SE4Binome2026-11

Conception de la Carte Mère

Rôle de la carte mère

La carte mère constitue le cœur central du pico-ordinateur. Son rôle principal est d'orchestrer la communication entre les différents sous-systèmes matériels et d'accueillir de manière modulaire les cartes filles. Elle assure les fonctions clés suivantes :

• Traitement principal : Héberge le microcontrôleur maître de l'architecture, un ATmega32u4 cadencé à 8Mhz et fonctionnant sous 3,3V.
• Extensibilité : Fournit 4 emplacements standardisés pour les cartes filles. L'interface repose sur un bus SPI commun, des lignes matérielles Chip Select (CS) dédiées pour chaque emplacement, ainsi que 4 entrées/sorties partagées.
• Gestion de l'alimentation : Récupère l'énergie depuis la connexion USB (5V) et la convertit via un régulateur LDO pour distribuer une tension stable de 3,3V à la logique de la carte et aux emplacements d'extension.
• Sous-systèmes de communication : Intègre un pont USB/Série (basé sur un ATmega16u) pour le débogage de la puce principale, ainsi qu'un hôte USB (basé sur un AT90USB1287) fournissant du 5V pour connecter un clavier externe.

Début de la schématique sous KiCad

Afin de maintenir une lisibilité optimale face à la présence de trois microcontrôleurs distincts, la saisie du schéma s'appuie sur une conception hiérarchique (Top-Down).

La feuille racine (Top Sheet)

La feuille principale (System_board.kicad_sch) sert de squelette d'interconnexion. Elle ne contient pas les symboles des microcontrôleurs, mais regroupe :

• Le bloc de régulation de l'alimentation globale.
• Les connecteurs d'interface pour les 4 slots de cartes filles.
• Un circuit de multiplexage logique (à l'aide de diodes et d'une résistance de pull-up) permettant de relier sans collision logicielle les lignes TX de l'ATmega16u et de l'AT90USB1287 vers l'unique broche RX matérielle de l'ATmega32u4.
• Les trois blocs symbolisant les sous-feuilles hiérarchiques.

L'architecture des sous-feuilles

Chaque puce AVR est isolée dans sa propre feuille schématique, communiquant avec la racine via des étiquettes et broches hiérarchiques :

• atmega32u4.kicad_sch : Le contrôleur principal avec son circuit d'horloge (quartz 8MHz), son connecteur ICSP et ses condensateurs de découplage.
• atmega16u.kicad_sch : Le gestionnaire de la liaison série.
• at90usb1287.kicad_sch : L'interface physique du connecteur USB femelle hôte.