2.1 转接板

2.1.1 转接板基本功能

由于我们所使用的STM32F401RE所引出的引脚并不能提供我们所需要的全部资源，如GND、3V3等引脚数量不足，使我们难以用杜邦线将全部外设直接搭载在板子上且接线繁琐复杂。所以，我们设计了转接板将电源、接地等资源整合，使其更贴近我们所要实现的功能。同时，可以简化接线，将各个外设模块固定在转接板上，增加四轴飞行器主控的稳定性。

以下展示的内容均为吉祥三宝团队（即本团队）所设计的飞控转接板1.3版本。由于1.1及1.2版本均存在不同程度上的致命性错误，故更新至1.3版本。同时，为了更加优化，1.4版本转接板及2.0版本一体化拓展版均在设计中。

2.1.2 转接板原理图设计

首先，我们统计了各个模块对F401片上外设的需求，并使用CubeMX对TIM、I2C、USART等外设进行了统一调配并确定所用引脚。

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表2-1 外设与IO口分配表

接着，我们根据所需使用的模块绘制了原理图库，并调用各模块根据我们的设计逻辑完成原理图的绘制，实现各个模块的统一同时搭载及协同工作。因为所使用的MCU低频低压的特点，故没有在原理图的设计中过多的考虑电子电路的种种设计原则，仅实现其“转接”的基本功能。

2.1.3 转接板PCB设计

在完成了原理图设计后，我们需要做的就是对原理图中涉及的各种元器件进行封装，并将其合理地排布在PCB上，经过我们组不懈努力的测量及实验下，现将我们的工作进行总结。

2.1.3.1 布局设计

首先，PCB板作为元器件的承载体，需要根据母版（STM32F401RE）的引脚尺寸进行测量，以保证PCB板能够完美地插入母版。同时，出于对将板子上机后的固定问题的考虑，我们决定在PCB的四个角延伸出一部分并进行打孔来作为固定孔。

随后，根据母版的排针的尺寸以及分布间距，我们将两排2*19的排母放置于对应于母版的PCB两侧。随后考虑到四轴飞行器的四个电机位于完全对称的正方形四角，因此我们根据引脚的远近将电机对应的四组排针分别放置在PCB的四角，效果如图。

其次，考虑到GY86与蓝牙两个模块是仅需板载的，无需与其他板子其他实体有连接，同时考虑到对称美，我们将其放在PCB板的水平中心线上，并于电机排针垂直对齐。

由于我们选择的接收机有六个通道，因此需要六组完全一样的排针，所以我们将其统一放置在PCB板底部边缘，具体如图。随即考虑到美观，我们将供电模块放置在其对应的底部另一边，效果如图。

最后对OLED的显示考虑到对称美和方便查看显示器的内容，将其放置在PCB顶部中央，效果如图。

2.1.3.2 布线设计

由于Altium Designer的自动布线已经十分强大，同时我们的板子相对来说还是比较简单，因此布线我们直接采用了Altium Designer的自动布线功能，同时，由于3V3的电源线的负载比较多，因此我们对其的规则进行适当的修改：

l 过孔的布线的直径大小为16-28mil

l 布线的直径为10mil

l 电源的布线适当增大为20mil

2.1.3.3 覆铜设计

以上设计完成后，框选整块PCB板进行铺铜，网络名称改为GND，并勾选去除死铜选项后再次铺铜即可完成。