STM32H743必要外围电路分析

本文详细解析了STM32单片机的启动配置,包括BOOT引脚的作用及配置方法,以及如何正确设置外部晶振电路,确保时钟稳定性和振荡波形质量。同时介绍了VREF+、调压器外接电容和内部电源监视器等功能的使用技巧。

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BOOT

STM32采用ARM内核,和ARM处理器一样,都有专门的boot脚决定单片机从何处启动。
在官方数据手册的第105页,我们可以看到
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系统复位后,在SYSTICK的第四个上升沿锁存BOOT引脚的值,复位后,BOOT引脚可以由用户自由配置而不会影响系统正常运行。
BOOT引脚决定了自举存储器地址,当BOOT脚为0,也就是低电平,将默认从0x0800 0000启动,也就是从主FLASH启动。所以我们在BOOT脚上接一个下拉。
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此处BOOT0对应芯片的第166脚。

外部时钟电路

参考STM32H743官方中文版技术手册第267页,单片机有两个外部振荡器:
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参考正点原子核心板原理图。
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关于晶振电容的选取:原理上来说,直接将晶振接到单片机上,单片机就可以工作,但是这样构成的振荡电路会产生谐波,这将降低时钟的稳定性,所以建议在晶振两个引脚处接入两个瓷片电容接地。在许可范围内,电容的容值越小越好,容值偏大虽然有利于振荡器的稳定性,但会增加起振时间,比较常用的容值大小在15p-30p。
工作良好的晶振应该产生漂亮的正弦波,峰峰值大于电源电压的70%,若峰峰值小于70%可以适当减小晶振管脚的负载电容;反之,如果晶振产生波形的峰峰值接近电源电压,并且震荡波形产生畸变则可适当增加负载电容。偶尔可以见到电路原理图中晶振两个管脚之间跨接电阻,这是为了防止晶振被过分驱动。晶振过分驱动表现为产生波形的波峰和波谷被削平,使产生的波形接近方波。长期工作在过分驱动状态下的晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀,引起震荡频率上升
更深入的内容可以参考:这里
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VREF+是单片机AD的参考电压,可以通过一个低通滤波器后接到3.3V电源上。参考STM32H743中文版官方技术手册在804页有如下说明:
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可以看到我们将VREF+直接接模拟电源正是完全可行的,但是注意参考电压的输入不得高于单片机的模拟供电电压(VDDA)。VREF-已经内部接地。
这里需要注意VDD是数字逻辑部分的电源,VDDA是模拟部分的电源。

调压器外接电容

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参考数据手册的内容P109
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在外部电容引脚跨接两个2.2uF电容到地。
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内部电源监视器

通过PDR_ON引脚电平进行控制使能/失能内部电源监视器。PDR_ON引脚电平为低时,内部电源监视器关闭;当PDR_ON引脚电平为高时,内部电源监视器使能。
内部电源监视器影响的功能包括:POR(上电复位)、PDR(掉电复位)、BOR(欠压复位)、PVD(可编程电位检测)、VBAT功能。其中,VBAT功能包括:维持后备寄存器/存储器,为RTC、LSE振荡器提供后备供电和维持其在掉电时工作。在供电稳定的情况下我们无需考虑太多,将引脚接VCC拉高即可。
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电池电压阈值监视

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当我们不使用电池,直接将VBAT连接到VDD即可,最好加一个104(100nF)的电容。
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复位电路

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这里采用官方数据手册中的推荐复位电路,可以看到引脚已经内部上拉,不需要外部上拉电阻。单片机是低电平复位,低电平的定义如下表所示。
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ST公司在今年4月份的峰会上,发布了最新的32位单片机STM32H7,瞬间在业内产生一股追捧热风。大家对这款ST最高性能的单片机充满期待。终于,近期ST推出了基于STM32H743的nuclo开发板。 STM32H7到底有哪些让人惊艳的功能呢? 采用Cortex-M7内核,并实现了最高性能,无论是从嵌入式闪存还是外部存储器来执行代码:400MHz处理器频率下性能可达到2010 Core,ark/856 DMIPS 双时钟架构使得外设速度独立于CPU速度,系统时钟变化不影响外设工作 面向内核、外设和存储器互连的AXI总线和多AHB总线矩阵 高速主直接存储器访问(MDMA)控制器、两个用于优化外设管理的具有FIFO和请求路由器能力的双端口DMA以及一个额外的DMA 更多外设,例如四个支持SPDIF输出的串行音频接口(SAI)、三个全双工I²S接口、一个支持四路输入的SPDIF输入接口、两个具有专用供电的USB OTG模块和双模QSPI接口、两个FD-CAN控制器、一个高精度定时器、一个TFT-LCD控制器、一个JPEG编解码器、两个SDIO接口以及很多其它模拟外设,比如三个快速14位ADC、两个比较器和两个运算放大器 高能效:多功耗域架构允许在不同的功耗域设置不同的低功耗模式,以优化功耗效率。除了在运行或停止模式期间可为内核提供不同电压的主稳压器外,设备还内置有为内嵌PHY供电的USB稳压器以及一个备份稳压器。在运行模式(外设关闭),功耗典型值为278 µ/MHz @VDD = 3.3 V和25 °C。低功耗待机模式的功耗为7 µA。 更多STM32H743的主要外设资源和电特性参数可以参考附件的数据手册。 STM32H743 nucleo开发板如同其他STM32系列一样,将主控MCU STM32H743的外设GPIO口做了引出处理。开发板上集成了USB ST-LINK功能,可以方便的进行编程调试。STM32H743 nucleo开发板通过LAN8742A引出了Ethernet PHY接口。 STM32H743 nucleo开发板原理图结构组成 STM32H743 nucleo开发板为6层板,依次为:Top Layer、GND、Signal、PWR、GNA、Bottom Layer,尺寸为:70mm*133.3mm。 电路附件包含了STM32H743数据手册、STM32H743原理图PCB源文件,以及实现了低层驱动,USB, TCP/IP,文件系统,RTOS, Graphic,及运行在ST开发板上的例程代码。 更多STM32H743信息、交流讨论可以移步至STM32中文社区查看。
参考资源链接:[STM32H743电路设计解析](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/4gbicvnj07?utm_source=wenku_answer2doc_content) 在设计STM32H743的电路时,电源管理是一个关键环节,因为它直接关系到系统的稳定性和性能。为了设计一个稳定的电源管理电路,首先需要仔细分析原理图,了解MCU的电源要求,包括各个VCC和VDD引脚的电压等级和电流需求。 根据原理图,我们可以看到STM32H743涉及多个电源引脚,每个引脚通常会有一个或多个去耦电容,如C80、C81等,用于电源的滤波和稳定。此外,上拉和下拉电阻,如R59到R74,用于确保引脚在默认状态下具有正确的电平,从而保护芯片免受电源波动的影响。 要确保模拟与数字信号有效隔离,需要在设计时分离模拟地(AGND)与数字地(GND),并在布局时尽可能缩短连接线。这种物理隔离可以减少数字信号噪声对模拟信号的干扰,尤其是在模拟信号处理的关键路径上,如运算放大器(U26)和模数转换器(ADC)的输入。 模拟开关(如ADG5408)和运算放大器(LM321)的使用也很关键。它们可以有效地控制信号路径,并对信号进行必要的放大或缓冲。在连接这些元件时,必须仔细选择外围电阻和电容的值,并确保它们与MCU的模拟输入阻抗相匹配。 在设计电路的过程中,还需要考虑到电源的输入电压,选择合适的稳压器或DC-DC转换器来适应MCU的电压要求。同时,可以参考《STM32H743电路设计解析》这本书,它提供了更多关于电源管理、信号隔离和集成电路应用的细节和实用案例,可以帮助你更好地理解如何将原理图转化为实际电路。 参考资源链接:[STM32H743电路设计解析](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/4gbicvnj07?utm_source=wenku_answer2doc_content)
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