STM32 从 0 到 1 做智能家居（三）：硬件接线与拨码开关

系列第三篇。前两篇把项目结构和开发环境搞定了，这一篇开始真正碰硬件：电源怎么分、每个模块接哪个脚、拨码开关怎么做二选一，以及上电前必须检查的清单。

这一篇的所有结论，都是后面调 MQTT 时能救命的东西。接线错了，代码写得再对也没用。

一、接线前先立三条规矩

我第一个项目烧掉过一块 ENS160，原因很简单：模块丝印上写着 VCC，我想当然接了 5V。它其实是 3.3V 器件。

从那以后我给自己立了三条规矩，建议你也照做：

1. 永远断电接线。 插拔杜邦线时先拔电源，尤其是 I2C、串口这类信号线，带电插拔可能瞬间打坏 IO。
2. 先接电源和地，再接信号。 电源错了会烧模块，信号错了最多不通，风险等级完全不同。
3. 每接完一个模块，立刻做一次通断检查。 不要等全部接完再查，那时候你根本不知道是哪一根线的问题。

再加一条很实用的习惯：固定线色。

颜色	用途
红	5V
橙 / 黄	3.3V
黑	GND
绿 / 蓝	信号（TX、RX、SDA、SCL、PWM）

线色乱了，后面排查时你会盯着一堆一样的杜邦线发呆。

二、电源与共地（最容易被跳过的一节）

2.1 这个项目其实有三个电源域

电源域	给谁供电	要求
5V	核心板、扩展板、加热片、风扇	电流要够，建议 2A 以上适配器
3.3V	STM32 内核、DHT11、ENS160、ESP-12F、HC-06	必须稳定，ESP 单独一路更好
独立 5V	SG90 舵机	独立电源，只共地，不共 3.3V

最容易出事的是第三个：舵机绝对不要从板子的 3.3V 取电。SG90 堵转电流能到 700mA 以上，启动瞬间会把 3.3V 拉到 2V 多，STM32 直接欠压复位。现象就是"舵机一动，板子重启"，很多人会误以为是程序跑飞了。

2.2 为什么必须共地

"共地"这三个字听起来像玄学，其实很好理解：

电压是两点之间的"水位差"。如果两块板子的"海平面"（GND）不一样高，同样的 3.3V 信号，在对方眼里可能就是 1.8V 或者 5V。

所以：

• DHT11、ENS160、HC-06、ESP-12F、USB 转 TTL 的 GND，全部要和 STM32 的 GND 连在一起；
• 舵机用独立 5V，但它的 GND 也必须和 STM32 共地；
• 不要用一根很细很长的杜邦线当"公共地"，大电流回流时会有压降，表现就是"时好时坏"。

2.3 建议加两颗电容

如果你用的是自己搭的板子，在两个位置各加一颗电容，能省掉很多"随机故障"：

• 3.3V 和 GND 之间：100µF 电解 + 0.1µF 陶瓷；
• ESP-12F 的 3.3V 引脚附近：再加一颗 100µF。

ESP 在发射 WiFi 数据时电流是脉冲式的，电源稍弱就会掉压重启。日志里看到反复打印 ready，十有八九是这个问题。

三、引脚总表（照抄即可）

把这张表打印出来放在手边。接线时以表为准，不要凭记忆。

功能	引脚	外设 / 模式	备注
调试串口 TX	PA9	USART1_TX (AF7)	115200，接 USB 转 TTL 的 RX
调试串口 RX	PA10	USART1_RX (AF7)	接 USB 转 TTL 的 TX
蓝牙/WiFi TX	PA2	USART2_TX (AF7)	经拨码开关选模块
蓝牙/WiFi RX	PA3	USART2_RX (AF7)	经拨码开关选模块
语音模块（预留）	PC6 / PC7	USART6 (AF8)	本项目未启用
风扇	PA6	TIM3_CH1 PWM	1kHz，CCR 0~1000
加热片	PA7	TIM3_CH2 PWM	1kHz，CCR 0~1000
窗帘电机（预留）	PB0	TIM3_CH3 PWM	本项目改用舵机
舵机（窗帘）	PA0	TIM5_CH1 PWM	50Hz，CCR 500~2000
DHT11 数据	PB1	GPIO 开漏 / 输入切换	建议 4.7k~10k 上拉
ENS160 SCL	PA8	I2C3_SCL (AF4, 开漏)	100kHz
ENS160 SDA	PC9	I2C3_SDA (AF4, 开漏)	100kHz
光照 ADC（预留）	PC0	ADC1_IN10	本项目未启用
KEY1	PC2	EXTI2，下降沿，上拉	手动=风扇
KEY2	PC3	EXTI3，下降沿，上拉	进/出手动模式
KEY3	PA1	EXTI1，下降沿，上拉	非手动=自动；手动=窗帘
KEY4	PB10	EXTI15_10，下降沿，上拉	非手动=远程/协议；手动=加热
蓝牙复位	PC1	GPIO 输出	上电置高
调试 LED	PC13	GPIO 输出	串口发送完成翻转
DHT11 LED	PA4	GPIO 输出	自动模式状态指示
ENS160 LED	PB2	GPIO 输出	备用
LED4	PA5	GPIO 输出	备用

关于 AF7、AF4：这是"复用功能编号"，同一个引脚可以当普通 IO，也可以交给串口/I2C 用。编号选错，外设就是不出波形。这部分在 CubeMX 里点选即可，不要手写。

四、逐个模块接线

4.1 DHT11（PB1）

模块引脚	接到
VCC	3.3V（模块支持 3.3~5.5V）
DATA	PB1
GND	GND

要点：

• DATA 建议外接 4.7k~10k 上拉到 3.3V。很多模块自带，模块上没有就必须加，否则读出来全是 0xFF 或校验和错误。
• 线尽量短，控制在 20cm 以内。线一长，边沿变缓，40µs 的采样点就采错位了。
• 两次读取间隔至少 1 秒。DHT11 手册明确要求，读太快会返回旧数据或直接失败。本项目代码里用 DHT11_RETRY=1、间隔 2 秒，就是为了守这条。
• 上电后等 1 秒再读，让传感器稳定。

4.2 ENS160（I2C3）

模块引脚	接到
VCC	3.3V（绝对不能接 5V）
GND	GND
SCL	PA8
SDA	PC9
ADDR	见下面说明

要点：

• 地址由 ADDR 引脚决定：ADDR 接低是 0x52，接高是 0x53。本项目代码按 7 位地址 0x53 写（HAL 内部左移后是 0xA6）。
• 如果你的模块 ADDR 是悬空的，读出来的地址可能时对时错。最稳的做法：把 ADDR 明确接到 3.3V（用 0x53）或 GND（用 0x52），然后代码里同步改地址。
• I2C 是开漏总线，必须有上拉电阻（模块一般自带 4.7k 到 3.3V）。没有上拉，HAL_I2C_Mem_Read 会一直返回超时，扫描也扫不到任何设备。
• SCL/SDA 不要接反，也不要和 5V 器件混在同一组 I2C 上。
• 上电后 ENS160 需要预热，前几分钟数据会偏高，属正常现象。

4.3 风扇与加热片

信号	接到
风扇 PWM	PA6（扩展板 MOS 驱动输入）
加热 PWM	PA7（扩展板 MOS 驱动输入）

要点：

• 不要用 IO 直接驱动电机或加热片，电流完全不够，还会烧 IO。扩展板上已经有 MOS 管，PA6/PA7 只负责给控制信号。
• 风扇是感性负载，驱动端最好有续流二极管，否则断电瞬间的反电动势会打 MOS 管。
• 加热片是纯阻性负载，电流大，供电线要粗，不要用细杜邦线。
• 加热片工作时会发烫，不要贴着塑料外壳或杜邦线。
• 风扇、加热的电源和 STM32 必须共地，否则 PWM 信号没有参考电平，表现为"有时候转有时候不转"。

4.4 SG90 舵机（PA0）

线色	接到
橙（信号）	PA0
红（电源）	独立 5V
棕（地）	GND（与 STM32 共地）

要点：

• 控制信号是 50Hz PWM，高电平 500~2000µs。本项目用 500µs 表示"拉开"、2000µs 表示"关闭"。
• 超出 500~2000µs 的范围，舵机会不响应甚至堵转。代码里如果算出负数或超过 2000，先检查限幅。
• 换独立电源时，只把 GND 和板子连起来，不要把 5V 接到板子的 5V 上（除非你确认板子能承受反向灌流）。
• 舵机上电瞬间会抖一下，这是正常的自检动作，不代表程序有问题。
• 舵机抖动、走到一半回弹，基本都是供电不足；在舵机电源附近并一颗 470µF 以上电解电容会明显改善。
• 不要用手硬拧舵机臂，容易扫齿。

4.5 HC-06 蓝牙

模块引脚	接到
VCC	5V 或 3.3V（看模块丝印，两种版本都有）
GND	GND
TXD	PA3（MCU 的 RX）
RXD	PA2（MCU 的 TX）

要点：

• 交叉接：模块的 TX 接单片机的 RX，模块的 RX 接单片机的 TX。接成 TX-TX 的典型现象是"能发不能收"，串口日志里 recv: 永远是空的。
• 默认波特率是 9600 8N1，不是 115200。这一点几乎每个人都踩过。
• 手机配对密码一般是 1234 或 0000。
• 模块上的 LED：快闪 = 未连接，常亮 = 已连接。调试时先看灯，比看代码快。
• HC-06 是经典蓝牙，iPhone 连不上，安卓需要支持 SPP 的串口助手 App。

4.6 ESP-12F（WiFi）

引脚	接到	说明
3.3V	3.3V（≥500mA）	不要用 USB 转 TTL 的 3.3V
GND	GND	必须共地
EN / CH_PD	3.3V	悬空不启动
RST	3.3V	低电平复位
GPIO0	3.3V	拉低会进下载模式，不能正常跑 AT
GPIO15	GND	悬空可能启动失败
TXD	PA3	交叉接
RXD	PA2	交叉接

要点：

• EN（CH_PD）必须拉高，这是新手第一大坑。悬空时模块电流极小，串口一个字都没有，看起来像"模块坏了"。
• 裸模块的 GPIO15 必须接 GND，GPIO0 和 GPIO2 保持高电平，才能从 Flash 正常启动 AT 固件。带底板（NodeMCU 那种）的模块一般已经处理好。
• 供电必须 ≥500mA。用电脑 USB 转 TTL 的 3.3V 供电，现象是日志里反复出现 ready，模块不停重启。
• ESP 刚上电时会先以 74880 波特率打印一段启动日志，然后才切到 115200 的 AT 模式。所以刚上电看到乱码是正常的，不要以为是波特率配错了。
• ESP 和蓝牙不能同时接在 PA2/PA3，必须用拨码开关二选一。

五、拨码开关：USART2 的二选一

5.1 为什么必须用开关

STM32 只有一组 USART2（PA2/PA3），却要接两个模块。如果不做切换：

• 两个模块的 TX 同时接到 PA3，会互相驱动、电平对打；
• 现象不是"完全不工作"，而是随机乱码、时通时不通，这种问题最难查。

所以必须用双刀双掷（2P2T）拨码开关，把 PA2、PA3 同时切过去。

5.2 接线方式

               ┌── A 侧：PA2 ↔ HC-06 RXD ，PA3 ↔ HC-06 TXD
PA2 ── 公共端 1 ┤
               └── B 侧：PA2 ↔ ESP  RXD ，PA3 ↔ ESP  TXD

               ┌── A 侧：同上
PA3 ── 公共端 2 ┤
               └── B 侧：同上

也就是说：

• 开关的两个公共端分别接 PA2、PA3；
• 开关的 A 侧接蓝牙的 RXD、TXD；
• 开关的 B 侧接 ESP 的 RXD、TXD；
• 开关拨到哪一侧，USART2 就接到哪个模块。

5.3 三条铁律

1. 必须同时切 PA2 和 PA3。 只切一根线，另一根还连着两个模块，照样会打架。这就是为什么用双刀，而不是两个独立的单刀开关随便拨。
2. 软件读不到开关状态。 所以拨到哪一侧，人必须记住，并且和软件里的协议选择保持一致。
3. 切换前先断电。 至少也要保证当前没有数据在收发，否则切换瞬间可能出现电平冲突。

想用	拨码开关	软件操作	波特率
蓝牙	蓝牙侧（A）	远程模式，默认 NET_BT	9600
WiFi / MQTT	WiFi 侧（B）	远程模式下再按一次 KEY4	115200

后面 MQTT 初始化全 FAIL 时，第一个要查的就是这个开关。软件里选的是 MQTT，硬件却还在蓝牙侧，日志看起来就像"ESP 完全没反应"。

六、上电前自检清单

建议把这一节截图存手机，每次改完线都过一遍。

检查项	怎么查	合格标准
3.3V 与 GND 是否短路	万用表电阻档 / 二极管档	不导通（电容充电时短暂响一下正常）
5V 与 GND 是否短路	同上	不导通
所有 GND 是否连通	万用表通断档，逐个模块量	全部导通
3.3V 实际电压	上电后万用表量	3.2V ~ 3.4V
5V 实际电压	上电后量	4.8V ~ 5.2V
串口是否交叉	目视 + 通断档	MCU TX(PA9) → 模块 RX
ESP 的 EN	万用表量	3.3V
ESP 的 GPIO15	万用表量	0V（裸模块）
舵机供电	目视	独立 5V，且 GND 共地
拨码开关位置	目视	与软件要用的协议一致
杜邦线是否虚接	轻轻拉一下、通断档量	不松动、导通
模块供电电压	逐个量 VCC 对 GND	ENS160 / DHT11 都是 3.3V

推荐的上电顺序：

1. 断电接好所有线；
2. 只给核心板上电，量 3.3V / 5V；
3. 断电，再插传感器和通信模块；
4. 再上电，逐个量模块 VCC；
5. 最后才烧程序。

这个顺序看起来麻烦，但能保证"烧了模块"这种事不会发生在你身上。

七、上电后的分步验证

接完线不要直接烧完整程序，按这三步走：

第一步：只验证电源

上电，摸一下稳压芯片和 ESP，明显发烫就立刻断电。发烫通常意味着短路或接反。

第二步：验证调试串口

烧一个只打印 hello 的程序，确认 USB 转 TTL 能收到。这一步过了，说明 PA9/PA10 和共地都没问题。

第三步：逐个接模块

• 先接 DHT11，看串口能不能读到温湿度；
• 再接 ENS160，看 I2C 能不能读到 ID；
• 最后接 ESP / 蓝牙，看串口有没有数据。

一次只加一个模块，出问题时你立刻知道是谁。全接完再测，一旦不通，你面对的是 6 个可疑对象。

八、本章易错点总结

现象	真正原因	处理
串口能发不能收，recv: 一直为空	TX/RX 接成 TX-TX、RX-RX	交叉接：MCU TX → 模块 RX
ESP 串口一个字都没有	EN/CH_PD 悬空	把 EN 接到 3.3V
裸 ESP 启动失败、日志乱码	GPIO15 悬空、GPIO0 被拉低	GPIO15 接 GND，GPIO0/GPIO2 保持高
ESP 日志反复打印 ready	供电电流不足，模块反复重启	独立稳定 3.3V，≥500mA，加 100µF 电容
蓝牙和 WiFi 都接上后随机乱码	两个 TX 同时驱动 PA3	用 2P2T 拨码开关二选一，且断电切换
拨码开关拨了但还是不通	只切了 PA2 或 PA3 其中一根	必须双刀同时切两根
舵机一动，板子就复位	舵机从板子 3.3V 取电，启动电流拉垮电源	舵机独立 5V，并共地
舵机抖动、回弹、不定位	供电不足或没共地	加大电容、检查 GND、确认 500~2000µs
ENS160 完全读不到	I2C 没有上拉，或 SCL/SDA 接反	加上拉电阻，核对 PA8=SCL、PC9=SDA
ENS160 地址对不上	ADDR 悬空导致地址在 0x52/0x53 之间漂移	ADDR 明确接高或接低，代码同步改地址
ENS160 上电就坏	VCC 接了 5V	只能接 3.3V
DHT11 读数全是 0xFF 或校验错误	没上拉、线太长、读得太频繁	加上拉、缩短线、间隔 ≥1s
风扇/加热"有时候转有时候不转"	大电流设备没有和 MCU 共地	电源地、信号地全部连在一起
插拔杜邦线时火花、模块损坏	带电插拔	一律断电接线
换了根杜邦线就好了	杜邦线内部断芯 / 接触不良	用万用表通断档逐根检查

九、小结与下一篇

这一篇做完，硬件部分就有了一个可靠的起点：

• 三个电源域分清，舵机独立供电但共地；
• 每个模块的引脚、上拉、地址、交叉接法都固定下来；
• USART2 用 2P2T 拨码开关做二选一，硬件和软件必须一致；
• 上电前有清单，上电后分步验证，一次只加一个模块。

下一篇开始写代码：用 CubeMX 从零建工程，配置时钟树到 100MHz，把 GPIO、TIM3/TIM5、USART1/2、I2C3 全部配好，并解释每个参数为什么这么填。

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