毕业设计项目学习笔记（1）——STM32最小系统

今年是本人专科大三毕业季，因此就需要进行毕业设计，想到自己已经大三即将毕业，因此，想着借此机会，把自己这两年所学完整的融汇一番，做一个项目。本系列博文相关内容的学习笔记。放出来，便于保存。

如何学习STM32处理器之个人经验

面对一个新的处理器，尤其是这么一款外设颇多，让人感觉一时无法上手的处理器，我个人觉得最重要的，应该是依靠官方资料。因为靠二手资料，虽说可能因此降低入手难度，但是二手资料更新缓慢，若是遇到了一款全新的处理器，难道还要等几年，直到有所谓的第二方教程吗？显然，这是不合适的，因此，我找到了如下几个资料用来学习STM32。

1. STM32F40XX参考手册——这个有个优点在于它有中文版，它是ST官方通用参考手册，绝对意义上的第一手资料，其内容丰富翔实，唯一缺点在于缺少实例。
2. 固件库中的官方文档或者HAL库中的官方文档——这个资料或者说这个库，弥补了参考手册中没有实例的不足，遇到编程难题的话，这个资料的帮助或许比参考手册更大。唯一有些可惜的是，这类文档是全英文的，可能需要在使用的时候搭配上翻译软件，个人推荐是有道翻译，翻译后自动加单词本，顺便学个英文。
3. STM32F407 Datasheet——学习电子类专业，怎么能不看Datasheet呢？更何况，一个开发板也好，还是自己搞的项目也好，总要涉及到硬件电气属性，因此，datasheet的重要性不言而喻。
4. STMF3与F4系列Cortex M4内核编程手册——重点在于Cortex M4内核的汇编指令的使用以及内核相关寄存器的使用上。
5. Cortex M3与M4权威指南——Cortex M3与M4内核架构介绍以及一些简单的实例。
   有了这些手册之后，大概就踏上了漫漫学习的长路，但是却会摸不着头脑，因为资料太多，然而却不知从何开始。这时候，我觉得最基本的，就是从画一块STM32最小系统板开始。因为，项目中肯定需要这么一块处理器，与其最后才搞，不如提前搞好它。然后，慢慢根据项目需求增加外设，总比一次性搞要好很多。

STM32F407ZGT6介绍

首先，STM32F4系列处理器是一款高性能通用处理器，而F407则是其中的基础款，它的特点是更多的连接性（集成更多通讯类外设）和安全性。
先来介绍一下datasheet上写的相关外设与特性，并介绍一些基本的术语：

• 集成了FPU（浮点运算单元）和DSP（数字信号处理）指令
• 192KB SRAM（静态随机存取存储器）、1024KB FLASH（闪存）
• 12个16位定时器、2个32位定时器
• 2个DMA（直接存储器访问）控制器（共16个通道）
• 3个12位ADC（模数转换器）、2个12位DAC（数模转换器）
• 1个RTC（带日历功能的实时时钟）
• 1个SDIO（安全数字输入输出卡）接口、1个FSMC（可变静态存储控制器）接口、1个10/100M以太网MAC（多址接入信道）控制器、1个摄像头接口、3个SPI（串行外设接口）、2个全双工IIS（集成电路内置音频总线）、3个IIC（集成电路总线）、6个串口、2个USB（支持HOST/SLAVE）、2个CAN（控制器域网）
• 1个硬件随机数生成器
• 112个通用I/O口

STM32F407最小系统板（基于官方开发板与文档设计）

ST公司官网上有这么三块开发板：NucleoBoard、DiscoveryKit、EvaluationBoard。本最小系统就是参考NucleoBoard来设计的。

最小系统，一般包括：电源电路、时钟电路、复位电路以及调试电路

• 电源电路
  • 作用：为整个电路系统提供所需的工作电压
  • 一般情况下STM32F407ZGT6需要3.3V工作电压，可以通过USB供电也可以通过外接电源的形式供电。
• 时钟电路
  • 作用：为MCU提供所需的时钟信号
  • 时钟电路设计方法：
    • 震荡模式（下图都为震荡模式）
    • 旁路模式
  • 时钟源：

    • LSI：内部低速时钟。由芯片内部RC振荡器提供，用于驱动看门狗，默认值为32kHz

    • HSI：内部高速时钟。由内部芯片RC振荡器提供，默认16MHz

    • LSE：外部低速时钟。通过在OSC32_IN和OSC32_OUT引脚接入32.768kHz的晶振实现。

    • HSE：外部高速时钟。通过在OSC_IN和OSC_OUT引脚接入晶振实现，频率范围是4-26MHz。也可以直接接入外部时钟信号，频率范围是1MHz-50Mhz。需要注意的是，电容应该选择MΩ级，而电容需要选择pF级。

• 复位电路
  • 作用：为MCU提供统一的初始状态
  • 复位的类型：系统复位、电源复位、备份域复位
  • 一般使用阻容复位电路，复位信号持续时间可通过下列公式计算 t = 1.1 R C t=1.1RC t=1.1RC其典型电路为
• 调试电路
  • 作用：为MCU提供程序下载和调试所需的接口
  • 一般建议使用SWD接口，因为所需引脚少
  • STM32支持两种调试电路，分别是JTAG接口和SWD串行调试。

引脚名称	JTAG调试接口	SWD调试接口	引脚分配
JTMS/SWDIO	测试模式选择	串行数据输入输出	PA13
JTCK/SWCLK	测试时钟	串行时钟	PA14
JTDI	测试数据输入	——	PA15
JTDO/SWO	测试数据输出	调试信息输出	PB3
NJTRST	复位MCU	——	PB4

• MCU部分
  • MCU电源部分需要使用电感和零欧电阻作为电桥，实现模数分离。
• BOOT启动模式

BOOT0	BOOT1	启动模式	自举空间
0	x	主FLASH	选择主FLASH作为自举空间
0	1	系统存储器	选择系统存储器作为自举空间
1	1	嵌入式SRAM	选择嵌入式SRAM作为自举空间

画好的电路板