже собирал самодельные датчики филамента:  магниты + датчик Холла или щелевой отпрон ?

- Возможность реализовать автоотключение внешним реле через сигнал PS_ON (опторазвязан, с открытым коллектором).

- Для подключения терморезистора хотэнда резистор верхнего плеча выбран 1 КОм, для стола стандартные 4.7 КОм. Так температура хотэнда измеряется стабильнее.

- На дополнительные разъемы EXP1 и EXP2 выведены интерфейсы SPI, UART, I2C для подключения внешних устройств. Плата протестированна с модулями дисплеев RepRap Discount Smart Controller и MKS MINI12864 V3. Для GRBL через эти разъемы протестировал поддержку чтения G-кода с карты, в будующем буду пилить полноценный I2C кейпад.

- Прошивка как через DFU, так и через разъем SWD на плате.

- EEPROM симулируется из внутреннего флеша как для Marlin, так и для GRBL. Я не вижу очевидных причин ставить внешнюю микросхему с учетом частоты записи в EEPROM, в таком режиме флеш можно будет затереть только через сотню-другую лет.

Работа на Marlin 2.1.2.1 протестированна на реальном Core-XY. На GRBL протестированно еще не все, банально не хватает времени, но самое не очевидное с точки зрения работы было протестированно еще на этапе сборки прототипа на девборде.

Для чего собственно это здесь: может, кто то сможет извлечь из этого самопала что то полезное, а может, кто то подскажет интересные идеи.

P.S.

Сделав первые робкие шаги на этом поприще, я уже посматриваю в сторону F407 в корпусах QFP-100. Банально большее количество портов даст возможности нарастить количество драйверов ШД (сколько достаточно ? мне видится 6 штук достаточным для любого варианта развития событий, а какие варианты можете предложить вы ?), количество аналоговых входов (мне бы хотелось изобразить что то вроде 3 обычных + 1 под PT100/PT1000), количество выходов под нагреватели/вентиляторы (опять таки, сколько ? я никогда не пробовал несколько экструдеров/нагревателей), в том числе под нагреватель активной термокамеры. Плюсом F407 даст двухкратный прирост голой производительности и количества флеша.