STM32開發(fā)板開發(fā)過程|2最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

ID:117358 · 發(fā)表于 2016-5-1 06:02

從今天開始，就開始著手設(shè)計(jì)一款STM32單片機(jī)開發(fā)板，我每天會(huì)把開發(fā)的過程跟大家分享出來，盡量做到細(xì)致，讓初學(xué)者對(duì)單片機(jī)開發(fā)有個(gè)入門的印象，同時(shí)也和大家一起探討、分享STM32單片機(jī)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，和大家一起成長為單片機(jī)高手。
01
畫圖軟件介紹
昨天已經(jīng)把單片機(jī)的型號(hào)已經(jīng)選好，今天就開始設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)。本文所用的電路畫圖軟件為Altium Designer 09綠色免安裝版，該軟件我已經(jīng)上傳者云盤供大家下載使用，還沒有找到軟件資源的朋友可以點(diǎn)這里下載。

02
單片機(jī)原理圖的繪制
STM32F103C8T6的封裝形式為LQFP48，具有48個(gè)引腳片上資源豐富，其管腳分布圖如下所示：

在datasheet可以找到上圖的管腳分布，并可以找到每個(gè)管腳的說明，如下所示：

畫原理圖時(shí)我們需要一個(gè)具有48引腳的載體，對(duì)于簡單的器件可以用軟件自帶的器件來代替，但是如果這個(gè)軟件管腳比較多而且功能比較強(qiáng)大的時(shí)候，我們往往會(huì)去自己把這個(gè)器件的原理圖給畫出來，如下所示：

這是我畫好的器件原理圖，有了原理圖后在畫電路的時(shí)候就不用對(duì)著手冊(cè)去一個(gè)引腳一個(gè)引腳的比對(duì)了。建議大家還是親手去把單片機(jī)的這個(gè)原理圖給畫出來，畫完之后你就會(huì)對(duì)這款單片機(jī)的片上資源、引腳功能有了一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí)，我畫這個(gè)原理圖大概花了40多分鐘。
03
復(fù)位電路設(shè)計(jì)
STM32單片機(jī)是低電平復(fù)位，之前講過單片機(jī)的復(fù)位電路的原理，不知大家還有沒有印象，如果想溫習(xí)一下可以點(diǎn)這里。復(fù)位電路如下：

其中網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)NRST連接到單片機(jī)的第7引腳，這里在給大家講一個(gè)竅門用來記憶高低電平復(fù)位的區(qū)別：電容的另一側(cè)連接到什么電位就是什么復(fù)位方式。上圖中電容的另一側(cè)連接到GND，那么就是低電平復(fù)位方式。如果電容的另一側(cè)連接到高電平，那么就是高電平復(fù)位了。是不是很顯然易見？

04
晶振電路設(shè)計(jì)
這里使用外部晶振，對(duì)于STM32單片機(jī)而言市面上用的最多的就是8M的晶振，為了與大趨勢(shì)統(tǒng)一，這里也使用8M的晶振。

其中晶振兩個(gè)腳連接到單片機(jī)的第5、6引腳。昨天提到過該單片機(jī)具有RTC功能，既然是實(shí)時(shí)時(shí)鐘那就必然要用到32.768K的晶振，如下：

其中晶振的兩個(gè)引腳要連接到單片機(jī)的第3、4管腳。至于為什么RTC時(shí)鐘晶振要用32.768K的，這里簡單普及一下：石英內(nèi)部的分頻器只能進(jìn)行15次分頻，而32.768K經(jīng)過15分頻后正好得到1Hz，即一秒振蕩一次。大家可以算一下2的15次方等于多少，正好等于32768。
05
下載電路
該單片機(jī)有兩種下載方式：ISP下載和JTAG下載。

ISP下載方式

ISP下載使用的串口，該單片機(jī)雖然只有3個(gè)串口，但是只有UART1才能下載程序，大家要牢記住這一點(diǎn)。官網(wǎng)的應(yīng)用手冊(cè)AN2606中說明了這一點(diǎn)，如下：

ISP下載模式下必須要配合BOOT0和BOOT1引腳使用，在上圖中也可以看到。由于每次下載程序都要手動(dòng)調(diào)節(jié)BOOT的模式，所以這里的串口芯片使用的是CH340G，可以做到ISP的自動(dòng)下載，這個(gè)下載方式參考了原子的設(shè)計(jì)，是在其基礎(chǔ)上修改而來的。

JTAG下載方式

JTAG其實(shí)是一種在線調(diào)試方式，通過JLINK可以很方便的查看各寄存器、各變量的運(yùn)行值，給編程帶來了極大的方便。JTAG的極口有多種規(guī)格，這里使用20腳的接口。

STM32單片機(jī)集成了JTAG接口，在官網(wǎng)應(yīng)用手冊(cè)AN2586上有介紹：

JTAG接口的畫法一直存在爭議，就是關(guān)于上拉電阻的問題，本設(shè)計(jì)中直接連在單片機(jī)上的沒有使用上拉電阻。因?yàn)闉榱吮苊膺@種分歧ST公司在這幾個(gè)腳上內(nèi)置了上拉電阻，在應(yīng)用手冊(cè)AN2586上可以找見：

06
電源電路
STM32的供電范圍為DC(2.0-3.6)V，這個(gè)在手冊(cè)上同樣可以找見，如下：

手冊(cè)上說的很清楚，如果使用ADC功能的話供電范圍是2.4-3.6V，如果不使用ADC的話是2.0-3.6V，作為一款開發(fā)板當(dāng)然要使用ADC功能。這里選用3.3V供電，芯片選用最大眾的AMS1117-3.3，如下圖：

電源接口，我考慮了好久最終選用USB供電，這樣大家就可以使用手機(jī)的數(shù)據(jù)線來給板子供電了。
07
本節(jié)回顧
讀完本片文章大家就可以發(fā)現(xiàn)，我在部分資料上用加粗字體標(biāo)注了。這樣做的目的是想讓大家清楚一點(diǎn)：所有的設(shè)計(jì)都是有章可循，所有的設(shè)計(jì)都是來自于官網(wǎng)的手冊(cè)或者應(yīng)用筆記。也是為了提醒大家，在以后的學(xué)習(xí)和工作中一定要把官網(wǎng)的Datasheet和應(yīng)用筆記放在首位，遇到難題一定去找Datasheet，只有這上面的答案才最權(quán)威。

ID:107847 · 發(fā)表于 2016-6-15 09:16

學(xué)習(xí)了

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