2021-09-14_usbdm

STM32F103/F405设计电路总结

一. 电源电路
1.供电电路
（1）USB

USB数据端子：
1.USBDM:USB Data Minus,数据负信号；
2.USBDP:USB Data Positive,数据正信号；
USB电源端子：
1.VCCIN，正极；
2.GND,负极（Dround即地线）
注意：为了与USB2.0全速电气规范兼容，USBD（D+）引脚必须通过一个1.5千欧的电阻接至3~3.6v电压。（摘自STM32F103C8T6芯片手册）
（2）其他电路（此处以24V输出对应XT30PW封装的电路）

2.降压电路
（1）24V转5V电路

根据所给封装SOIC-8_EP_150mil找到芯片PW2205与之引脚相对应


再根据芯片手册上Vout=0.6*(1+R1/R2),选择R1和R2对适应的输出电压进行编程。为了将轻负载下的功率降至最低，最好选择较大的电阻值R1和R2（我选择了R1=110K，R2=15K）。对于电感采用L1=6.8uH。
（2）5V转3.3V电路

同理，根据所给封装SOT23-5L找到芯片PW2052与之引脚相对应。

由芯片手册上验证R1=453K，R2=100K。
二 . 晶振电路
晶振电路用来给芯片提供时钟信号。晶振分为无源晶振和有源晶振。
无源晶振（Crystal）:准确来说叫晶体，它没有极性。一般有2个引脚，需要专门的时钟电路和起振电容配合才能输出时钟信号。晶体一般是2脚或4脚，2脚最常见。
有源晶振（Oscillator）:只需要供电就可以输出时钟信号。可以认为是晶体和外围电路的结合（晶振里面包含了晶体和起振电路）。一般是4个引脚。
那么要怎么区分一个晶振是有源还是无源的呢？需要外加工作电源的是有源晶振，不需要外加电源的是无源的。
高速晶振（无源晶振）：高速晶振产生系统时钟，高速外部时钟（HSE）可以使用一个4_{16MHz的晶体/陶瓷谐振器构成的振荡器产生。此处选用8MHz,Cl1和Cl2建议使用高质量的，为高频应用而设计的5pF}25pF之间的瓷介电容器，通常Cl1和Cl2具有相同参数。

低速晶振（无源晶振）：低速晶振向RTC提供时钟，低速外部时钟（LSE）可以使用一个32.768KHz的晶体/陶瓷谐振器构成的振荡器产生。,Cl1和Cl2建议使用高质量的 5pF~15pF之间的瓷介电容器，通常Cl1和Cl2具有相同参数。



注意：1.画PCB时晶振尽量离芯片近一些；
2.晶振底部尽量不要穿过其他支路，防止信号串扰；
3.Cl1和Cl2电容放置在晶振附近

三 . 复位电路
复位电路，就是利用它把电路恢复到起始状态。复位电路分为上电复位和按键复位，此处是按键复位，1个电阻串一个电容，电容再并联一个按键，电源复位时，当NRST引脚被拉低，产生外部复位，并产生复位脉冲，从而使系统复位。
1.那么按键按下时为什么会复位呢？在单片机启动0.1s后，电容两端的电压持续充电为5V，这时10K电阻两端的电压接近于0V，NRST处于低电平所以系统正常工作，当按下按键后，开关导通，这时电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1s内，从5v释放到变为1.5V,甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，此时10K电阻两端电压为3.5V甚至更大，所以NRST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。
2.复位方式分为高电平复位和低电平复位。
高电平复位：按键按下，由于电容两端电压不能突变，按下后的一瞬间电容等效为短路，因此NRST为高电平，电位等于VCC，单片机复位。之后通过电阻R对电容充电，与此同时电阻两端电压开始减小，经过一段时间，电容充电完毕，此时电容两端电压近似为VCC，电阻两端电压近似于0V，从而NRST就为低电平，近似为0V，单片机开始正常工作。
低电平复位：与高电平复位电路类似，按下按键后，由于电容两端电压不能突变的特性，按下后的一瞬间，NRST端电位近似为GND，即低电平，单片机复位。经过一段时间后，电容充电完毕，电容两端电压近似为VCC，电阻两端电压近似于0V，相当于导线，从而NRST端电位近似于VCC，单片机开始正常工作。如下图即为低电平复位

四 . 去耦电容
正负极之间放的电容，用来滤除杂波，保持引脚电压稳定，防止信号干扰。一般放在电源附近，减少布线阻抗对滤波效果的影响。至于为什么是100nF， STM32F405RGT6芯片手册上有说明。

如下图所示就是去耦电容的电路

五 . 调试下载电路
1.BOOT的选择：在每个STM32的芯片上都有两个管脚BOOT0和BOOT1，这两个管脚在芯片复位时的电平状态决定了芯片复位后从哪个区域开始执行程序，通俗来讲，就是用BOOT0,BOOT1来选择程序下载方式。

（哔哩哔哩截图）
STM32硬件指导建议BOOT0，BOOT1接电阻再接地
如下图所示为Flash启动，将BOOT0,BOOT1通过一个10K的下拉电阻，直接接地。至于为什么要接一个10K的电阻，是因为BOOT引脚是输入脚，接电阻的作用主要是吸收电流进行保护。（电阻通常是用来设置高低电平以及吸收电流进行保护）

或者使用排针

2.调试电路
目前常用的两种接口是JTAG和SWD，此处以SWD为例。SWD的接口仅需4个，分别是：VCC,GND,SWDIO（Data I/O pin 数据线）SWCLK（Clock pin时钟线）。如下图所示为SWD电路设计。至于为什么加10K电阻，是为了保证信号稳定。

六 . 指示灯电路
1.电源指示灯（D1）：接GND ，供电就能亮。
2.测试指示灯（D2）：用户指示灯，可用来编程，观察灯的变化用来检测程序是否正确。要用到哪个灯，就把哪个灯接上。