Fase 2: Fundamentos de Hardware y Electrónica

📖 Teoría a Estudiar

Floorplanning: La Anatomía de la Placa

Al importar el Netlist a Pcbnew, todos los componentes aparecen apilados. El proceso de separarlos y organizarlos no es estético, es electromagnético y termodinámico. Debemos dividir la placa de circuito en "Zonas o Dominios" estrictamente aislados.

Reglas de Ubicación de Potencia y Cerebro

1. Zona de Potencia (Power Supply): El Convertidor Buck (Día 69) y el LDO (Día 68) deben ir pegados al conector de entrada de 24V. El inductor y el diodo Schottky generan un ruido magnético brutal (EMI) conmutando a 1 MHz. Deben estar lo más lejos posible del microcontrolador y de las entradas analógicas.
2. Zona del Microcontrolador (MCU): El STM32 va en el centro de la zona lógica. Sus capacitores de Bypass (Día 63) no se negocian: deben estar físicamente aplastados contra los pines VDD y GND del chip. Si los alejas 5 milímetros, la pista de cobre actuará como una antena inductiva y el capacitor perderá su efecto de filtrado.

Pin Swapping: Cuando el Hardware altera el Software

Al mover el MCU y enfrentarlo a los conectores, te darás cuenta de algo terrible: el Airwire (Día 81) que va del Pin PA5 hacia el Relé se cruza en "X" con el Airwire del Pin PB12 que va al LED. Si ruteas eso en cobre en una placa de 2 capas, chocarán.

La técnica industrial maestra es el Pin Swapping (Intercambio de Pines). En lugar de hacer una pista de cobre larguísima que dé la vuelta a toda la placa, el Arquitecto de Hardware vuelve al esquemático (Eeschema), cambia la etiqueta del LED de PB12 a PA6, actualiza el Netlist, y mágicamente los Airwires se desenredan, permitiendo pistas rectas y cortas. Luego, se le informa al ingeniero de Firmware que actualice el código.

⚙️ Ejercicios Prácticos

Ejercicio 1: Tu labor como diseñador Bare-Metal requiere sincronización perfecta. El ingeniero de Layout acaba de desenredar el "Rat's Nest" rotando el MCU y haciendo Pin Swapping. Actualiza las macros del Súper Bucle utilizando la abstracción correcta (Driver de Hardware) para asimilar los cambios físicos del PCB sin romper la Máquina de Estados.

#include <stdint.h>

// ============================================================================
// ARCHIVO: bsp_pines.h (Actualización por Layout del PCB Rev B)
// ============================================================================

/*
 * REPORTE DE CAMBIOS DEL INGENIERO DE LAYOUT (KiCad Pcbnew):
 * Para evitar que las pistas de potencia del MOSFET de la válvula crucen 
 * por debajo del oscilador de cristal (Y1) e induzcan ruido, se realizó 
 * un Pin Swapping de los actuadores hacia el lado derecho del STM32.
 * 
 * CAMBIOS:
 * - Válvula Principal:  De PB5 -> PC8
 * - Torreta de Alarma: De PC13 -> PC9
 */

// --- ANTES DEL LAYOUT (Comentado por historial) ---
// #define PORT_VALVULA  GPIOB
// #define PIN_VALVULA   5
// #define PORT_TORRETA  GPIOC
// #define PIN_TORRETA   13

// --- DESPUÉS DEL LAYOUT OPTIMIZADO (Actual) ---
#define PORT_VALVULA  GPIOC
#define PIN_VALVULA   8
#define PORT_TORRETA  GPIOC
#define PIN_TORRETA   9

// ----------------------------------------------------------------------------
// DRIVER BARE-METAL EN C
// ----------------------------------------------------------------------------
// Al usar macros para enmascarar los registros físicos, el Súper Bucle 
// nunca se entera de que los pines físicos cambiaron.

#define ABRIR_VALVULA()   (PORT_VALVULA->BSRR = (1 << PIN_VALVULA))
#define CERRAR_VALVULA()  (PORT_VALVULA->BSRR = (1 << (PIN_VALVULA + 16)))

#define ALARMA_ON()       (PORT_TORRETA->BSRR = (1 << PIN_TORRETA))
#define ALARMA_OFF()      (PORT_TORRETA->BSRR = (1 << (PIN_TORRETA + 16)))

// ... En el main.c, llamar a ABRIR_VALVULA() funcionará sin importar el hardware.
        

📝 Resumen del Día

• El Floorplanning (Placement) divide la placa en dominios funcionales. Mezclar Potencia, Señales Digitales Rápidas y Señales Analógicas Sensibles es garantía de falla por EMI.
• Los Capacitores de Decoupling (Bypass) deben ubicarse antes que cualquier otro componente, directamente adheridos a los pines VDD/GND del MCU, usando las distancias más cortas posibles.
• El oscilador de cristal (HSE) debe ubicarse extremadamente cerca de los pines del MCU para evitar que las pistas largas actúen como antenas transmisoras de radiofrecuencia (RF).
• El Pin Swapping es una iteración normal donde el Layout de Pcbnew dictamina cambios en el Esquemático y, por consiguiente, actualizaciones en los archivos de cabecera del Firmware.