【03】STM32·HAL库开发-初识STM32 | STM概念、芯片分类、命名规则、选型 | STM32原理图设计、看数据手册、最小系统的组成 、STM32IO分配

目录

  • 1. 初识STM32
    • 1.1STM32是什么(了解)
    • 1.2STM32芯片分类 (了解)
    • 1.3STM32命名规则(了解)
    • 1.4STM32选型(了解)
  • 2.原理图设计基础
    • 2.1学会查看数据手册(了解)
      • 2.1.1适用范围
      • 2.1.2数据手册内容概要
      • 2.1.3芯片的基本参数(STM32F103ZET6为例)
      • 2.1.4正点原子开发板对应的主控型号和封装
    • 2.2最小系统(了解)
      • 2.2.1STM32芯片预留引脚说明
      • 2.2.2电源电路
      • 2.2.3复位电路
      • 2.2.4BOOT启动电路
      • 2.2.5晶振电路
      • 2.2.6下载调试电路
    • 2.3IO分配(了解)
    • 2.4总结

1. 初识STM32

1.1STM32是什么(了解)

  STM32:ST是意法半导体,M是MCU/MPU,32是32位。
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  ST累计推出了:5大类、18个系列、1000多个型号的Cortex内核微控制器。

1.2STM32芯片分类 (了解)

  ST中文社区网地址

  得到下面的图片,前面说的ST五大类是MPU、高性能MCU、主流MCU、超低功耗MCU、无线系列MCU。如果要了解F1的1000多种型号,可以点击网页中的【STM32 F1】下载选型手册。
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   ST官网地址

1.3STM32命名规则(了解)

   主要关注引脚数、闪存容量、封装、温度范围。
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1.4STM32选型(了解)

   选型原则:由高到低,由大到小。高低是性能高低,大小是FLASH、SRAM大小。如果发现F4系列远远够用,可以往小移植,比如F103等。

2.原理图设计基础

2.1学会查看数据手册(了解)

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ST官网地址

ST中文社区网地址,如过要下载中文版就下载译文版本,有些是没有中文版本的。

2.1.1适用范围

   打开一个数据手册首先要查看其适用范围:
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2.1.2数据手册内容概要

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2.1.3芯片的基本参数(STM32F103ZET6为例)

   从数据手册中就可以了解以下信息
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   STM32引脚类型:电源引脚(上图引脚图中以V开头的)、晶振引脚(脚位8和9是低速时钟引脚,脚位23和24是高速晶振引脚)、复位引脚(25是复位引脚)、下载引脚(下载接口共分为三类,JATG、SWD、串口,如下图所示)、BOOT引脚(脚位138BOOT0和48BOOT1,BOOT1引脚只有在M3/M4内核有,M7没有)、GPIO引脚(以字母P开头的都是为PPL引脚),实物图小圆圈下方第一个引脚为脚位1。
   JTAG接口可以仿真和调试,但是占用5个IO口;SWD接口也可以下载和仿真,只占用2个IO口;串口只占用两个IO口,但是不能调试,只能下载程序。推荐使用SWD接口。STM32复位后,默认为JTAG功能引脚。

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2.1.4正点原子开发板对应的主控型号和封装

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2.2最小系统(了解)

  最小系统是保证MCU正常工作的最小电路组成单元。以正点原子战舰开发板为例,除了主控芯片STM32F103ZET6,还需要电源电路、晶振电路、复位电路、BOOT启动电路、下载调试电路这五部分组成最小系统,当然板子上还有其他电路。
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2.2.1STM32芯片预留引脚说明

  电源分为4类,VDD/VSS称为数字部分电源引脚,VDDA/VSSA为模拟部分电源引脚。F1和F4有BOOT0和BOOT1,F7和H7只有BOOT0。
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2.2.2电源电路

  通过外部USB接口得到5V电源,通过AMS1117-3.3稳压器,将电压降压到3.3V,开发板上的0欧姆电阻是为了考虑维修添加,如果不考虑可以直接相连。STM32弄很多组数字电源的原因是分布不同的多个外设需要电源,不可能让电源在芯片内部穿插去给外设供电,电路宽度小、阻抗大,为了获取更良好的电源,在高速的数字电路里都会加入很多组数字电源。
  模拟部分电路电源其实也是从数字电源3.3V获取,因为STM32对数字电源要求不高,所以用RC低通滤波器,将数字电源的高频部分滤除,把低频的留下,给模拟引脚供电。
  参考电压是通过排针方式引出,可以通过跳线帽将VREF+和VDDA连接起来,将模拟电压给参考电压供电。
  RTC&后备区域供电部分,当开发板外接电源供电时,3.3V通过二极管给VBAT,将开放板断电后3.3V就没有了。BAT纽扣电池是3V,3V通过二极管给VBAT供电,当开发板断电时RTC&后备区域的数据都可以保存下来。
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2.2.3复位电路

  STM32复位引脚NRST保持低电平状态时间1~4.5ms即可复位(摘自:STM32F103ZET6(中文版).pdf,5.3.3小节 33页)。
  当按键没有按下时,VCC3.3通过上拉电阻R3给NRST供电,C12上面的结点为高电平;当按键按下时,NRST接地,低电平只要满足1~4.5ms就可产生复位,而按键按下一般在几十到几百ms,所以可以满足复位条件;图中还有一种复位是上电复位,当上电的一瞬间,电容是没有电的,电容短路,NRST连接到地,当电容充满电时,NRST变为高电平,上电复位就是利用电容充电的一瞬间导致NRST引脚低电平,只要满足低电平时间就可产生复位,经过实验和计算电阻10kΩ电容104(10×104pF)低电平时间就可满足复位要求。
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2.2.4BOOT启动电路

  开发板会通过跳线帽将3和5、4和6连接起来,那么电阻R11和R12将成为下拉电阻,如果要将BOOT0或者BOOT1接电源,用跳线帽直接连即可。M7和H7内核只有BOOT0引脚,默认也是下拉,2和3进行连接。
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2.2.5晶振电路

  正点原子低速晶振都是接的32.768KHz,高速晶振分为两种情况,F103/F407/H570VBT6用的二脚直插8MHz晶振,F429/F767/H743/F750/H750XBH6是贴片的26MHz四脚晶振。
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2.2.6下载调试电路

  下载调试电路推荐使用SWD模式。
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  下图是串口1下载电路,最简单的串口电路就是直接将PA9和PA10通过排针引出来,通过外部的USB转TTL电平模块或者RS232模块,将接口连接到排针上就可完成串口程序下载。如果不想使用外部设备就可选择一键下载电路,将USB连接到电脑就可直接进行下载。
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2.3IO分配(了解)

  IO分配原则:优先分配特定外设IO(如果要用串口1下载程序,优先分配PA9和PA10),然后分配通用IO(使用高低电平即可满足特定需要),最后微调(画PCB时进行微调)。

2.4总结

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