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RobotCtrl_Core - 核心板

项目仓库:linyuxuanlin/RobotCtrl/RobotCtrl_Core

项目在线预览:

注:项目包含于 RobotCtrl - STM32 通用开发套件

原理图设计

RobotCtrl_Core 的主要功能如下:

  • 供电稳压电路(5V 转 3.3V,引出测试点)
  • 单片机最小系统
    • 电源电路(供电去耦、ADC 模拟电源)
    • 复位电路(外部复位按键)
    • 时钟电路(HSE 无源晶振)
    • 下载调试接口(SW)
    • 启动模式(选择从主闪存存储器启动)
    • USB 供电与通信电路(USB-Micro)
  • B2B 连接器(引出所有 IO)
  • 板载外设

供电电路

RobotCtrl_Core 可由 USB 接口或 B2B 连接器输入 5V 电源,并转换为 3.3V 供单片机核心及板载外设使用。稳压电路使用了 LDO(AMS1117-3.3,最大电流为 1A),附带了一颗电源指示灯,并预留了关键测试点。

LDO 的基础原理可以参考文章 电源拓扑 - 线性稳压

单片机最小系统

单片机最小系统的设计,分为几个部分:供电、复位、下载调试、时钟、启动模式。基础知识可参考文章 如何设计一款单片机的最小系统STM32F4 硬件开发

电源电路

去耦电容:

  • VDD:总的一个 10 μF 的陶瓷电容,外加每个 VDD 引脚旁接一个 100 nF 陶瓷电容。
  • VDDA:100 nF 陶瓷电容 + 1 µF 陶瓷电容。

VCAP 电容

  • 各对地接一个 2.2 µF 陶瓷电容。

复位电路

启用电源监控器,即 PDR_ON 通过 120Ω 电阻上拉。除此之外,也添加了复位按键,带硬件防抖。

时钟电路

外部高速时钟(HSE)选用村田 8M 无源晶振。

下载调试接口

本设计直接引出下载调试接口,不需要外部上拉/下拉电阻(因为 STM32 内部有集成)。

启动模式

选择从主闪存存储器启动,即 BOOT0 串接 10 K 的下拉电阻,BOOT1 任意。

USB 供电与通信电路(USB-Micro)

STM32 有内置 USB 外设,只需要直接引出接口(在 STM32F07ZE 芯片上是 PA11 和 PA12)就可以实现 USB 通信。

USB 接口也支持了外部供电功能(VUSB)。

B2B 连接器

B2B 连接器选用正点原子的 3710 系列,RobotCtrl_Core 核心板使用一对 3710M060037G3FT01(公座),RobotCtrl_Func 拓展板使用一对 F060037G0FR01(母座)进行配合。一对 B2B(共 120 pin)足以将 STM32F407ZE 的所有 IO 完全引出使用,最大化利用了系统资源。

B2B 连接器的相关资料请参考 3710F 端子资料

用户按键与 LED

为了能够进行简单的验证调试,RobotCtrl_Core 板载了一颗用户按键与一颗用户 LED,按键配置为 GPIO 输入模式、内部上拉,并加一个 MLCC 电容以硬件抖动。LED 配置为 GPIO 输出模式,引脚置高电平点亮,中间串联一个电阻以限流。

具体引脚请参考原理图。

硬件测试

电源测试需要在 USB 座子接入 5V 供电(或者通过 B2B 连接器通过外设拓展版供电),在 3.3V 的测试点测得相应电压即可。实际测试为 3.32V,验证通过。

功能测试通过烧录初始程序(用户按键控制用户 LED),测试上电及程序的烧录、复位按键与用户按键、电源 LED 与用户 LED、USB 功能。在实际的测试中,初始程序可正常通过 ST-Link 烧录进单片机核心板。复位按键可正常复位系统;在测试程序中,可以通过用户按键点亮/关闭用户 LED;上电时,电源 LED 正常亮起。USB 功能测试,使用的是 USB 虚拟串口的程序,打开串口工具(波特率任意),发送任意字符,将返回相同字符,测试通过。

参考与致谢

原文地址:https://wiki-power.com/
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