Fase 2: Fundamentos de Hardware y Electrónica

📖 Teoría a Estudiar

El DRC (Design Rules Checker) de KiCad

El DRC es el auditor matemático de tu placa. Constantemente calcula la distancia entre cada pista de cobre, cada agujero y cada borde. Si violas una regla, no te dejará exportar la placa a la fábrica. Para que el DRC sea efectivo, debemos configurarlo definiendo Net Classes (Clases de Redes).

Clearance vs Creepage (El Salto de la Muerte)

El aire y la fibra de vidrio de la placa (FR4) son aislantes, pero hasta un límite. Si pones una pista de 24V de alta corriente (que sufre latigazos inductivos, Día 64) demasiado cerca de una pista de tu procesador STM32, el voltaje romperá la resistencia del aire y saltará como un rayo en miniatura. Para evitarlo, controlamos dos medidas:

1. Clearance (Distancia en el Aire): La línea recta más corta a través del aire entre dos pistas de cobre.
2. Creepage (Línea de Fuga): La distancia más corta a lo largo de la superficie del material aislante (FR4). La suciedad, la humedad y el polvo industrial facilitan que la electricidad "resbale" por la superficie, por lo que el Creepage requerido siempre es mayor que el Clearance.

El Truco de la Ranura de Fresado (Milled Slot)

¿Recuerdas el Aislamiento Galvánico con Optoacoplador que diseñamos en el Día 67? Ese chip divide el mundo de 24V y el mundo de 3.3V. Para que el aislamiento sea efectivo, la distancia física (Clearance) bajo el chip debe ser de al menos 3mm.

Pero en atmósferas húmedas o llenas de vapores industriales, la electricidad resbala por la placa. Para aumentar el Creepage sin usar un chip más grande, el Arquitecto le dice a la fábrica que taladre una ranura vacía (Milled Slot) en la placa de circuito justo debajo del optoacoplador. Al remover el FR4, fuerzas a la chispa eléctrica a tener que "bajar al abismo y volver a subir" por las paredes del hoyo, aumentando la línea de fuga mágicamente de 3mm a 7mm, logrando blindaje de grado aeroespacial.

⚙️ Ejercicios Prácticos

Ejercicio 1: Aunque KiCad obliga a la física de la placa a ser segura mediante el DRC, un rayo estático o una falla extrema puede inducir un arco magnético (EMI) que haga fallar el núcleo interno del STM32. Cuando esto pasa, el procesador dispara una interrupción de hardware indetectable para el Súper Bucle normal: el HardFault_Handler. Escribe esta función Bare-Metal como tu última línea de defensa de software.

#include <stdint.h>

// --- 1. REGISTROS DE POTENCIA Y SEGURIDAD BARE-METAL ---
volatile uint32_t *GPIOB_ODR = (volatile uint32_t *)0x40020414; // Simulación

// Los pines de las válvulas (Día 66)
#define PIN_VALVULA_1 5
#define PIN_VALVULA_2 6

// --- 2. EL ÚLTIMO GUARDIÁN (CATCH-ALL FAULT HANDLER) ---
/**
 * @brief Manejador de Fallos Críticos de Hardware.
 * Esta función es llamada automáticamente por el núcleo ARM Cortex-M 
 * si ocurre un arco eléctrico (EMI), memoria corrupta, puntero nulo,
 * o si el procesador pierde la cordura por ruido de la gasera.
 */
void HardFault_Handler(void) {
    
    // 1. EL MUNDO ESTÁ ARDIENDO: CORTAR TODO
    // Forzamos un 0 absoluto en el registro ODR del puerto de válvulas.
    // Esto asegura que el MOSFET se apague sin importar qué hacía la FSM.
    *GPIOB_ODR &= ~((1 << PIN_VALVULA_1) | (1 << PIN_VALVULA_2));
    
    // 2. Encender un LED rojo indicador de "Muerte Súbita" 
    // (Asumiendo que el hardware de la placa sobrevivió)
    // *GPIOA_ODR |= (1 << PIN_LED_FAULT);
    
    // 3. Reiniciar el sistema de forma violenta a través del Watchdog
    // Si caímos aquí por un chispazo temporal, un reset limpio
    // revivirá la gasera y cerrará las válvulas por defecto (Safe State).
    
    while(1) {
        // Al atrapar a la CPU en un bucle infinito aquí dentro, 
        // dejamos intencionalmente de alimentar al Perro Guardián (IWDG - Día 40).
        // En 500ms, el IWDG reiniciará físicamente todo el silicio del STM32.
    }
}


int main(void) {
    // Código normal del Despachador...
    while(1) {
        // ...
    }
    return 0;
}
        

📝 Resumen del Día

• El DRC (Design Rules Checker) verifica que el diseño físico de tu placa cumpla con los límites de fabricación y seguridad eléctrica especificados. No se debe ignorar jamás ni un solo error.
• Clearance (Distancia de Aire): Separación directa entre dos cobres. Vital para evitar arcos voltaicos.
• Creepage (Línea de Fuga): Separación siguiendo la superficie de la placa. Importante en entornos sucios y húmedos donde la electricidad puede reptar.
• Para aumentar el Creepage sin ocupar más espacio de tarjeta, se dibuja un Edge.Cuts (Corte de Borde / Milled Slot) entre las zonas de alto voltaje y la zona aislada lógicamente.