西电微控2026——整体验收（接线部分）

zhg344

490人浏览 · 2026-05-14 20:35:24

zhg344 · 2026-05-14 20:35:24 发布

智能垃圾桶系统接线说明

开源地址见往期文章，是同一个仓库，在final文件夹下

注意事项参考这里

本文由deepseek v4辅助完成，总结接线这种任务甚至用不到1M上下文哈哈

值得一提的是，NUCLEO-F411这个开发板如使用USART2，需在背面短接两个焊点，请自行搜索

系统整体通信架构

[Android 上位机] <--USART2 115200--> [STM32F411RETx] <--USART1 115200--> [FPGA Artix-7]
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                                        USART6 115200
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                                       [L610 4G Cat1] --> 华为 IoT 云平台
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                              I2C1 ── TCS34725 颜色传感器
                              I2C3 ── VL6180 ToF 测距传感器

一、MCU (STM32F411RETx) 引脚接线表

1.1 与上位机通信 — USART2

MCU 引脚	方向	连接对象	说明
PA2 (USART2_TX)	输出	Android 主板 UART RX	115200 8N1，无流控
PA3 (USART2_RX)	输入	Android 主板 UART TX	同上
GND	—	Android 主板 GND	共地

Android 端默认串口设备为 /dev/ttyAMA3，协议为文本行命令，以 \r\n 结尾。

1.2 与 FPGA 通信 — USART1

MCU 引脚	方向	连接对象 (FPGA 引脚)	说明
PA9 (USART1_TX)	输出	FPGA uart_rx (J16)	115200 8N1，MCU 发 → FPGA 收
PA10 (USART1_RX)	输入	FPGA uart_tx (J15)	115200 8N1，FPGA 发 → MCU 收
GND	—	FPGA GND	共地

协议为单字母命令 + 参数：Q 查询距离，Axxx 舵机1角度，Bxxx 舵机2角度，FPGA=<raw> 透传。FPGA 响应格式：R=?（距离状态），S1=???（舵机1），S2=???（舵机2），E=??（错误），ERR（命令错误），RDY（就绪）。

1.3 与 L610 物联网模块通信 — USART6

MCU 引脚	方向	连接对象	说明
PC6 (USART6_TX)	输出	L610 UART RX	115200 8N1
PC7 (USART6_RX)	输入	L610 UART TX	同上
GND	—	L610 GND	共地

L610 需单独供电（3.8V~4.2V，推荐 4V/2A）。MCU 通过 AT 指令控制 L610 拨号 (AT+MIPCALL=1) 并连接华为 IoT 云 MQTT。

1.4 TCS34725 颜色传感器 — I2C1

MCU 引脚	连接对象	说明
PB6 (I2C1_SCL)	TCS34725 SCL	100kHz，需 4.7kΩ 上拉到 3.3V
PB7 (I2C1_SDA)	TCS34725 SDA	同上
3.3V	TCS34725 VCC	传感器供电
GND	TCS34725 GND	共地

I2C 从机地址：0x29（7-bit）。传感器 LED 引脚接 3.3V 通过限流电阻（或不接）。

1.5 VL6180 ToF 测距传感器 — I2C3

MCU 引脚	连接对象	说明
PA8 (I2C3_SCL)	VL6180 SCL	100kHz，需 4.7kΩ 上拉到 3.3V
PC9 (I2C3_SDA)	VL6180 SDA	同上
3.3V	VL6180 VCC	传感器供电
GND	VL6180 GND	共地

I2C 从机地址：0x29（7-bit）。SHUTDOWN 引脚接 3.3V（不关断），GPIO1 可不接。

1.6 板载外设

MCU 引脚	外设	说明
PA5	LD2 (LED)	板载 LED，收到命令时翻转
PC13	B1 (按键)	板载按键，下降沿触发

二、FPGA (Artix-7 XC7A35T-FTG256-2) 引脚接线表

约束文件位置：fpga/fpga.srcs/constrs_1/new/1.xdc（实际使用的约束文件，已通过综合+实现+生成比特流验证）

注意：fpga/constraints/fpga_io_template.xdc 是模板文件，里面大部分引脚为 <PIN> 占位符，不能直接使用。实际引脚以 1.xdc 为准。

全局约束参数：所有端口 IOSTANDARD = LVCMOS33，输出端口 DRIVE = 12，SLEW = SLOW。

全引脚速查表：

FPGA 引脚	端口名	方向	连接外部设备	功能
D4	clk	输入	50MHz 晶振	系统时钟
T9	rst_n	输入	复位按键 + 上拉	复位（低有效）
J16	uart_rx	输入	STM32 PA9	MCU→FPGA UART
J15	uart_tx	输出	STM32 PA10	FPGA→MCU UART
B10	hcsr04_trig	输出	HC-SR04 Trig	超声波触发脉冲
B9	hcsr04_echo	输入	HC-SR04 Echo	超声波回波
C4	servo1_pwm	输出	舵机1 信号线	50Hz PWM
C6	servo2_pwm	输出	舵机2 信号线	50Hz PWM
P9	busy	输出	LED (限流→GND)	测量忙指示

2.1 系统时钟与复位

FPGA 端口	方向	FPGA 引脚	连接对象	说明
clk	输入	D4	50MHz 有源晶振输出	系统主时钟，周期 20ns
rst_n	输入	T9	复位按键 + 上拉电阻到 3.3V	低电平有效，按键按下时接地

2.2 UART 通信（与 STM32 MCU）

FPGA 端口	方向	FPGA 引脚	连接对象	说明
uart_rx	输入	J16	STM32 PA9 (USART1_TX)	115200 8N1，FPGA 收 ← MCU 发
uart_tx	输出	J15	STM32 PA10 (USART1_RX)	115200 8N1，FPGA 发 → MCU 收
GND	—	—	STM32 GND	共地

2.3 HC-SR04 超声波传感器

FPGA 端口	方向	FPGA 引脚	连接对象	说明
hcsr04_trig	输出	B10	HC-SR04 Trig 引脚	FPGA 发出 10μs 触发脉冲
hcsr04_echo	输入	B9	HC-SR04 Echo 引脚
—	—	—	HC-SR04 VCC → 5V 电源	传感器供电
—	—	—	HC-SR04 GND → FPGA GND	共地

2.4 舵机 ×2

FPGA 端口	方向	FPGA 引脚	连接对象	说明
servo1_pwm	输出	C4	舵机 1 信号线（白/黄）	50Hz PWM，500~2500μs 脉宽 → 0~180°
servo2_pwm	输出	C6	舵机 2 信号线（白/黄）	同上
—	—	—	舵机 VCC（红）→ 外部 5V~6V 独立电源	不可从 FPGA 板取电，每个舵机堵转电流可达 1A
—	—	—	舵机 GND（棕/黑）→ FPGA GND	共地