STM32F10xxx硬件开发入门

### STM32F10xxx硬件开发入门知识点详解 #### 一、供电 **1.1 简介** STM32F10xxx系列微控制器的供电需求为2.0V至3.6V（VDD），并且内置了一个电压调节器来提供1.8V的内部数字电源。在主电源VDD关闭的情况下，实时时钟(RTC)和备份寄存器可以通过VBAT供电维持运行。 - **1.1.1 独立A/D转换器供电及参考电压** - 独立的VDDA引脚为ADC供电，用于提高转换精度。VSSA引脚提供隔离的接地输入，有助于减少来自PCB的噪声干扰。 - 在100引脚和144引脚封装中，用户可以通过VREF+引脚连接一个外部参考电压，以进一步提升低电压输入时的精度。 - 在64引脚及更小封装中，VREF+和VREF-内部已连接到VDDA和VSSA，无需外部连接。 - **1.1.2 备用电池** - VBAT引脚可以选择性地连接到电池或其他电源提供的备用电源，以便在VDD关闭时仍然能够保持备份寄存器中的数据。 - VBAT还为RTC单元供电，确保即使在主电源关闭时RTC也能正常运行。 - 如果应用中没有外部电池，则应将VBAT连接到VDD。 - **1.1.3 电压调节器** - 复位后，电压调节器默认开启。根据不同的操作模式，调节器有不同的工作状态： - **运行模式**：以正常功耗模式提供1.8V电源（内核、内存和数字外设）。 - **停止模式**：以低功耗模式提供1.8V电源，用于保存寄存器和SRAM内容。 - **待机模式**：电压调节器停止供电，除了备用电路和备份域外，所有寄存器和SRAM内容丢失。 **1.2 供电方案** 针对不同的应用场景，设计者需要考虑合适的供电策略： - 对于需要高精度模拟信号处理的应用场景，推荐使用独立的A/D转换器供电方案。 - 当设备需要在断电状态下维持RTC运行时，应当考虑添加备用电池以确保VBAT的持续供电。 - 根据应用的工作模式，合理选择电压调节器的工作状态，以达到最佳的功耗管理效果。 #### 二、时钟 STM32F10xxx系列微控制器支持多种时钟源选项，包括外部晶体/陶瓷谐振器、外部时钟源、内部RC振荡器等。通过合理的时钟配置，可以有效提高系统的稳定性和可靠性。 - **2.1 HSE时钟** - **外部时钟源(HSE旁路)**：可以使用外部时钟源作为高速外部时钟输入。 - **外部晶体/陶瓷谐振器(HSE晶体)**：通过连接外部晶体或陶瓷谐振器，提供高速外部时钟。 - **2.2 LSE时钟** - **外部源(LSE旁路)**：可以使用外部时钟源作为低速外部时钟输入。 - **外部晶体/陶瓷谐振器(LSE晶体)**：通过连接外部晶体或陶瓷谐振器，提供低速外部时钟。 - **2.3 时钟输出能力**：STM32F10xxx支持将时钟信号输出到特定引脚，便于同步其他设备或进行调试。 - **2.4 时钟安全系统(CSS)**：此功能用于检测外部高速时钟的丢失，并自动切换到内部时钟，确保系统的稳定性。 #### 三、启动配置 - **3.1 启动模式选择**：STM32F10xxx支持从不同的存储介质（如Flash、SRAM或系统存储器）启动，这取决于启动选择引脚的配置。 - **3.2 启动引脚连接**：启动模式的选择通过特定引脚的状态来确定，例如BOOT0和BOOT1引脚。 - **3.3 内嵌自举模式**：此模式允许用户从内部ROM的自举加载程序区域启动，适用于初始引导加载阶段。 #### 四、调试管理 - **4.1 简介**：STM32F10xxx系列提供了丰富的调试功能，包括JTAG和Serial Wire Debug (SWD)等。 - **4.2 SWJ调试端口(SERIALWIRE和JTAG)**：STM32F10xxx支持通过SWJ端口进行调试，该端口同时兼容JTAG和Serial Wire Debug协议。 - **4.3 引脚分布和调试端口脚** - **SWJ调试端口引脚**：介绍了SWJ调试端口的引脚定义。 - **灵活的SWJ-DP引脚分配**：提供了关于如何配置SWJ调试端口引脚的信息。 - **JTAG引脚的内部上拉和下拉电阻**：介绍了JTAG引脚内部电阻的作用。 - **与标准JTAG连接器相连的SWJ调试端口**：描述了如何将SWJ调试端口连接到标准JTAG连接器。 #### 五、建议 为了优化硬件设计，以下是一些建议： - **5.1 印制电路板(PCB)设计**：合理的PCB布局可以有效降低电磁干扰等问题。 - **5.2 器件位置**：合理安排元器件的位置，可以提高信号质量和散热性能。 - **5.3 接地和供电(VSS,VDD)**：良好的接地和供电设计对于提高系统的稳定性和可靠性至关重要。 - **5.4 去耦合**：适当的去耦措施能够减少电源波动的影响。 - **5.5 其它信号**：考虑其他关键信号的布线和终端处理，以减少信号完整性问题。 - **5.6 未用到的I/O及其特性**：对于未使用的I/O引脚，应了解其特性并适当处理，避免造成不必要的干扰。 #### 六、参考设计 - **6.1 描述** - **时钟**：介绍了时钟电路的设计考虑因素。 - **复位**：复位电路的实现方式。 - **启动模式**：不同启动模式下的硬件配置。 - **SWJ接口**：SWJ调试接口的连接方式。 - **供电**：供电电路的具体实现。 - **6.2 参考器件**：提供了一些典型的参考设计实例，帮助设计者更好地理解实际应用中的设计要点。 以上内容概括了STM32F10xxx系列微控制器硬件开发中的核心知识点，涵盖了供电、时钟管理、启动配置和调试管理等方面。这些知识对于初学者来说是非常宝贵的，可以帮助他们更快地掌握STM32F10xxx的硬件开发技术。