STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

序言

我們大多數(shù)人在學(xué)習(xí)stm32過程中都會(huì)陷入這樣一個(gè)誤區(qū)————只關(guān)注軟件代碼層面而忽視了硬件層面，簡(jiǎn)單來說就是只會(huì)用開發(fā)板，一旦需要設(shè)計(jì)自己的stm32系統(tǒng)就無從下手。本文旨在完成stm32最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

STM32最小系統(tǒng)的組成

STM32最小系統(tǒng)簡(jiǎn)述

STM32最小系統(tǒng)，就是能讓STM32單片機(jī)能夠正常工作所必須擁有的組成部分的集合，也是STM32單片機(jī)正常運(yùn)行的必要環(huán)境。STM32最小系統(tǒng)主要組成部分有：

stm32最小系統(tǒng)包括：

1.供電電路；

2.時(shí)鐘電路；

3.下載電路；

4.復(fù)位電路；

5.BOOT啟動(dòng)模式選擇。

因?yàn)镾TM32單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)集成了時(shí)鐘電路，所以STM32只需有供電和復(fù)位電路就能正常運(yùn)行。但在實(shí)際應(yīng)用中，為了使單片機(jī)的靈活性、抗干擾能力、適應(yīng)力、可調(diào)試的能力等，最小系統(tǒng)中還需帶有其它保持最小系統(tǒng)穩(wěn)定的電路。本文所述的STM32最小系統(tǒng)基于STM32F103RCT6設(shè)計(jì)。

供電電路

在設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)的供電電路時(shí)，需先確定供電的電壓，本文所述STM32采用的供電電壓為5V的USB供電電路，單片機(jī)的工作電壓為3.3V，我們需要對(duì)電壓進(jìn)行降壓處理，因此我們采用AMS1117-3.3芯片，將5V轉(zhuǎn)換成3.3V給單片機(jī)供電。

在STM32單片機(jī)的某些使用場(chǎng)合中，需要較高的信噪比，所以將模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)區(qū)分開，來規(guī)避彼此的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，VDDA供電給ADC、DAC模塊，VREF+是參考電壓輸入引腳正極，VREF-是對(duì)應(yīng)的負(fù)極。VREF+與VDDA連接，VREF-與VSSA連接。

一般情況下，數(shù)字電源VDD與模擬電源VDDA之間只需要接一個(gè)簡(jiǎn)單的低通濾波器即可（RC型、π型），而數(shù)字地和模擬地之間可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的隔離（即在兩者之間接一個(gè)0Ω的電阻），或者在一些要求不高的場(chǎng)合，直接公用地。

時(shí)鐘電路

在官方STM32數(shù)據(jù)手冊(cè)中，高速外部時(shí)鐘（HSE）可接4MHz~16MHz的晶振，我們一般接8MHz的晶振，方便進(jìn)行倍頻，在經(jīng)過PLL鎖相環(huán)倍頻輸出后，供給STM32的外設(shè)使用。下圖所示的時(shí)鐘電路組成：晶振+起振電容 +（反饋電阻MΩ級(jí)）。如不接高速外部時(shí)鐘時(shí)，OSC_IN應(yīng)接地，OSC_OUT應(yīng)懸空。

低速外部時(shí)鐘（LSE），接頻率為32.768KHz的晶振，用于提供給（RTC）實(shí)時(shí)時(shí)鐘。因?yàn)?^15=32768，在經(jīng)過寄存器設(shè)置分頻之后，能很容易地得到1Hz的頻率，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定時(shí)，可用于計(jì)時(shí)電路（萬年歷等）。

有源晶振與無源晶振：

無源晶振：方便靈活、精度一般足夠、成本較低、需要外接起振電容

有源晶振：更穩(wěn)定、需要外接電源供電、不需要外圍輔助電路

下載電路

STM32單片機(jī)的下載方式有3種，分別是SWD（Serial Wire Debug）、JTAG（Joint Test Action Group）、ISP（in-system programming）下載電路。其中JTAG和SWD下載電路可供用戶對(duì)程序進(jìn)行在線調(diào)試。

JTAG下載電路：

SWD下載電路：

ISP一鍵下載電路：一般采用CH340G芯片實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)串口，其中CH340G芯片需要單獨(dú)的震蕩電路，一般使用12MHz的晶振。該芯片將電腦的USB映射為串口使用，電腦在使用CH340G轉(zhuǎn)串口時(shí)應(yīng)安裝對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。

ISP下載電路可直接使用轉(zhuǎn)串口接入單片機(jī)串口引腳實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，這里就不貼電路圖了。

復(fù)位電路

在STM32運(yùn)行的過程中，為確保系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路必不可少。我們利用復(fù)位電路將STM32電路恢復(fù)到初始的狀態(tài)，主要是防止程序混亂，將系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)，以便接收各種指令進(jìn)行工作。

BOOT啟動(dòng)模式選擇

STM32直接通過兩個(gè)引腳BOOT0和BOOT1設(shè)置啟動(dòng)模式（M3和M4）：

主閃存存儲(chǔ)器（Flash）：執(zhí)行程序；

系統(tǒng)存儲(chǔ)器（Bootloder）：執(zhí)行串口程序下載；

內(nèi)置SRAM：執(zhí)行SRAM內(nèi)代碼。

附

STM32芯片選擇

在設(shè)計(jì)STM32系統(tǒng)時(shí)，我們?cè)谶x擇使用哪款芯片時(shí)需要根據(jù)項(xiàng)目功能需求來選擇，再確定好項(xiàng)目需求之后，我們可以在st官方技術(shù)社區(qū)下載選型手冊(cè)或者下載芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)來確定選擇哪款芯片。

一般在stm32中文數(shù)據(jù)手冊(cè)的第一頁(yè)就會(huì)有芯片資源描述，你可以根據(jù)資源介紹來選擇所需的芯片。

芯片引腳功能

在設(shè)計(jì)STM32系統(tǒng)時(shí)，我們需要根據(jù)芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)來確認(rèn)需要使用的引腳，例如我們需要外接低速外部晶振時(shí)，我們需要在芯片手冊(cè)上找到外接晶振引腳。本文使用STM32F103RCT6芯片，所以是64腳的芯片封裝，然后找到外接晶振引腳，就是PC14、PC15。于是在繪制原理圖時(shí)就可以找到對(duì)應(yīng)引腳，連接相應(yīng)的外部電路。