STM32F103 最小系统 PCB 设计与原理

原创已于 2024-11-08 08:22:03 修改 · 1.4w 阅读

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于 2023-10-09 13:57:17 首次发布

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这篇文章是来自我学习：

带着你从手册开始画板 STM最小系统板教程系列(一)_哔哩哔哩_bilibili

这套教程的笔记，同时本文中也参考了其他教程以及我遇到的困惑与自答，最终汇总。

一、单片机最小系统

单片机最小系统是由芯片外部接上时钟电路、复位电路和电源构成的一个基本应用系统。主要包含的部分，单片机、时钟电路、复位电路、电源电路、程序加载口。

下图就是PCB 最终效果。

这里使用 STM32F103CBT6，首先应该设置启动模式电路，在STM32 都有 BOOT1 和 BOOT0 两个引脚，接低或者高电平即可配置。

在系统复位后，SYSCLK的第4个上升沿，BOOT引脚的值将被锁存。用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态，来选择在复位后的启动模式。

一般来说，我们都使用主闪存模式 (flash)，来作为启动区域。

不过在烧录串口程序中，我们则需要系统存储器启动系统。系统储存器在出厂时设定了 bootloader (引导程序)，用此方式启动，向 STM32 串口写入代码，引导程序将会帮我们把把代码写入到 flash 中。之后将引脚转化到主闪存模式 (flash)，复位即成功烧录代码并运行。

当然如果我们使用 stlink、DAP 之类的调试器，则不需要设置这些，并且它还具有代码断点查看内存等功能。不过本教程并没有板载内置调试器，如果想用则只能外置了。

以下便是 STM32F103CBT6 的 BOOT1 和 BOOT2 引脚原理图。

在 BOOT1 处接入了一个按钮，使得我们可以切换主闪存和系统储存。

最后我们把电路整理成这样：

根据 STM32F103x8B 数据手册 5.3.13 章节提示，复位引脚在芯片内部以及接了一个永久上拉电阻。也就是通上电此引脚将永久处于高电平。同时也给出了推荐电路设计。

我们并不使用手册中建议的复位电路，而是采用这样的结构：

上图复位电路，在刚上电时c1电容需要一定时间充电，在此时 NRST 处于低电平。低电平时系统复位，这样每次上电系统就能自动复位一次。或者我们摁下按钮，也会使得电路接地，进行复位。

根据 STM32F103x8B 数据手册 5.3.6 章节提示，高速外部时钟 (HSE) 的频率应该在 0~25MHz 之间，低速外部时钟 (LSE) 应该在 0~1000KHz 之间。在这里我们使用其中的两个典型值 8MHz 和32.768KHz。

32.768KHz 在 15 次二分频后即可得到 1Hz 很适合作为时钟使用。

晶振电路需接入两个 20pf 电容。

在这里使用了 me6206a33 作为稳压电源，主要是因为他体积小，比较适合这个板子。

根据参考手册提示，VIN 和 VOUT 都需要接入 1uF 的电容。

pcb设计如下：5V 为输入电源，3.3V 为输出。

其中名词解释：