STM32开发板开发过程|2最小系统设计

从今天开始，就开始着手设计一款STM32单片机开发板，我每天会把开发的过程跟大家分享出来，尽量做到细致，让初学者对单片机开发有个入门的印象，同时也和大家一起探讨、分享STM32单片机的学习经验，和大家一起成长为单片机高手。
01
画图软件介绍
昨天已经把单片机的型号已经选好，今天就开始设计单片机的最小系统。本文所用的电路画图软件为Altium Designer 09绿色免安装版，该软件我已经上传者云盘供大家下载使用，还没有找到软件资源的朋友可以点这里下载。

02
单片机原理图的绘制
STM32F103C8T6的封装形式为LQFP48，具有48个引脚片上资源丰富，其管脚分布图如下所示：

在datasheet可以找到上图的管脚分布，并可以找到每个管脚的说明，如下所示：

画原理图时我们需要一个具有48引脚的载体，对于简单的器件可以用软件自带的器件来代替，但是如果这个软件管脚比较多而且功能比较强大的时候，我们往往会去自己把这个器件的原理图给画出来，如下所示：

这是我画好的器件原理图，有了原理图后在画电路的时候就不用对着手册去一个引脚一个引脚的比对了。建议大家还是亲手去把单片机的这个原理图给画出来，画完之后你就会对这款单片机的片上资源、引脚功能有了一个比较全面的认识，我画这个原理图大概花了40多分钟。
03
复位电路设计
STM32单片机是低电平复位，之前讲过单片机的复位电路的原理，不知大家还有没有印象，如果想温习一下可以点这里。复位电路如下：



其中网络标识NRST连接到单片机的第7引脚，这里在给大家讲一个窍门用来记忆高低电平复位的区别：电容的另一侧连接到什么电位就是什么复位方式。上图中电容的另一侧连接到GND，那么就是低电平复位方式。如果电容的另一侧连接到高电平，那么就是高电平复位了。是不是很显然易见？

04
晶振电路设计
这里使用外部晶振，对于STM32单片机而言市面上用的最多的就是8M的晶振，为了与大趋势统一，这里也使用8M的晶振。

其中晶振两个脚连接到单片机的第5、6引脚。昨天提到过该单片机具有RTC功能，既然是实时时钟那就必然要用到32.768K的晶振，如下：



其中晶振的两个引脚要连接到单片机的第3、4管脚。至于为什么RTC时钟晶振要用32.768K的，这里简单普及一下：石英内部的分频器只能进行15次分频，而32.768K经过15分频后正好得到1Hz，即一秒振荡一次。大家可以算一下2的15次方等于多少，正好等于32768。
05
下载电路
该单片机有两种下载方式：ISP下载和JTAG下载。

• ISP下载方式
  

ISP下载使用的串口，该单片机虽然只有3个串口，但是只有UART1才能下载程序，大家要牢记住这一点。官网的应用手册AN2606中说明了这一点，如下：

ISP下载模式下必须要配合BOOT0和BOOT1引脚使用，在上图中也可以看到。由于每次下载程序都要手动调节BOOT的模式，所以这里的串口芯片使用的是CH340G，可以做到ISP的自动下载，这个下载方式参考了原子的设计，是在其基础上修改而来的。

• JTAG下载方式
  

JTAG其实是一种在线调试方式，通过JLINK可以很方便的查看各寄存器、各变量的运行值，给编程带来了极大的方便。JTAG的极口有多种规格，这里使用20脚的接口。



STM32单片机集成了JTAG接口，在官网应用手册AN2586上有介绍：


JTAG接口的画法一直存在争议，就是关于上拉电阻的问题，本设计中直接连在单片机上的没有使用上拉电阻。因为为了避免这种分歧ST公司在这几个脚上内置了上拉电阻，在应用手册AN2586上可以找见：


06
电源电路
STM32的供电范围为DC(2.0-3.6)V，这个在手册上同样可以找见，如下：


手册上说的很清楚，如果使用ADC功能的话供电范围是2.4-3.6V，如果 不使用ADC的话是2.0-3.6V，作为一款开发板当然要使用ADC功能。这里选用3.3V供电，芯片选用最大众的AMS1117-3.3，如下图：

电源接口，我考虑了好久最终选用USB供电，这样大家就可以使用手机的数据线来给板子供电了。
07
本节回顾
读完本片文章大家就可以发现，我在部分资料上用加粗字体标注了。这样做的目的是想让大家清楚一点：所有的设计都是有章可循，所有的设计都是来自于官网的手册或者应用笔记。也是为了提醒大家，在以后的学习和工作中一定要把官网的Datasheet和应用笔记放在首位，遇到难题一定去找Datasheet，只有这上面的答案才最权威。

学习了