STM32開發(fā)板開發(fā)過程|4通訊部分電路設(shè)計(jì)

ID:117358 · 發(fā)表于 2016-5-1 06:06

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。
歷史回顧：
STM32開發(fā)板開發(fā)過程|1芯片選型
STM32開發(fā)板開發(fā)過程|2最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
STM32開發(fā)板開發(fā)過程|3GPIO部分設(shè)計(jì)
1. STM32F103C8T6-通訊口介紹C8T6單片機(jī)有如下幾個(gè)通訊口：

UART通訊3個(gè)
PA9 - UART1，TXD;
PA10- UART1，RXD;
PA2 - UART2，TXD;
PA3 - UART2，RXD;
PB10- UART3，TXD;
PB11- UART3，RXD;
I2C通訊2個(gè)
PB6 - I2C1，SCL;
PB7 - I2C1，SDA;
PB10-I2C2，SCL;
PB11-I2C2，SDA;
SPI通訊2個(gè)

      PA5  - SPI1，SCK;
      PA6  - SPI1，MISO;
      PA7  - SPI1，MOSI;
      PB13 - SPI2，SCK;
      PB14 - SPI2，MISO;
      PB15 - SPI2，MOSI;

CAN通訊1個(gè)
PA11 - CAN，RXD;
PA12 - CAN，TXD;

2. UART1通訊口設(shè)計(jì)UART1可以用來ISP給單片機(jī)下載程序，所以這個(gè)接口使用CH340G通訊芯片，設(shè)計(jì)如下：

CH340G實(shí)現(xiàn)USB/TTL的功能，單片機(jī)的復(fù)位引腳與13腳連接，當(dāng)DTR是低電平的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位，當(dāng)RTS是低電平的時(shí)候BOOT0是高電平處于自舉模式。而當(dāng)無程序下載時(shí)間發(fā)生時(shí)DTR和RTS均為高電平，這時(shí)候RESET引腳是高電平，BOOT0引腳是低電平，所以單片機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，所以該芯片可以實(shí)現(xiàn)ISP的自動下載。
3. UART2通訊口設(shè)計(jì)UART2連接的是MAX232芯片，實(shí)現(xiàn)TTL電平和232電平的轉(zhuǎn)換，其設(shè)計(jì)電路如下：

這個(gè)電路相信大家都不陌生，如果用過51開發(fā)板的朋友那肯定見過這個(gè)電路。
4. UART3/SIP2通信口設(shè)計(jì)UART3和SIP2通訊口是復(fù)用的，本設(shè)計(jì)使用SIP2功能，SIP2的功能暫時(shí)先保留，最后再介紹，目前我沒有想好如何利用該接口。
5. SIP1通訊口設(shè)計(jì)SPI1接口接入了一顆flash存儲芯片，該存儲芯片為SO8的封裝，該存儲芯片為臺灣廠商生產(chǎn)，容量1G，2G甚至更高都有，接口方式為SPI通訊，實(shí)現(xiàn)方便。

同時(shí)該接口還預(yù)留了一款4×2的2.54mm插座，可以用來實(shí)現(xiàn)NRF24L無線通訊。
其他幾部分的通訊設(shè)計(jì)正在設(shè)計(jì)。

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1. IIC通訊口設(shè)計(jì)IIC又叫I2C，是一種兩線時(shí)的通訊方式，最常見的就是AT24Cxx系列的存儲芯片了。本設(shè)計(jì)中通過AT24C02來實(shí)現(xiàn)IIC。

該芯片接在單片機(jī)的片上資源I2C1上，即可以使用片上資源實(shí)現(xiàn)IIC通訊，也可以通過GPIO口來模擬實(shí)現(xiàn)。需要注意的是具有IIC片上資源的引腳一般都是開漏極，也就是如果用作GPIO輸出的話是必須要接上拉電阻的，這一點(diǎn)大家在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候務(wù)必要引起重視，否則這兩個(gè)口是無法輸出高電平的。
2. RS485通訊電路設(shè)計(jì)RS485接口是工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用非常普遍的一種接口，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)主從通訊，一臺主機(jī)就可以輪訓(xùn)多臺分機(jī)節(jié)點(diǎn)。該接口是通過UART配合電平轉(zhuǎn)換芯片來完成的。本設(shè)計(jì)中使用SP385作為電平轉(zhuǎn)換芯片。

由于只是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下做實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)之用，該電路被沒有加隔離部分，如果要應(yīng)用到現(xiàn)場最好做隔離處理。
3. CAN通訊接口設(shè)計(jì)CAN總線目前被廣泛的應(yīng)用在汽車電子和工業(yè)環(huán)境中，CAN總線也是兩線制總線，傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)，最重要的是如果總線上的某一個(gè)分機(jī)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障而不會對總線造成壓力。目前CAN接口設(shè)計(jì)的常用方案為：片上CAN資源+電平轉(zhuǎn)換芯片。

CAN通訊是一種非常復(fù)雜的通訊，相對于RS485而言其報(bào)文結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。CAN通訊的數(shù)據(jù)幀格式可以分為29位ID的擴(kuò)展幀和11位ID的標(biāo)準(zhǔn)幀。我對RS485和CAN總線的總結(jié)如下：
RS485：所見即所得；
CAN：所見非所得；
什么意思，比所說RS485的分機(jī)地址為5，那么我直接把數(shù)值5賦給地址變量就可以了。但是CAN總線確實(shí)非常的麻煩，因?yàn)槠銲D有11位或29位之多。
4. USB通信口設(shè)計(jì)對USB大家已經(jīng)不陌生了，其接口非常常見，如U盤、MP3、MP4、手機(jī)、鼠標(biāo)等。USB只有D+和D-兩根線，硬件極其簡單但是協(xié)議極其復(fù)雜。有興趣的朋友可以搜一下USB協(xié)議規(guī)范，有幾百頁之多。

昨天和今天的內(nèi)容都是通訊接口，通訊接口部分的工作量有一個(gè)很大的特點(diǎn)：硬件簡單，協(xié)議復(fù)雜。通訊接口就像一條高速公路一樣，路就是硬件，但車怎么走就是軟件的事情了。如果管理的好那路上就不堵車，如果管理不好那就天天堵。所以說通訊協(xié)議是最考驗(yàn)大家編程能力的。
我還想在這塊學(xué)習(xí)板上加一個(gè)彩屏，但是在淘寶上找了一下現(xiàn)成的TFT真彩屏都好貴的，要六七十，甚至一百多。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我的設(shè)計(jì)預(yù)算。關(guān)于屏的事情，這兩天我再好好考慮一下設(shè)計(jì)方案，爭取做到低成本。

ID:112486 · 發(fā)表于 2016-5-1 16:30

STM32中國峰會上展示了都是F4的產(chǎn)品，老大這時(shí)搞F103，起點(diǎn)低了點(diǎn)不？

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STM32開發(fā)板開發(fā)過程|4通訊部分電路設(shè)計(jì)

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