Marlin на стероидах. Часть первая, выбор платформы и проектирование.

История про Marlin, STM32F407VET6 и волшебный сизый дым. Начало.

Сапожник без сапог

У меня есть две платы на STM32, на обеих успешно запущен Marlin и ни одну из них я не могу использовать в своем принтере. Минималистичная синяя таблетка на STM32F103C8T6 страдает от недостатка ног, а жертвовать комфортом во имя прогресса как-то не хотелось. MKS Robin этого недостатка лишена, но ее экран не помещается в раму принтера.

Вот и получается, что результатом бессонных ночей, потраченных на дружбу Marlin и STM32, является чувство глубокого морального удовлетворения, а принтер так и продолжает работать на 8-ти битной MKS Gen L.

В англоязычном мире есть устойчивое выражение “you have to eat your own dog food”, поэтому, вооружившись длинным списком претензий к MKS Robin, я сел проектировать плату, которую смогу поставить в свой принтер.

Выбор платформы, хотелки и проектирование

Конкурс главную роль выиграла “черная” STM32F407VET6 (10$), обойдя прежнюю фаворитку на STM32F103RET6 (7$). За дополнительные 3 доллара F407VE предложила больше ног, мегагерц, слот для SD карты, 4КБ памяти с питанием от батарейки и возможность использовать в сиквеле “черную” STM32F407ZET6 (14$) с минимальными доработками программной части.

Хотелки

• фабричное производство платы, т.к. при таком количестве мелких дорожек и переходных отверстий травление в домашних условиях выйдет дороже из-за большого количества брака
• самостоятельная сборка. Я искренне восхищаюсь джедаями паяльника, способных вручную паять SMD элементы 0402, но для моих дрожащих рук типоразмер 0603 - это уже подвиг
• умеренная цена и детали из ближайшего магазина (ЧИП и ДИП в трех кварталах), сочетаются так себе, но хотеть-то можно
• поддержка трех основных экранов - 2004 smart, full graphic smart и MKS Mini 12864
• всего и побольше
  
  

И что из этого получилось

• размеры платы: 100x81мм
• двухсторонний монтаж
• питание 12 или 24 вольта, один вход на все
• 5 шаговых двигателей
• 4 аналоговых датчика температуры - стол, два хотенда, термокамера
• 3 нагревателя - стол и два хотенда, в идеале хотелось получить возможность подключать стол 200x200 с питанием от 12 вольт непосредственно к плате, без внешнего силового модуля
• 6 концевиков
• 4 управляемых вентилятора с выбором (общим для всех) напряжения 12/5 (или 24/5, если плата запитана от 24 вольт)
• 2 разъема для сервоприводов с выбором (общим) напряжения питания 5/3.3, ШИМ сигнал всегда 3.3 вольта
• стандартные EXP1/EXP2 разъемы
• 2 SPI разъема
• I2C разъем и I2C EEPROM
• опциональные COM порт и USB порт, можно использовать и разъемы на плате с MCU
• целая одна свободная GPIO нога для безграничного полета фантазии
  
  

Из пункта “всего и побольше” не поместились

• светодиодная индикация нагрева стола и хотендов, попробую найти для нее место в следующей ревизии
• RMII разъем для подключения к сети, для него катастрофически не хватает ног
• выводы ног, задействованных под кнопки, диоды и SPI flash на плате с MCU
  
  

Производство плат заказал у PCBWay, т.к. зеленая паяльная маска ультрабюджетных плат от JLCPCB дисгармонировала с благородным черным цветом платы с STM32F407VET6. Приятным сюрпризом оказалась разовая скидка в 5$, что как раз соответствует стоимости изготовления 10-ти плат.

Вопросы без ответов

К аппаратной части есть изрядное несколько вопросов, ответы на которые можно получить только опытным путем.

• справятся ли дорожки и полевой транзистор с нагрузкой, создаваемой нагревателем стола
• справятся ли мелкие (SOT-23) полевые транзисторы с нагрузкой от вентиляторов
• как будут работать полевые транзисторы паре с буферными элементами для согласования уровней (у буферного элемента при питании от 5в пороговое значение 3.5в, а MCU выдает только 3.3в)
• хватит ли мелких клемм (шаг 3.5мм) для проводов нагревателей хотендов
  
  

К програмной части вопросов еще больше - в Marlin добавлен новый HAL_STM32, использующий новые библиотеки STM32 Core, а синяя таблетка и MKS Robin использовали HAL_STM32F1 и библиотеки libmapple.

Продолжение следует...