ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板硬件詳解 - 全文

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板是一款迷你型的開(kāi)發(fā)板，小巧而不小氣，簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單。ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板的特點(diǎn)包括：

　　1）小巧。整個(gè)板子尺寸為8cm*10cm*2cm（包括液晶，但不計(jì)算銅柱的高度）。

　　2）靈活。板上除晶振外的所有的IO口全部引出，特別還有GPIOA和GPIOB的IO口是按順序引出的，可以極大的方便大家擴(kuò)展及使用。

　　3）資源豐富。板載十多種外設(shè)及接口，讓你暢游STM32

??????? 她的外觀尺寸只有8cm*10cm大小，如下圖所示：

　　圖1 MiniSTM32 開(kāi)發(fā)板外觀圖

　　這款MiniSTM32開(kāi)發(fā)板，不求最全，但求最精！板子的設(shè)計(jì)充分考慮了成本與功能這兩個(gè)矛盾面，再結(jié)合實(shí)際使用的經(jīng)驗(yàn)及STM32的特點(diǎn)，最終確定了這樣的設(shè)計(jì)?？傮w來(lái)說(shuō)是該有的都有，不該有的堅(jiān)決不要，可有可無(wú)的選擇性?xún)r(jià)比最高的留下?，F(xiàn)在向大家介紹ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板的各部分硬件，讓大家對(duì)該開(kāi)發(fā)板的各部分硬件原理有個(gè)理解。
　　
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　　ALIENTEK MiniSTM32選擇的是STM32F103RBT6作為MCU，STM32F103的型號(hào)眾多，我們選擇這款的原因是看重其性?xún)r(jià)比，作為一款低端開(kāi)發(fā)板，選擇STM32F103RBT6是最佳的選擇。128K FLASH、20K SRAM、2個(gè)SPI、3個(gè)串口、1個(gè)USB、1個(gè)CAN、2個(gè)12位的ADC、RTC、51個(gè)可用IO腳…，這樣的配置無(wú)論放到哪里都是很不錯(cuò)的了，更重要的是其價(jià)格，18元左右的零售價(jià)，足以秒殺很多其他芯片了，所以我們選擇了它作為我們的主芯片。MCU部分原理圖如下：

　　圖二 MCU部分原理圖

　　上圖中中上部的BOOT1用于設(shè)置STM32的啟動(dòng)方式，其對(duì)應(yīng)啟動(dòng)模式如下表所示：

　　我們用串口下載代碼，則配置BOOT0為1，BOOT1為0即可，如果想讓STM32一按復(fù)位鍵就開(kāi)始跑代碼，則需要配置BOOT0為0，BOOT1隨便設(shè)置都可以。

　　P3和P1分別用于PORTA和PORTB的IO口引出，其中P2還有部分用于PORTC口的引出。PORTA和PORTB都是按順序排列的，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了讓大家更方便地與外部設(shè)備連接。

　　P2連接了DS18B20的數(shù)據(jù)口以及紅外傳感器的數(shù)據(jù)線(xiàn)，它們分別對(duì)應(yīng)著PA0和PA1，只需要通過(guò)跳線(xiàn)帽將P2和P3連接起來(lái)就可以使用了。這里不直接連在一起的原因有二：1，防止紅外傳感器和DS18B20對(duì)這兩個(gè)IO口作為其他功能使用的時(shí)候的影響；2，DS18B20和紅外傳感器還可以用來(lái)給其他板子提供輸入，等于我們的板子為別的板子提供了紅外接口和溫度傳感器，在調(diào)試的時(shí)候，還是蠻有用的。

　　P4口連接了PL2303的串口輸出，對(duì)應(yīng)著STM32的串口1（PA9/PA10），在使用的時(shí)候，也是通過(guò)跳線(xiàn)帽將這兩處連接起來(lái)。這樣設(shè)計(jì)有2個(gè)好處：1，使得PA9和PA10用作其他用途使用的時(shí)候，不受到PL2303的影響。2，USB轉(zhuǎn)串口可以用作他用，并不僅限這個(gè)板上的STM32使用，也可以連接到其他板子上，這樣ALIENEK MiniSTM32就相當(dāng)于一個(gè)USB串口。

　　P5口是另外一個(gè)IO引出排陣，將PORTC和PORTD等的剩余IO口從這里引出。

　　在此部分原理圖中，我們還可以看到STM32F103RBT6的各個(gè)IO口與外設(shè)的連接關(guān)系，這些將在后面給大家介紹。

　　這里STM32的VBAT采用CR1220紐扣電池和VCC3.3混合供電的方式，在有外部電源（VCC3.3）的時(shí)候，CR1220不給VBAT供電，而在外部電源斷開(kāi)的時(shí)候，則由CR1220給VBAT供電。這樣，VBAT總是有電的，以保證RTC的走時(shí)以及后備寄存器的內(nèi)容不丟失。

　　該部分還有JTAG，JTAG部分電路如下圖：

　　圖三 JTAG原理圖

　　這里采用的是標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接法，但是STM32還有SWD接口，SWD只需要最少2跟線(xiàn)（SWCLK和SWDIO）就可以下載并調(diào)試代碼了，這同我們使用串口下載代碼差不多，而且速度更快，能調(diào)試。所以建議大家在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候，可以留出SWD來(lái)下載調(diào)試代碼，而摒棄JTAG。STM32的SWD接口與JTAG是共用的，只要接上JTAG，你就可以使用SWD模式了（其實(shí)并不需要JTAG這么多線(xiàn)），JLINKV8和ULINK2都支持SWD。

　　EEPROM

　　ALIENTEK MiniSTM32自帶了24C02的EEPROM芯片，該芯片的容量為2Kbit，也就是256個(gè)字節(jié)，對(duì)于我們普通應(yīng)用來(lái)說(shuō)是足夠了的。你也可以選擇換大的芯片，因?yàn)樵谠砩鲜羌嫒?4C02~24C512全系列的EEPROM芯片的。其原理圖如下：

　　圖四 EEPROM原理圖

　　這里我們把A0~A2均接地，對(duì)24C02來(lái)說(shuō)也就是把地址位設(shè)置成了0了，寫(xiě)程序的時(shí)候要注意這點(diǎn)。IIC_SCL接在MCU的PC12上，IIC_SDA接在MCU的PC11上，這里我們并沒(méi)有接到STM32內(nèi)部的IIC上，因?yàn)镾TM32的IIC是雞肋！如果你想在ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板上使用硬件IIC，那么也是可以的，你只需要設(shè)置PC11和PC12為浮空輸入，然后把PB10和PB11（IIC2）或者PB6和PB7（IIC1）通過(guò)飛線(xiàn)連接到PC11和PC12上就可以使用硬件IIC了。

　　溫度傳感器

　　溫度傳感器我們使用的是DS18B20，其原理圖如下：

　　圖五 溫度傳感器原理圖

　　DS18B20的數(shù)據(jù)腳（18B20_DQ）接P2的第一腳，并沒(méi)有直接連接到MCU，至于為什么，前面已有介紹。要使用這里，我們用跳線(xiàn)帽把PA0和P2-1連接起來(lái)就可以了。

　　按鍵

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板總共有3個(gè)按鍵，其原理圖如下：

　　圖六 按鍵輸入原理圖

　　KEY0和KEY1用作普通按鍵輸入，分別連接在PA13和PA15上，他們都連接在了JTAG相關(guān)的引腳上（KEY0還連接在SWDIO上），這樣，在使用KEY0和KEY1的時(shí)候，就不能使用JTAG來(lái)調(diào)試了，這點(diǎn)在使用的時(shí)候要注意。KEY0和KEY1還和PS/2的DAT和CLK線(xiàn)共用，他們都通過(guò)JTAG的上拉電阻來(lái)提供上拉。

　　WK_UP按鍵連接到PA0（STM32的WKUP引腳），它除了可以用作普通輸入按鍵外，還可以用作STM32的喚醒輸入。這個(gè)按鍵是高電平觸發(fā)的。PA0還是DS18B20的輸入引腳，所以在使用的時(shí)候要注意哦。

　　液晶顯示模塊

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板載有目前比較通用的液晶顯示模塊接口，還有其比較有特色的兼容性接口，不僅支持2.4、2.8寸的TFTLCD，還支持OLED顯示器。其原理圖如下：

　　圖七 液晶顯示模塊原理圖

　　LCD1是一個(gè)通用的液晶模塊接口。OLED是一個(gè)給OLED顯示模塊供電的接口，它和LCD1拼接在一起。當(dāng)使用2.4’/2.8’的LCD時(shí)，我們接到LCD1上就可以了，而當(dāng)我們使用ALIENTEK 的OLED模塊時(shí)，則接OLED排陣做電源，同時(shí)會(huì)連接到LCD1上的部分管腳，從而實(shí)現(xiàn)OLED與MCU的連接。ALIENTEK MiniSTM32的LCD接口兼容：ALIENTEK的TFTLCD模塊、紅牛開(kāi)發(fā)板的液晶模塊、CRE開(kāi)發(fā)板的液晶模塊、STMSKY開(kāi)發(fā)板的液晶模塊等。所以，如果有以上幾款開(kāi)發(fā)板的液晶模塊，或者接口與上面原理圖兼容的，都是可以在ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板上使用的。

　　這些引腳與MCU的連接關(guān)系我們?cè)谶@里就不一一列出了，大家可以從MCU的原理圖上找到。T_PEN是觸摸屏的PEN信號(hào)輸出，我們?cè)谶@里加了濾波電路，使得觸摸屏讀數(shù)更加準(zhǔn)確。

　　紅外接收頭

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板載有紅外接收傳感器HS0038，原理圖如下：

　　圖八 液晶顯示模塊原理圖

　　REMOTE_IN接到P2的第二腳，也沒(méi)有直接接在MCU的IO口上，目的也是防止IO口在做其他功能使用的時(shí)候，收到紅外信號(hào)的干擾。

　　PS/2

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板載有PS/2接口，有了該接口，我們就可以用來(lái)連接外部標(biāo)準(zhǔn)的PS/2鼠標(biāo)鍵盤(pán)了，也就大大的擴(kuò)展了ALIENTEK MiniSTM32的輸入。原理圖如下：

　　圖九 PS/2接口原理圖

　　PS_CLK和PS_DAT分別接PA15和PA13，PS/2的信號(hào)線(xiàn)是需要外部提供上拉電阻的，這里我們和JTAG共用，使用JTAG的上拉電阻來(lái)提供，PS/2的CLK和DAT還與兩個(gè)按鍵共用。所以在使用這幾部分的時(shí)候，要特別注意，別沖突，可以分時(shí)復(fù)用。在使用PS/2的時(shí)候，同樣不能使用JTAG調(diào)試。

　　LED

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板上總共有3個(gè)LED，其原理圖如下：

　　圖十 LED原理圖

　　其中PWR是系統(tǒng)電源指示燈，為藍(lán)色。LED0和LED1分別接在PA8和PD2上，PA8還可以通過(guò)TIM1的通道1的PWM輸出來(lái)控制DS0的亮度。為了方便大家判斷，我們選擇了DS0為紅色，DS1為綠色的LED燈。

　　SD卡

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板載有標(biāo)準(zhǔn)的SD卡接口，有了這個(gè)接口，我們就可以外擴(kuò)大容量存儲(chǔ)設(shè)備，可以用來(lái)記錄數(shù)據(jù)。其原理圖如下：

　　圖十一 SD卡接口原理圖

　　SD卡我們使用的是SPI模式通信，SD卡的SPI接口連接到STM32的SPI1上，SD_CS接在PA3上，ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板上的SPI1總共由4個(gè)外設(shè)共用，他們分別是：SD卡、NRF24L01無(wú)線(xiàn)模塊、JF24C無(wú)線(xiàn)模塊和W25X16。他們可以通過(guò)不同的片選信號(hào)來(lái)分時(shí)復(fù)用。

　　無(wú)線(xiàn)模塊

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板板載了2款無(wú)線(xiàn)模塊的接口，NRF24L01模塊和JF24C模塊，他們都屬于2.4G通信的無(wú)線(xiàn)模塊，并且都有性?xún)r(jià)比極高的特點(diǎn)。其中NRF24L01模塊的最大通信速率為2Mbps，JF24C的為1Mbps。有了這個(gè)兩個(gè)接口，我們就無(wú)線(xiàn)通信，以及其他很多的應(yīng)用了。這部分原理圖如下：

　　圖十二 無(wú)線(xiàn)模塊接口原理圖

　　這兩部分也是共用SPI接口，其余引腳與MCU的對(duì)應(yīng)關(guān)系在MCU部分有，我們這里就不列出了。注意這兩個(gè)無(wú)線(xiàn)模塊是不能同時(shí)連接在板子上的！

　　SPI FLASH

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板載有SPI FLASH芯片W25X16，該芯片的容量為2M字節(jié)，與AT45DB161屬于同一級(jí)別，ATMEL的東西價(jià)格近來(lái)很不穩(wěn)定，因而我們選擇了價(jià)格穩(wěn)定，貨源較好，而且通用性很強(qiáng)的W25X16，其原理圖如下：

　　圖十三 W25X16原理圖

　　W25X16也是共用了SPI1，F(xiàn)_CS接在PA2上。至此，總共SPI1的四個(gè)器件都已介紹完畢，他們的CS都接在不同的IO口上（兩個(gè)無(wú)線(xiàn)模塊除外），所以在使用其中一個(gè)器件的時(shí)候，要記得禁止其他器件的CS腳，否則會(huì)有干擾。

　　USB串口、USB、電源

　　這里三個(gè)部分一起介紹，ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板板載了USB串口，并且由USB提供電源，使得我們只需要一根USB線(xiàn)就可以使用ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板了，包括下載、供電、調(diào)試3位一體。

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板的供電部分還引出了5V和3.3V的排陣，可以用來(lái)為外部設(shè)備提供電源或者從外部引入電源，這在很多時(shí)候是非常有用的，有時(shí)候你突然要一個(gè)3.3V的電源，但找半天就是沒(méi)這樣的電源，而我們的板子則可直接向外部提供3.3V電源，有了它，你就可以給外部設(shè)備提供3.3V、5V電源了。注意電流不能太大哦！

　　ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板的USB接口通過(guò)獨(dú)立的Mini USB頭引出，不和USB_232共用，這樣不但可以同時(shí)使用，還可以給系統(tǒng)提供更大的電流。

　　這幾個(gè)部分的原理圖如下：

　　圖十四 USB串口、USB、電源部分原理圖

　　此部分還有一個(gè)開(kāi)關(guān)BUTTON，用來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的供電，如果斷開(kāi)則整個(gè)系統(tǒng)的3.3V部分都將斷電。而5V部分的電源還是開(kāi)啟的。圖中F1為可恢復(fù)保險(xiǎn)絲，用于保護(hù)USB。

　　至此，整個(gè)開(kāi)發(fā)板的硬件就介紹完了，了解了整個(gè)硬件對(duì)我們后面的軟件設(shè)計(jì)會(huì)有很大幫助，希望大家細(xì)讀！