# 天空星-筑基学习板

**Repository Path**: lcsc/fdb

## Basic Information

- **Project Name**: 天空星-筑基学习板
- **Description**:  天空星·筑基学习板是一款专为STM32天空星核心板（其他天空星也支持，只是暂不提供教程和例程支持）设计的全能型扩展平台，旨在提供从初学者到工程师开发的硬件支持。是嵌入式全栈开发的理想演练场。
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 7
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-12-27
- **Last Updated**: 2025-12-30

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

![实物图](./99_docs/images/introduction_20251225_211458.png)

# 🛠️ 天空星·筑基学习板 | 资源导航

| 📦 硬件资源               | 🔗 传送门                                                     | 📝 说明                           |
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| **🚀 天空星·筑基学习板**  | [**点击购买**](https://lckfb.com/project/detail/lckfb-skystar-fdb?param=baseInfo) | 天空星·筑基学习板，官方正品      |
| **🖥️ 2.0寸屏幕扩展板**    | [**点击购买**](https://item.szlcsc.com/56199684.html)        | 2.0寸屏幕扩展板，SPI接口，带触摸 |
| **🔌 立创·DAPLink仿真器** | [**点击购买**](https://item.szlcsc.com/56199685.html)        | 配套 DAPLink，下载调试学习用     |

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| 📚 软件与文档     | 🔗 传送门                                                     | 📝 说明                           |
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| **📖 在线文档**   | [**Wiki 教程**](https://wiki.lckfb.com/zh-hans/fdb/introduction.html) | 入门教程(**还不全，等待更新**)   |
| **💻 代码仓库**   | [**Gitee 源码**](https://gitee.com/lcsc/fdb)                 | 配套例程(**还不全，等待更新**)   |
| **⚙️ 硬件全开源** | [**OSHWHub**](https://oshwhub.com/li-chuang-kai-fa-ban/tian-kong-xing-zhu-ji-xue-xi-ban) | **原理图** 和 **PCB** 【全开源】 |

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# 天空星·筑基学习板 仓库说明

| 文件夹目录                                 | 资源类型         | 适用人群                                 | 内容详细说明                                                 |
| :----------------------------------------- | :--------------- | :--------------------------------------- | :----------------------------------------------------------- |
| 📂 **[0_example](./0_example)**             | **功能性例程**   | 有基础的用户，至少会安装环境及编译下载。 | 包含各外设独立测试工程。**工程兼容性：** 尽量一个工程同时支持 Keil MDK、VS Code+EIDE、CLion。提供单个工程的压缩包及预编译固件（暂定）。 |
| 📂 **[1_tutorial-code](./1_tutorial-code)** | **教程配套代码** | 初学者或想查缺补漏的用户                 | 严格对应教学文档的实验代码。*注： **目前教程处于起步阶段，初学者建议关注后续更新。** 请配合该wiki页面使用:[https://wiki.lckfb.com/zh-hans/fdb/](https://wiki.lckfb.com/zh-hans/fdb/) |
| 📂 **[99_docs](./99_docs)**                 | **技术文档**     | 全体用户                                 | 存放图片，部分数据手册，说明文档等。                         |

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# 天空星·筑基学习板 简介

天空星筑基学习板是一款专为STM32天空星核心板（其他天空星也支持，只是暂不提供教程和例程支持）设计的全能型扩展平台，旨在提供从初学者到工程师开发的硬件支持。在电源架构上，它具备8V~24V宽压输入、5V/5A大功率输出（持续工作需要加强散热）及双路隔离电源，集成电压电流监控。通信方面，板载以太网PHY、隔离CAN与RS485接口，支持从TCP/IP到工业总线的全方位连接。针对运动控制与感知，底板集成了双路直流电机、静音步进电机驱动及外部步进电机接口(共阳极光耦)，配合六轴IMU、温湿度传感器及高精度RTC，完美适配各类场景的评估测试。此外，还板载了音频编解码芯片(ES8388)、RGB灯及丰富的IO扩展资源，通过巧妙的拨码开关冲突管理，实现了在有限引脚下的极致资源复用，是嵌入式全栈开发的理想演练场。

![资源标注图](./99_docs/images/202512271535.jpg)

> [!important]
>
> 本底板只适用于两个40P排针向下焊接的天空星，如果你以前买的天空星核心板不小心把排针焊接到正面了，那是无法兼容本底板的。不过我们首批推出的筑基学习板会搭配焊接好排针的天空星，所以这个问题也不是问题了。

**天空星·筑基学习板-硬件资源罗列及简介：**

|      类别      |         功能         |                        核心元件/芯片                         |                          接口/规格                           |                             备注                             |
| :------------: | :------------------: | :----------------------------------------------------------: | :----------------------------------------------------------: | :----------------------------------------------------------: |
|  **电源系统**  |     **电源输入**     |                              -                               |          DC 头 (5.5*2.5mm) / 2P接线端子(3.81mm间距)          |               8V~24V 输入, 带防反接、过流保护                |
|       \|       |    **DC-DC 降压**    |                          `XL4015E1`                          |                      输出 5V / 5A (MAX)                      |               主供电，采用两个低 ESR 固态电容                |
|       \|       |   **排针电源输出**   |                              -                               |             5V/5A, 5V/2A(限流), 3.3V/0.7A(限流)              | 带输出防过流保护<br />5V/5A输出口带防过压保护（约超过5.3V时自动关断） |
|       \|       |     **电源监控**     |                           `INA226`                           |                             I2C1                             |                  可实时监测电压、电流、功率                  |
|       \|       |     **隔离电源**     |                              -                               |                        5V 隔离电源 x2                        | 用于 CAN、 RS485 总线，继电器，外部步进电机接口及其光耦和隔离芯片供电 |
|       \|       |      **3路LDO**      |                      `SCJA1117B-3.3-A`                       |                              -                               |    分别提供给天空星核心板，板载3.3V设备，3.3V对外输出供电    |
|       └        |   **RTC 备用电源**   |                              -                               |                    RTC 电池座<br />CR1220                    | 为 SD3078（高精度外部时钟） 和天空星核心板主芯片的内部RTC供电 |
| **核心与扩展** |    **核心板接口**    |                              -                               |                    2 个40P 2.54mm间距排母                    | 用于连接 天空星 核心板，可对插接入，只适用于向下焊接排针的天空星 |
|       └        |   **通用扩展接口**   |                              -                               |                   2 个 40P 2.54mm间距排针                    | 可连接示波器、逻辑分析仪，或者用其他开发板来驱动本筑基学习板上的外设等 |
|   **传感器**   |   **惯性测量单元**   |                      `ICM-42688` (IMU)                       |                             SPI2                             |            提供 6 轴姿态数据，避震孤岛结构设计。             |
|       \|       |    **高精度时钟**    |                        `SD3078` (RTC)                        |                             I2C1                             |       外部实时时钟，内置集成温度补偿晶体振荡器，3.8PPM       |
|       \|       |      **温湿度**      |                          `AHT20-F`                           |                             I2C1                             |                                                              |
|       \|       |       **称重**       |                     `HX711` (24-Bit ADC)                     |           称重传感器接口<br />4P-3.81mm可插拔接口            |                                                              |
|       └        |     **音频采集**     |                       板载麦克风 (MIC)                       |                              -                               |                     连接至ES8388音频芯片                     |
|  **电机驱动**  | **板载直流电机驱动** |                         `AT8236` x2                          |   2x 电机接口, 2x 编码器接口。<br />均为3.81mm可插拔接口。   | 两个电机接口共用一个4P可插拔接口，<br />两个编码器接口各用一个4P可插拔接口，<br />直流电机驱动最大输出电流约2.2A。 |
|       \|       | **板载步进电机驱动** |                          `TMC2209`                           | 1X步进电机对外输出， 有1路编码器接口。<br />均为3.81mm可插拔接口。 |      静音驱动芯片<br />电流、细分、工作模式可自行设置。      |
|       \|       | **外部步进电机接口** |            DIR和ENA为低速光耦<br />PUL为高速光耦             |                    均为3.81mm可插拔接口。                    |       使用共阳极级接法，COM+为隔离电源1的5V对外输出。        |
|       └        |       **舵机**       |                              -                               |     2x 舵机接口-3P排针输出<br />已用MOS管转为5V电平输出      |                    与 电机2 PWM 引脚复用                     |
|  **通信接口**  |      **以太网**      |                       `LAN8720A` (PHY)                       |                          RJ45 网口                           | 引脚无冲突复用，可放心使用，有了这个再配合TCP/IP 协议栈 (LwIP)，天空星就能上网了 |
|       \|       |     **CAN 总线**     |                          `TJA1042T`                          |            隔离 CAN 接口<br />3.81mm可插拔接口。             |  带 120Ω 终端电阻，可通过排针跳帽来选择，有电源和信号隔离。  |
|       \|       |      **RS485**       |                          `SP485EEN`                          |           隔离 RS485 接口<br />3.81mm可插拔接口。            |  带 120Ω 终端电阻，可通过排针跳帽来选择，有电源和信号隔离。  |
|       \|       |       **I2C1**       |                    `PCA9517 (I2C1缓冲器)`                    |                         2.54x4P排针                          | 连接至板载的所有I2C设备(六个)，配有I2C缓冲器来增加带载能力。<br /> |
|       \|       |   **I2C1-IO扩展**    |                    `PCA9555PW` (IO 扩展)                     |                          2.54mm排针                          | **IO0**端口：连接至八路拨码开关，可通过I2C1控制`PCA9555PW`软件配置来切换冲突功能；<br />**IO1**端口：连接至WS2812四周的8个LED灯 和 排针引出口 |
|       \|       |       **I2C2**       |                              -                               |                      2.54x4P排针和排母                       | 排针可外接其他外设，排母可接OLED屏幕，I2C2默认作为外扩屏幕的触摸使用。 |
|       \|       |     **SPI 接口**     |                              -                               |                  SPI2 <br />2.54mm排针引出                   |              有3.3V和5.0V输出，配有3个CS引脚。               |
|       \|       |    **SDIO 接口**     |                              -                               |                        2.54mm排针引出                        | 有LED红灯指示，天空星的TF卡插入后自动亮起，提示用户不可用该接口。<br />可复用为SPI3或UART4和UART5。 |
|       └        |      **单总线**      |                              -                               |                     DS18B20 / DHT11 接口                     |                   圆孔排母，方便插芯片针脚                   |
|  **音频系统**  |    **音频编解码**    |                           `ES8388`                           |                         I2C1 & I2S2                          |        与板载SPI2无法同时使用，音频和SPI无法同时使用         |
|       \|       |     **音频功放**     |                         `HT6872` x2                          |                         MX1.25接口x2                         | 功放默认失能，预防上电时的POP声，可通过8路拨码开关的BIT1来使能。 |
|       └        |     **音频输出**     |                              -                               |                        3.5mm 耳机接口                        |                        CTIA-美标接口                         |
|  **人机交互**  |  **屏幕&触摸接口**   |                              -                               |                         FPC-18P 接口                         |       可连接至 SPI-LCD 屏幕（SPI1）和 电容触摸（I2C2）       |
|       \|       |    **绿色LED灯**     |                              -                               |                             1个                              | 可做呼吸灯，该IO和LCD屏幕的背光是同一个IO，连接至硬件PWM通道 |
|       \|       |    **白色LED灯**     |                              -                               |                             8个                              |        连接至IO扩展芯片（PCA9555PW）IO1端口的八个IO。        |
|       \|       |     **用户按键**     |                              -                               |                         用户按键 x2                          |            其中PA0和天空星核心板上的按键用同一个             |
|       \|       |    **旋转编码器**    |                            `EC11`                            |                              -                               |                   带按下功能，可作为按键3                    |
|       \|       |   **板载RGB LED**    |                         `WS2812` x3                          |                           灯条接口                           |                        可编程全彩 LED                        |
|       \|       |      **蜂鸣器**      |              一个有源蜂鸣器<br />一个无源蜂鸣器              |                              -                               |                 可以分时复用，但无法同时使用                 |
|       \|       |   **冲突功能选择**   | 八路拨码开关,亦连接至I2C1下的IO扩展芯片-PCA9555PW的IO0端口上。 |            可手动拨动拨码开关，也可通过程序控制。            |       用于配合单刀双掷模拟开关实现对复用引脚的功能切换       |
|       \|       |  **旋转可调电位器**  |                              -                               |                             10KΩ                             |                                                              |
|       \|       |     **ADC 输入**     |                              -                               |             2.54mm 排针接口<br />两个ADC输入通道             |                       带TVS和保护电阻                        |
|       └        |      **继电器**      |                              -                               |                3P  <br />带盖板栅栏式接线端子                |                    带光耦隔离和LED灯指示                     |
|    **存储**    |  ***~~TF卡存储~~***  |                             *-*                              |                          *TF 卡座*                           | *SDIO 接口<br />在天空星核心板上面，**底板上没有,此处写出来主要是方便各位评估。*** |
|       \|       |      **EEPROM**      |                          `AT24C02`                           |                             I2C1                             |              该器件的I2C地址可通过拨码开关设置               |
|       └        |    **SPI FLASH**     |                          `W25Q128`                           |                             SPI2                             | 与天空星高配版所用的是同一型号，用了这个底板，天空星上的SPI FLASH 就不能用了。 |

注：上述部分功能无法同时使用（只能二选一或分时复用），冲突的功能可以手动通过拨动开关切换，亦可软件控制`PCA9555PW`的端口0的八个IO来切换，软件控制的优先级高于手动拨动拨码开关：

1. 两个**ADC输入**排针口 和 **HX711**无法同时使用，可通过8路拨码开关的**BIT2**来切换。
2. **SPI2 **和 **音频I2S2**无法同时使用，可通过8路拨码开关的**BIT3**来切换。
3. **有源蜂鸣器 **和 **无源蜂鸣器**无法同时使用，可通过8路拨码开关的**BIT4**来切换。
4. **两个舵机通道 **和 **直流电机2**无法同时使用，可通过8路拨码开关的**BIT5**来切换。
5. **旋转编码器EC11 **和 **直流电机编码器2**无法同时使用，可通过8路拨码开关的**BIT6**来切换。
6. **板载RGB灯（WS2812x3）**和 外部**灯条**（可用来接外部的RGB灯板或者灯条）无法同时使用，可通过8路拨码开关的**BIT7**来切换。
7. **板载步进电机驱动(TMC2209)** 和 **外部步进电机接口** 无法同时使用，可通过8路拨码开关的**BIT8**来切换。



>  [!NOTE]
>
> 天空星核心板在设计时并没有考虑到后续会有配套屏幕，所以天空星STM32F4高配版上面的 `SPI FLASH` 分配IO时将其分配在了 SPI1总线上(最高42Mhz)，SPI2和SPI3最高都只能是21Mhz。为了确保配套的SPI屏幕获得最佳刷新率，且我们天空星青春版本来也不贴FLASH，所以本学习底板将 STM32F4 上唯一支持 42MHz 高速通信的 SPI1 总线更改分配用于屏幕驱动；鉴于共用总线会导致软件逻辑复杂且影响性能，决定放弃复用板载 Flash，改为在底板的SPI2上外挂独立的 SPI Flash 以存储资源。