電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）- 講義 - 第2章-STM32核心板介紹

1、1講解：彭芷晴編制：彭芷晴郵箱：ExcE卓 越 工 程 師 培 養(yǎng) 系 列2目 錄電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義1.本章簡(jiǎn)介2.學(xué)習(xí)目標(biāo)3. STM32芯片介紹4. STM32核心板電路簡(jiǎn)介5.基于STM32核心板可以開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)6.本章任務(wù)7.本章習(xí)題3 本章對(duì)STM32核心板以及STM32進(jìn)行介紹，并解釋了為什么選擇STM32核心板作為本教程的載體。最后，對(duì)STM32核心板上可以開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。因此，基于本教程完成電路板的設(shè)計(jì)與制作之后，讀者還可以趁熱打鐵，繼續(xù)進(jìn)入到STM32單片機(jī)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，這樣還可以對(duì)STM32核心板進(jìn)行深層次的驗(yàn)證。電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（

2、PADS版）-配套講義1.本章簡(jiǎn)介41.了解什么是STM32芯片2.了解STM32核心板的各個(gè)電路模塊2.學(xué)習(xí)目標(biāo)電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義53. STM32芯片介紹 ST公司基于ARM公司2006年推出的Cortex-M3內(nèi)核，于2007年推出了STM32系列單片機(jī)。Cortex-M3內(nèi)核的計(jì)算能力是1.25DMIPS/MHz，而ARM7TDMI只有0.95DMIPS/MHz。而且STM32擁有1s的雙12位ADC，4MBit/S的UART，18MBit/S的SPI，18MHz的I/O翻轉(zhuǎn)速度，更重要的是STM32在72MHz工作時(shí)功耗只有36mA（所有外設(shè)處于工作狀態(tài)）

3、，而待機(jī)時(shí)功耗只有2A。 而且由于STM32擁有豐富的外設(shè)、強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具、上手簡(jiǎn)單的固件庫(kù)，在32位微控制選型中，STM32已經(jīng)成為工程師的首選。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2007年到2016年，STM32出貨量累計(jì)20億顆，十年間ST在中國(guó)的市場(chǎng)份額從2%增長(zhǎng)到14%。isuppli的2016下半年市場(chǎng)報(bào)告顯示，中國(guó)的Cortex-M市場(chǎng)，STM32市場(chǎng)份額占到45.8%。電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義64. STM32核心板電路簡(jiǎn)介電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義74.1通信-下載模塊接口電路電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義 通信-下載模塊除了具備程序下載功能

4、外，還擔(dān)任著“通信員”的角色，即可以通過(guò)通信-下載模塊實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與STM32之間的通信。另外，通信-下載模塊還為STM32核心板提供5V供電，需要注意的是，通信-下載模塊既可以輸出5V電壓，也可以輸出3.3V電壓，因此，在使用通信-下載模塊與本教程中的STM32連接時(shí)，需要將通信-下載模塊的電源輸出開(kāi)關(guān)撥到5V檔位。84.2電源轉(zhuǎn)換電路電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義 電源轉(zhuǎn)換電路是將5V輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3V輸出電壓。通訊-下載模塊的5V與STM32核心板電路的5V網(wǎng)絡(luò)相連接，二極管D1（SS210）的功能是防止STM32核心板向通訊-下載模塊反向供電，二極管上會(huì)產(chǎn)生大約0.4

5、V的正向電壓差，因此低壓差線性穩(wěn)壓電源U2（AMS1117-3.3的）輸入端（Vin）的電壓并非5V，而是4.6V左右。經(jīng)過(guò)低壓差線性穩(wěn)壓電源的降壓，會(huì)在U2的輸出端（Vout）產(chǎn)生一個(gè)3.3V的電壓。為了調(diào)試方便，電源轉(zhuǎn)換電路上設(shè)計(jì)了3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，分別是5V、3V3和GND。94.3JTAG/SWD調(diào)試接口電路電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義 JTAG/SWD調(diào)試接口電路采用了標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接法，這種接法兼容SWD接口，因?yàn)镾WD只需要四根線（SWCLK、SWDIO、VCC和GND）。需要注意的是，該接口電路為JLINK或ST-Link提供3.3V的電源，因此，不能通過(guò)JLINK

6、或ST-Link對(duì)STM32核心板進(jìn)行供電，而是STM32核心板為JLINK或ST-Link供電。JLINK和ST-Link不僅可以下載程序，還可以對(duì)STM32微控制器進(jìn)行在線調(diào)試。104.4獨(dú)立按鍵電路電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義 STM32核心板上有三個(gè)獨(dú)立按鍵，分別是Key1、Key2和Key3，每個(gè)按鍵都與一個(gè)電容并聯(lián)，且通過(guò)一個(gè)10K電阻連接到3.3V電源網(wǎng)絡(luò)。因此，按鍵未按下時(shí)，輸入到STM32微控制的電壓為高電平，按鍵按下時(shí)，輸入到STM32微控制的電壓為低電平。Key1、Key2和Key3分別連接在STM32F103RCT6的PC1、PC2和PA0引腳上。11

7、4.5OLED顯示屏接口電路電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義 STM32核心板除了可以通過(guò)通訊-下載模塊在計(jì)算機(jī)上顯示數(shù)據(jù)外，還可以通過(guò)板載OLED顯示屏接口電路外接一個(gè)OLED顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，該接口電路為OLED顯示屏提供3.3V的電源。124.6晶振電路電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義 STM32微控制器具有非常強(qiáng)大時(shí)鐘系統(tǒng)，除了內(nèi)置高精度和低精度的時(shí)鐘系統(tǒng)外，讀者還可以通過(guò)外接晶振，為STM32微控制器提供高精度和低精度的時(shí)鐘系統(tǒng)。 下圖為外接晶振電路，其中Y1為8MHz晶振，連接到時(shí)鐘系統(tǒng)的HSE（外部高速時(shí)鐘），Y2為32.768MHz晶振，連接到時(shí)鐘

8、系統(tǒng)的LSE（外部低速時(shí)鐘）。134.7LED電路電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義 除了標(biāo)識(shí)為PWR的電源指示LED外，STM32核心板上還有兩個(gè)LED，LD1為藍(lán)色，LD2為綠色，每個(gè)LED分別與一個(gè)330電阻串聯(lián)后連接到STM32F103RCT6芯片的引腳上，在LED電路中，電阻起著分壓限流的作用。LD1和LD2分別連接在STM32F103RCT6的PC5和PC4 引腳上。144.8STM32微控制器電路電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義 STM32微控制器電路是STM32核心板的核心部分，由STM32濾波電路、STM32微控制器、復(fù)位電路、啟動(dòng)模式選擇電路組成。

9、154.9外擴(kuò)引腳電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義 STM32核心板上的STM32F103RCT6總共有51個(gè)通用IO，分別是PA015、PB015、PC015、PD02，其中PC14、PC15連接外部的32.768KHz晶振，PD0、PD1連接外部的8MHz晶振，除了這4個(gè)引腳，STM32核心板通過(guò)J1、J2、J3三組排針引出了其余47個(gè)通用IO。165.基于STM32核心板可以開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱1流水燈實(shí)驗(yàn)12OLED顯示實(shí)驗(yàn)2按鍵輸入實(shí)驗(yàn)13RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)3串口實(shí)驗(yàn)14ADC實(shí)驗(yàn)4外部中斷實(shí)驗(yàn)15DAC實(shí)驗(yàn)5

10、獨(dú)立看門狗實(shí)驗(yàn)16DMA實(shí)驗(yàn)6窗口看門狗實(shí)驗(yàn)17I2C實(shí)驗(yàn)7定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn)18SPI實(shí)驗(yàn)8PWM輸出實(shí)驗(yàn)19內(nèi)部Flash實(shí)驗(yàn)9輸入捕獲實(shí)驗(yàn)20操作系統(tǒng)系列實(shí)驗(yàn)10內(nèi)部溫度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)21內(nèi)存管理實(shí)驗(yàn)11待機(jī)喚醒實(shí)驗(yàn)22調(diào)試助手實(shí)驗(yàn)17 完成本章學(xué)習(xí)后，應(yīng)重點(diǎn)熟悉STM32核心板的電路原理，以及每個(gè)模塊的功能。6.本章任務(wù)電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（PADS版）-配套講義181.簡(jiǎn)述STM32與ST公司和ARM公司的關(guān)系？2.通信-下載模塊接口電路中使用了一個(gè)紅色LED（PWR），作為電源指示，請(qǐng)問(wèn)如何通過(guò)萬(wàn)用表檢測(cè)LED的正、負(fù)端？3.通信-下載模塊接口電路中的電阻（R9）有什么作用？該電阻阻值的選取標(biāo)準(zhǔn)是什么？4.電源轉(zhuǎn)換電路中的5V網(wǎng)絡(luò)能否使用3.3V？并解釋原因。5.電源轉(zhuǎn)換電路，二極管（D1）上的壓差為什么不是一個(gè)固定值？這個(gè)壓差的變化有什么規(guī)律？請(qǐng)結(jié)合SS210的數(shù)據(jù)手冊(cè)進(jìn)行解釋。6.什么是低壓差線性穩(wěn)壓電源？請(qǐng)結(jié)合AMS1117-3.3的數(shù)據(jù)手冊(cè)，簡(jiǎn)述低壓差線性穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)？7.低壓差線性穩(wěn)壓電源的輸入端和輸出端均有電容（C16、C17、C18），請(qǐng)解釋這些電容的作用？8.電路板上的測(cè)試點(diǎn)有什么作用？哪些點(diǎn)需要添加測(cè)