2.2 STM32核心板电路简介

本节将详细介绍STM32核心板的各电路模块，以便读者更好地理解后续原理图设计和PCB设计的内容。

2.2.1 通信-下载模块接口电路

工程师编写完程序后，需要通过通信-下载模块将.hex（或.bin）文件下载到STM32中。通信-下载模块向上与计算机连接，向下与STM32核心板连接，通过计算机上的STM32下载工具（如mcuisp软件），就可以将程序下载到STM32中。通信-下载模块除具备程序下载功能外，还担任着“通信员”的角色，即可以通过通信-下载模块实现计算机与STM32之间的通信。此外，通信-下载模块还为STM32核心板提供5V电压。需要注意的是，通信-下载模块既可以输出5V电压，也可以输出3.3V电压，本书中的实验均要求在5V电压环境下实现，因此，在连接通信-下载模块与STM32时，需要将通信-下载模块的电源输出开关拨到5V挡位。

STM32核心板通过一个XH-6A的底座连接到通信-下载模块，通信-下载模块再通过USB线连接到计算机的USB接口，通信-下载模块接口电路如图2-1所示。STM32核心板只要通过通信-下载模块连接到计算机，标识为PWR的红色LED就会处于点亮状态。R9电阻起到限流的作用，防止红色LED被烧坏。

由图2-1可以看出，通信-下载模块接口电路总共有6个引脚，引脚说明如表2-1所示。

2.2.2 电源转换电路

图2-2所示为STM32核心板的电源转换电路，将5V输入电压转换为3.3V输出电压。通信-下载模块的5V电源与STM32核心板电路的5V电源网络相连接，二极管D1（SS210）的功能是防止STM32核心板向通信-下载模块反向供电，二极管上会产生约0.4V的正向电压差，因此，低压差线性稳压电源U2（AMS1117-3.3）的输入端（In）的电压并非为5V，而是4.6V左右。经过低压差线性稳压电源的降压，在U2的输出端（Out）产生3.3V的电压。为了调试方便，在电源转换电路上设计了3个测试点，分别是5V、3V3和GND。

2.2.3 JTAG/SWD调试接口电路

除了可以使用上述通信-下载模块下载程序，还可以使用JLINK或ST-Link进行程序下载。JLINK和ST-Link不仅可以下载程序，还可以对STM32微控制器进行在线调试。图2-3所示是STM32核心板的JTAG/SWD调试接口电路，这里采用了标准的JTAG接法，这种接法兼容SWD接口，因为SWD接口只需要4根线（SWCLK、SWDIO、VCC和GND）。需要注意的是，该接口电路为JLINK或ST-Link提供3.3V的电源，因此，不能通过JLINK或ST-Link向STM32核心板供电，而是通过STM32核心板向JLINK或ST-Link供电。

由于SWD只需要4根线，因此，在进行产品设计时，建议使用SWD接口，摒弃JTAG接口，这样就可以节省很多接口。尽管JLINK和ST-Link都可以下载程序，而且还能进行在线调试，但是无法实现STM32微控制器与计算机之间的通信。因此，在设计产品时，除了保留SWD接口，还建议保留通信-下载接口。

2.2.4 独立按键电路

STM32核心板上有3个独立按键，分别是KEY1、KEY2和KEY3，其原理图如图2-4所示。每个按键都与一个电容并联，且通过一个10kΩ电阻连接到3.3V电源网络。按键未按下时，输入到STM32微控制器的电压为高电平，按键按下时，输入到STM32微控制器的电压为低电平。Key1、Key2和Key3分别连接到STM32F103RCT6芯片的PC1、PC2和PA0引脚上。

2.2.5 OLED显示屏接口电路

本书所使用的STM32核心板，除了可以通过通信-下载模块在计算机上显示数据，还可以通过板载OLED显示屏接口电路外接一个OLED显示屏进行数据显示，图2-5所示即为OLED显示屏接口电路，该接口电路为OLED显示屏提供3.3V的电源。

OLED显示屏接口电路的引脚说明如表2-2所示，其中OLED_DIN（SPI2_MOSI）、OLED_SCK（SPI2_SCK）、OLED_D/C（PC3）、OLED_RES（SPI2_MOSI）和OLED_CS（SPI2_NSS）分别连接在STM32F103RCT6的PB15、PB13、PC3、PB14和PB12引脚上。

2.2.6 晶振电路

STM32微控制器具有非常强大的时钟系统，除了内置高精度和低精度的时钟系统，还可以通过外接晶振，为STM32微控制器提供高精度和低精度的时钟系统。图2-6所示为外接晶振电路，其中Y1为8MHz晶振，连接时钟系统的HSE（外部高速时钟），Y2为32.768kHz晶振，连接时钟系统的LSE（外部低速时钟）。

2.2.7 LED电路

除了标识为PWR的电源指示LED，STM32核心板上还有两个LED，如图2-7所示。LED1为蓝色，LED2为绿色，每个LED分别与一个330Ω电阻串联后连接到STM32F103RCT6芯片的引脚上，在LED电路中，电阻起着分压限流的作用。LED1和LED2分别连接到STM32F103RCT6芯片的PC4和PC5引脚上。

2.2.8 STM32微控制器电路

图2-8所示的STM32微控制器电路是STM32核心板的核心部分，由STM32滤波电路、STM32微控制器、复位电路、启动模式选择电路组成。

电源网络一般都会有高频噪声和低频噪声，而大电容对低频有较好的滤波效果，小电容对高频有较好的滤波效果。STM32F103RCT6芯片有4组数字电源-地引脚，分别是VDD_1、VDD_2、VDD_3、VDD_4、VSS_1、VSS_2、VSS_3、VSS_4，还有一组模拟电源-地引脚，即VDDA、VSSA。C1、C2、C6、C7这4个电容用于滤除数字电源引脚上的高频噪声，C5用于滤除数字电源引脚上的低频噪声，C4用于滤除模拟电源引脚上的高频噪声，C3用于滤除模拟电源引脚上的低频噪声。为了达到良好的滤波效果，还需要在进行PCB布局时，尽可能将这些电容摆放在对应的电源-地回路之间，且布线越短越好。

NRST引脚通过一个10kΩ电阻连接3.3V电源网络，因此，用于复位的引脚在默认状态下是高电平，只有当复位按键按下时，NRST引脚为低电平，STM32F103RCT6芯片才进行一次系统复位。

BOOT0引脚（60号引脚）、BOOT1引脚（28号引脚）为STM32F103RCT6芯片启动模块选择接口，当BOOT0为低电平时，系统从内部Flash启动。因此，默认情况下，J6跳线不需要连接。

2.2.9 外扩引脚

STM32核心板上的STM32F103RCT6芯片总共有51个通用I/O接口，分别是PA0~15、PB0~15、PC0~15、PD0~2。其中，PC14、PC15连接外部的32.768kHz晶振，PD0、PD1连接外部的8MHz晶振，除了这4个引脚，STM32核心板通过J1、J2、J3共3组排针引出其余47个通用I/O接口。外扩引脚电路图如图2-9所示。

读者可以通过这3组排针，自由扩展外设。此外，J1、J2、J3这3组排针分别还包括2组3.3V电源和接地（GND），这样就可以直接通过STM32核心板对外设进行供电，大大降低了系统的复杂度。因此，利用这3组排针，可以将STM32核心板的功能发挥到极致。