树莓派5磁吸背夹扩展坞设计需求书（DRD）v3.0 --- 1. 总体需求 项目 规格 产品形态 背夹式磁吸扩展坞，与树莓派5底部磁吸对接 连接方式 磁吸触点阵列，支持热插拔，单手插拔 固定方式 钕铁硼磁铁定位，无机械导向柱 目标用户 电子爱好者DIY --- 2. 功能需求 2.1 核心功能 功能 要求 供电 内置锂聚合物软包电池，3.7V单节，通过磁吸触点向树莓派5供电（5V/3A） 存储扩展 M.2 2230 NVMe SSD插槽（卧式，横向放置） 显示扩展 固定屏幕（非触摸），MIPI DSI接口 摄像头 不做 GPIO扩展 侧面引出2×5排针（2.54mm），包含I2C/SPI/UART/电源/常用GPIO 调试接口 侧面排针即调试接口，无需拆机 2.2 磁吸接口安全需求 要求 说明 分级触点 三级长度：GND（最长）→ 电源（中等）→ 数据（最短） 时序保护 插入时地线先通、电源次之、数据最后；拔出时相反 电气隔离 电源稳定前，数据信号保持高阻态 防呆设计 磁铁极性布局，防止反接 --- 3. 性能需求 项目 指标 电池容量 锂聚合物软包，按需配置 续航时间 典型负载≥3小时 充电方式 通过树莓派USB-C或扩展坞独立充电口 SSD速度 PCIe 2.0 x1，顺序读≥400MB/s 磁吸保持力 单手可拔，正常使用不脱落 插拔寿命 ≥1000次 --- 4. 接口需求 4.1 磁吸触点 级别 功能 时序 L1 GND 最先接触/最后断开 L2 VBAT（3.7V电池） 第二接触/第二断开 L3 PCIe差分对/MIPI DSI/I2C/UART/DETECT 最后接触/最先断开 4.2 侧面GPIO排针 - 两侧各2×5排针（2.54mm间距） - 包含：3.3V/5V/GND/I2C/SPI/UART/PWM/常用GPIO --- 5. 结构需求 项目 要求 屏幕 固定不可翻折，非触摸，MIPI DSI接口 电池 锂聚合物软包，可拆卸更换 SSD M.2 2230，可拆卸 外壳 支持3D打印或CNC加工 散热 被动散热，SSD贴导热垫接触外壳 组装 螺丝固定，可维护设计 --- 6. 电气安全需求 - 锂电池保护：过充/过放/过流/短路保护 - 电源缓启动：软启动抑制浪涌 - TVS保护：触点入口ESD保护 - 防反接：理想二极管或MOS管方案 - 隔离：电源地与信号地单点连接 --- 7. 可制造性需求（DIY友好） 项目 要求 PCB 4层板，JLC可打样 器件 标准封装，立创商城/淘宝可采购 外壳 支持3D打印或简易CNC 工具 常规电烙铁、热风枪、万用表即可完成 调试 侧面排针可接逻辑分析仪/串口工具 --- 8. 排除项 功能 原因 屏幕翻折 增加机械复杂度 双摄像头 空间与复杂度控制 M.2 2280 SSD 与紧凑目标冲突 触摸屏 降低成本，非必需 主动散热 被动散热足够 机械导向柱 纯磁吸更简洁 --- 9. 验收标准 测试项 通过标准 机械 磁吸稳固，侧面排针可插拔 电源 5V输出稳定，3A带载正常，续航达标 存储 SSD识别正常，读写速度达标 显示 屏幕点亮，无闪烁 信号 PCIe/MIPI无丢包，GPIO通断正常 安全 带电插拔无损坏，电池保护功能正常