UM1472用户手册 - STM32F4DISCOVERY

Size: px

Start display at page:

Download "UM1472用户手册 - STM32F4DISCOVERY"

红房
5 years ago
Views:

1 UM1472 用户手册 STM32F4高性能探索板简介帮助你探索发现 STM32F4 的高性能特性并帮助你开发应用基于 STM32F407VGT6 芯片包括一个板载的有嵌入式调试工具接口的 ST-LINK/V2 ST MEMS 数字加速器 ST MEMS 数字麦克风音频 DAC 集成了 class D 扬声器驱动器 LED 灯按钮和一个 USB OTG 的 micro-ab 连接器图 1

2 系统要求目录 1 约定快速入门...6 开始系统要求支持的开发工具链订单编码特性硬件和布局 STM32F407VGT6 微控制器嵌入的 ST-LINK/V 使用 ST-LINK/V2 编程/调试板上 STM32F 使用 ST-LINK/V2 编程/调试外部 STM32 应用电源和电源选择 LED 按键板上音频功能支持 USB OTG 运动传感器 ST MEMS LIS302DL JP1 (Idd) 锡桥扩展连接机械制图电气原理图

3 电气原理图表列表表表表表 -3-1 ON/OFF 约定跳线状态调试连接器 CN2 (SWD) 锡桥 MCU 引脚描述对应板子功能...19

4 系统要求图列图图图图图图图图图图图图图图图图硬件框图顶层布局底层布局 STM32F407VGT6 封装 STM32F407VGT6 框图典型配置连接图 ST-LINK 连接图机械制图 ST-LPINK/V2(SWD only) MCU Audio USB_OTG_FS Peripherals

5 电气原理图 1 约定表 1 提供了在本文中使用的一些约定的定义表 1 ON/OFF 约定约定跳线 JP1 ON 跳线 JP1 OFF 锡桥 SBx ON 锡桥 SBx OFF -5- 定义跳线安装跳线不安装 SBx 连接短路 SBx 连接开路

6 系统要求 2 快速入门是一个低成本易于使用的开发套件快速评估并开始使用 STM32F4 高性能微控制器的进行开发在安装和使用产品之前请接受评估产品许可协议更多的关于信息和演示软件请访问: 开始按照下面的顺序配置板开始启动 DISCOVERY 应用检查板上跳线位置 JP1 ON CN3 ON 选择 DISCOVERY 用一根 USB 线 type A to mini-b 连接板子到 PC 通过 USB 连接器 CN1 给板子供电红色 LED LD2 PWR 开始闪烁 B1 和 B2 两个按钮之间的 4 个 LED 灯闪烁按下用户按钮 B1 使能 ST MEMS 传感器移动板子并根据移动方向和速度观察四个 LED 闪烁如果是用另一根 type A to micro-b 的 USB 线连接 PC 和 CN5 连接器那么板子就被认为是一个标准鼠标其运动也可以控制 PC 的光标 5. 若要学习或修改相关于这个演示的 DISCOVERY 工程项目可以访问探索发现 STM32F4 特点下载执行在工程项目清单中推荐的程序使用可用的例程开发自己的应用 2.1 系统要求 Windows PC (XP, Vista, 7) USB type A to Mini-B USB cable 2.2 支持的开发工具链 Altium TASKING VX-Toolset Atollic TrueSTUDIO IAR EWARM Keil MDK-ARM -6-

7 电气原理图 2.3 订单编码若要购买 STM32F4 高性能的 DISCOVERY 板使用的订单编码 -7-

8 系统要求 3 特性提供如下个特点 STM32F407VGT6 微控制器有 1M 的 FLASH 存储器 192K 的 RAM LQFP100 封装板上的 ST-LINK/V2 可以使用选择的方式把套件切换成一个独立的 ST-LINK/V2 来使用用 SWD 连接器来编程和调试板子电源通过 USB 总线或者外部 5V 电源来供电外部应用电源 3V 和 5V LIS302DL, ST MEMS 运动传感器 3 轴数字输出加速器 MP45DT02 ST MEMS 音频传感器全向数字麦克风 CS43L22 音频 DAC 集成了 CLASS D 扬声器驱动器 8 个 LED 指示灯 LD1(红/绿)用于 USB 通讯 LD2 红用于 3.3V 上电 4 个用户 LED 灯 LD3(橙) LD4(绿) LD5(红)和 LD6(蓝) 2 个 USB OTG 的 LED 灯 LD7 绿 VBus LD8 红过流指示 2 个按钮用户按键和复位健 USB OTG micro-ab 连接器 LQFP100 IO 口的扩展头可以快速连接成原型板易于探测 -8-

9 电气原理图 4 硬件和布局是以LQFP100的STM32F407VGT6微控制器为中心来设计的图2图示了STM32F407VGT6与其外设之间的连接 ST-LINK/V2 按钮 LED灯音频 DAC USB ST MEMS加速器 ST MEMS麦克风以及连接器图3和图4图示了这些功能特点在上的位置图 2 硬件框图 -9-

10 系统要求图 3 顶层布局注意 CN2 CN3 JP1 P1和P2连接器的PIN1是通过一个方块来标识的图 4 底层布局

11 电气原理图 4.1 STM32F407VGT6 微控制器 ARM Cortex-M4 32位MCU带有FPU单元有210 DMIPS 多达1MB FLASH/192+4KB RAM USB OTG HS/FS Ethernet 17 定时器 3个ADC 15个通讯接口和一个摄像口图 5 STM32F407VGT6 封装微控制器提供了如下的优势 168MHz/210 DMIPS Cortex-M4 一个单周期DSP MAC和浮点单元提升了控制算法的运行给应用带来了更多的特点易于使用较好的代码效率快速上市简化了饱和和缩放运算方便支持多种语言工具为高性能和超快速数据传送而设计 ART加速器 32位 7层AHB总线矩阵 7个主的 8个从的包括2个SRAM块多个DMA控制器通用的2个 USB HS的1个 Ethernet的1个一个内核专用SRAM块从FLASH连续执行相当于0等待和数据传送以及简化的资源分配显著的电源效率超低动态功耗在VBAT模式典型地RTC<1 ua 3.6V降到1.7V VDD 电压调节器具有电源调节能力当运行在低电压或电池供电时应用需要高性能和低功耗可提供超灵活性以减少电源功耗最高集成度多达1M字节的片上FLASH存储器 192K字节的SRAM 复位电路内部RC PLL等高级和创新的外设提供新的可能性高速数据连接和通讯高分辨率在STM32生态系统中开发产品大量的工具和软件方案提供了宽范围的选择

12 系统要求图 6 STM32F407VGT6 框图

13 电气原理图 4.2 嵌入的 ST-LINK/V2 编程和调试工具ST-LINK/V2集成在上这个嵌入的ST-LINK/V2 可以根据跳线的状态用于2种不同的方式见表2 编程/调试板上的MCU 编程/调试板外的MCU 用一根线连接到SWD连接器CN2 嵌入的ST-LINK/V2仅支持STM32产品的SWD接口关于调试和编程特性的信息可参考 UM1075(ST-LINK/V2 in-circuit debugger/programmer for STM8 and STM32) UM1075详细地描述了ST-LINK/V2的特性图 7 典型配置表 2 跳线状态跳线状态 CN3 两个跳线 ON CN3 两个跳线 OFF 描述 ST-LINK/V2 功能使能板上编程默认 ST-LINK/V2 功能使能应用板用外部 CN2 连接器支持 SWD

14 系统要求使用 ST-LINK/V2 编程/调试板上 STM32F4 如果要对板上的STM32F4编程那么就简单地把两个跳线插入CN3就可以了如图8红色部分所示但不能使用CN2连接器因为那样可能会妨碍了与的 STM32F407VGT6通讯图 8 连接图

15 电气原理图使用 ST-LINK/V2 编程/调试外部 STM32 应用使用ST-LINK/V2编程一个外部应用板上的STM32是非常容易的从CN3上简单地拔掉2 个跳线如图9所示根据表3连接应用板到CN2调试连接器注意如果在外部的应用板中使用CN2的PIN5 那么SB11必须是OFF 表 3 调试连接器 CN2 (SWD) CN2 引脚 1 VDD_TARGET 2 SWCLK 3 GND 4 SWDIO 5 NRST 6 SWO 说明来自应用的 VDD SWD 时钟地线 SWD 数据输入/输出目标 MCU 的复位保留图 9 ST-LINK 连接图

16 系统要求 4.3 电源和电源选择电源通过PC的USB线来提供或者通过一个外部的5V电源 D1和D2二极管保护来自外部电源的5V和3V引脚当另一个应用板连接到P1和P2引脚 5V和3V可用作输出电源在这种情况下 5V 和3V引脚传送1个5V或3V的电源电源功耗必须小于100mA 5V可用作输入电源例如当USB连接器没有连接PC时在这种情况下板子必须由一个供电单元或者通过辅助设备遵循标准EN : 2006+A11/2009 而且必须是安全特低电压 SELV 有电源功率限制 4.4 LED LD1 COM LD1默认状态是红色 LD1变成绿色指示PC和ST-LINK/V2之间的通讯在进行中 LD2 PWR 红色LED指示板子已供电用户LD3 橙色LED是用户的LED 连接到STM32F407VGT6的PD13脚用户LD4 绿色LED是用户的LED 连接到STM32F407VGT6的PD12引脚用户LD5 红色LED是用户的LED 连接到STM32F407VGT6的PD14引脚用户LD6 蓝色LED是用户的LED 连接到STM32F407VGT6的PD15引脚 USB LD7 当VBUS在CN5上时绿色LED指示连接到STM32F407VGT6的PA9引脚 USB LD8 红色LED指示CN5的VBUS的过流连接到STM32F407VGT6的PD5引脚 4.5 按键 B1用户用户和唤醒按键连接到STM32F407VGT6的PA0 B2复位按键连接到NRST 用于复位STM32F407VGT6-16 -

17 电气原理图 4.6 板上音频功能 STM32F4使用一个音频DAC(CS43L22) 通过音频mini的JACK连接器来输出声音 STM32F4通过I2C接口来控制音频DAC 通过I2S连接或者模拟输入信号来处理数字信号声音可独立地来自不同的输入 ST MEMS麦克风 MP45DT02 数字信号使用PDM协议或者模拟信号使用低通滤波器 USB 连接器来自于外部大容量存储如USB KEY USB HDD等等 STM32F4的内部存储器声音可由音频DAC通过不同的方式输出使用I2S协议使用STM32F4的DAC到CS43L22的模拟输入AIN1x 经由一个低通滤波器到CS43LS22的模拟输入AIN4x 使用麦克风直接输出 4.7 支持 USB OTG 在这个板上 STM32F4 仅用于驱动 USB OTG 全速 USB micro-ab 连接器 CN5 允许用户连接一个主机或设备部件如一个 USB KEY 鼠标等等有两个 LED 灯专门用于这个模块 LD7 绿色 LED 指示当 VBUS 激活时指示 LD8 红色 LED 指示一个连接设备的过流 4.8 运动传感器 ST MEMS LIS302DL LIS302DL是一个超小的低功耗的3轴线性加速器它包含一个感应元件和一个IC接口能通过I2C/SPI串行接口来提供测量的加速度给外部 LIS302DL有用户动态地可选择的±2g/±8g的全比例有测量加速度的能力输出100Hz或 400Hz的数据速率 STM32F4通过SPI接口来控制运动传感器

18 系统要求 4.9 JP1 (Idd) 跳线JP1 符号为Idd 允许拔掉跳线连接一个电流表来测量STM32F407VGT6的功耗跳线ON STM32F407VGT6上电默认跳线OFF 必须连接一个电流表来测量STM32F407VGT6的电流如果没有电流表那么STM32F407VGT6不能被供电 4.10 锡桥表 4 锡桥状态1 桥 SB13,14 (X2 crystal)2 OFF ON SB3,5,7,9 (默认) SB2,4,6,8 (保留) SB15,16 (X3 crystal) SB1 (B2-RESET) SB20 (B1-USER) SB17 (VDD powered from3v) SB11 (NRST) 描述 X2, C14, C15, R24和R25提供一个时钟 PH0, PH1 与 P2 断开 PH0, PH1 连接到 P2 R24,R25 和 R68 不能安装 ON OFF OFF 保留不要修改保留不要修改 X3, C16, C27, R21 和R22传送一个32KHz时钟 PC14, PC15 没有连接到 P2 ON ON PC14, PC15 仅被连接到 P2 仅移除 R21,R22 B2 按键连接到 STM32F407VGT6 MCU 的 NRST 引脚 OFF ON B2 按键没有连接到 STM32F407VGT6 MCU 的 NRST 引脚 B1 按键连接到 PA0 OFF OFF B1 按键不连接到 PA0 VDD 不从 3V 供电取决于 JP1 跳线 ON VDD 一直供电 3V JP1 跳线无效 ON SB12 (SWO) ON CN2 连接器的 NRST 信号被连接到 STM32F407VGT6 MCU 的 NRST 引脚 CN2 连接器的 NRST 信号没有被连接到 STM32F407VGT6 MCU 的 NRST 引脚 CN2 连接器的 SWO 信号被连接到 PB3 SB10 (STM_RST) OFF OFF SWO 信号没有被连接没有关联 STM32F103C8T6(ST-LINK/V2) NRST 信号 ON STM32F103C8T6 (ST-LINK/V2) NRST 信号连接到 GND SB18 (BOOT0) ON STM32F407VGT6 MCU 的 BOOT0 信号通过 510 欧姆下拉电阻保持低 SB19 (BOOT1) OFF OFF STM32F407VGT6 MCU 的 BOOT0 信号通过 10K 的上拉电阻保持高 STM32F407VGT6 MCU 的 BOOT1 信号通过 10K 的上拉电阻保持高 ON STM32F407VGT6 MCU 的 BOOT1 信号通过 510 欧姆下拉电阻保持低 OFF 1 2 默认 SBx 状态用黑体显示 SB13 和 SB14 是 OFF 以允许用户在 MCO 和 X2 晶振之间选择时钟源

19 电气原理图 4.11 扩展连接公插头 P1 和 P2 可以连接到一个标准的原型 / 包装板 SM32F407VGT6 的 GPIO 口在这些连接器上都是可用的 P1 和 P2 也可以用示波器逻辑分析仪或电压表的探针来测量表 5 MCU 引脚描述对应板子功能

20 系统要求

21 电气原理图

22 系统要求

23 电气原理图

24 系统要求

25 电气原理图

26 系统要求

27 电气原理图

28 系统要求

29 电气原理图 5 机械制图图 10 机械制图

30 系统要求 6 电气原理图图

31 电气原理图图 12 ST-LPINK/V2(SWD only)

32 系统要求图 13 MCU

33 电气原理图图 14 Audio

34 系统要求图 15 USB_OTG_FS

35 电气原理图图 16 Peripherals

ARM Cortex-M3 (STM32F) STMicroelectronics ( ST) STM32F103 Core: ARM 32-bit Cortex -M3 CPU 72 MHz, 90 DMIPS with 1.25 DMIPS/MHz Single-cycle multiplica

CP Chip Power ARM Cortex-M3 (STM32F) ARM Cortex-M3 (STM32F) STMicroelectronics ( ST) STM32F103 Core: ARM 32-bit Cortex -M3 CPU 72 MHz, 90 DMIPS with 1.25 DMIPS/MHz Single-cycle multiplication and hardware