(完整版)第1章开发板硬件结构

第1章开发板硬件结构

OpenM3V开发板是作者专门为本书设计的硬件原型，采用了ST公司基于M3核的STM32F103VB，可通过ISP下载，也可以通过JTAG方式调试和下载。

开发板上提供了众多的功能部件，都是工程师在实际应用中常用并必须要使用的模块，充分使用这些模块能尽可能地发挥STM32系列的性能。这些功能模块包括键盘和LED灯功能部件；I2C方式接口的EEPROM储存器电路；两个RS-232串口电路；简单AD采集电路，语音AD采集电路；CAN接口电路；USB接口电路；JTAG接口电路；后备供电电路；SPI方式接口的Flash储存器接口电路模块，SPI方式接口的SD卡电路，SPI方式接口的128×64点阵液晶接口电路，SPI方式接口2.4G无线通信模块接口电路，SPI方式接口的779～928MHz频段无线模块接口电路；PWM方式调光电路，PWM方式语音输出电路及连接直流无刷电动机驱动板的接口电路等，同时结合灵活的跳线，所有的I/O口都可以单独引出，可以极大地方便读者进行嵌入式开发。

1.1 电路原理图

OpenM3V开发板硬件原理图如图1-1-1～图1-1-5所示。

图1-1-1 芯片最小系统部分

图1-1-2 USB、CAN 和JTAG 接口电路图

V DD

V-

V CC

V SS

24C02

图1-1-3 RS-232和24C02电路

图1-1-4 LCD和无线模块接口电路图

SST25V016 图1-1-5 SD卡和Flash接口电路图

1.2 原理图说明

1.2.1 电源电路

STM32系列的工作电压（V DD）为2.0～3.6V，通过内置的电压调节器提供所需的1.8V 电源。当主电源V DD掉电后，通过V BAT脚为实时时钟（RTC）和备份寄存器提供电源。OpenM3V开发板电源电路如图1-2-1所示，使用USB口输入5V电源，通过电容滤波和电感对瞬态电流的限制，使用LM1117为系统提供稳定的3.3V电源。当系统供电后，有一指示灯被点亮，提示系统处于供电状态。

图1-2-1 电源电路

STM32F103VB系列具有独立的模拟电源引脚，为了提高模拟系统的抗噪性，模拟部分应该与数字部分分开供电，如图1-2-2所示。在电路上，使用L1、L2、C5、C6作为模拟电路部分，用于隔离来自数字电路部分的噪声。

V

R

E

F

_

3

.

V

D

D

A

图1-2-2 模拟部分与数字部分分开供电

1.2.2 系统复位电路

在STM32系列芯片中，由于有完善的内部复位（RESET）电路，外部复位电路就特别简单，使用阻容复位方式即可，如图1-2-3所示。

图1-2-3 复位电路图

1.2.3 时钟电路

STM32系列的控制器可以使用外部晶振或外部时钟源，经过内部PLL或不经过内部PLL为系统提供参考时钟，也可以使用内部RC振荡器经过或不经过内部PLL为系统提供时钟源。当使用外部晶振作为系统时钟源时，外部晶振的频率为4～16MHz，可以为系统提供精确的系统参考源。

OpenM3V开发板使用8MHz外接晶振为系统提供精确的系统时钟参考，使用32.768kHz

低速外部晶体作为RTC时钟源，连接到芯片的PC14、PC15脚，具体电路如图1-2-4所示。

图1-2-4 晶振电路图

1.2.4 JTAG接口电路

OpenM3V开发板采用标准14引脚JTAG仿真调试接口，该接口信号定义与STM32F103VB 连接，如图1-2-5所示。注意，当不作为JTAG口使用，而是作为普通I/O口使用时，要注意其口线上的上拉和下拉电阻的影响，当然也可以焊下，不使用这些电阻。

图1-2-5 JTAG接口电路

1.2.5 串口电路

STM32系列芯片有2～5个不等异步串口，STM32F103VB拥有3个异步串口。开发板通过一片MAX3232把串口1和串口2的3.3V电平转换为RS-232电平。通过一个跳线组J5，可以把这些端口与串口部分电路断开或相连接。当跳线帽短接时，连接芯片引脚到串口电平转换电路；当跳线帽断开时，这些引脚可以作为通用I/O口使用。

开发板上，STM32F103VB的PA10（69引脚）对应RX1，PA9（68引脚）对应TX1，PA3（26引脚）对应RX2，PA2（25引脚）对应TX2。这两个串口的数据发送端连接到DB9阴（母）插头的2引脚，数据接收端连接到DB9阴头的3引脚，DB9接头与PC串口相接时，使用直连串口线相连接，同时，串口1可以作为程序ISP下载的接口，具体电路如图1-2-6所示。

J5

图1-2-6 串口电路图

1.2.6 键盘电路

OpenM3V开发板有独立的7个按键，分别为K1～K7，如图1-2-7所示。由于STM32F 系列芯片的每一个引脚都可以定义为中断脚，所以也可以定义这些按键作为外部中断输入口，或用来唤醒在睡眠或停机状态的CPU。

图1-2-7 按键电路图

开发板上，PE0连接K1，PE1连接K2，…，PE6连接K7。虽然所有的STM32F系列芯片内部都有上拉和下拉选项，在此处加上上拉电阻只是为了更好地说明这个上拉电阻的作用。在对功耗要求很严的应用中，按键的上拉电阻阻值应相应取大一点，以减少这一部分的电流消耗。在按键的两端加上一个电容，能旁路掉一定量的键盘按下和松开时的抖动，其值在0.1～1.0μF之间，此处采用0.1μF电容。

按键按下时，采集到的电压值为低；按键松开时，采集到的电压值为高，通过判断连接到芯片I/O口电压的高低来判断按键的状态。

1.2.7 LED灯电路

OpenM3V开发板有独立的8个LED灯，使用I/O口来控制，PD0控制LED1，PD1控制LED2，…，PD7控制LED8。当I/O口为高电平时，LED灯灭；当I/O口为低电平时，LED灯亮，具体电路如图1-2-8所示。

图1-2-8 LED电路图

同时，还有一路使用PWM来模拟DAC输出可以调光输出的LED灯，电路如图1-2-9所示。PWM_V连接芯片的PD14引脚，也即重映射TIM4的CH3引脚。

图1-2-9 PWM驱动电路图

1.2.8 I2C接口电路

STM32F103VB具有两路均支持400kHz高速通信模式的硬件I2C电路接口。在开发板