Оценочная плата STM32F4 Discovery с STM32F407

STM32F4 Discovery

32-разрядные микроконтроллеры выпускаются многими производителями, но наиболее широкое распространение, на текущий момент, получил продукт совместной франко-итальяно-японской фирмы STMicroelectronics (STM). Достаточно низкая стоимость, удобство программирования и наличие бесплатного ПО способствовали его продвижению.

Наиболее производительными в семействе STM32 являются микроконтроллеры линейки STM32F4:

СерияТактовая частотаВычислительная мощность, DMIPSЯдроОписание
STM32F04838Cortex-M0Бюджетный МК начального уровня
STM32F124/36/48/7261Cortex-M3МК общего назначения
STM32F2120150Cortex-M3Высокопроизводительные МК
STM32F37262Cortex-M4сигнальный процессор DSP, FPU (операции с плавающей точкой)
STM32F484/168/180210Cortex-M4Высокопроизводительные МК, DSP, FPU
STM32L03233Cortex-M0+Низкое потребление и цена
STM32L13233Cortex-M3Сверхнизкое энергопотребление
STM32T7290Cortex-M3Контроллер сенсорного экрана
STM32W2430Cortex-M3Для беспроводной связи (RF, ZigBee)

Для начинающих разработчиков производители предлагают, так называемые, оценочные платы, на которых устанавливается тот или иной микроконтроллер со схемами обвязки и различной периферией. Обязательным атрибутом оценочных плат сегодня является большое число контактов, которые позволяют получить доступ практически ко всем портам микроконтроллера, а также интерфейсы в виде светодиодов и кнопок.  Также во многие оценочные платы встраивается программатор, который позволяет программировать внешние микросхемы.  В таблице ниже приведены оценочные платы начального уровня линейки STM32F4.

ПлатаМикроконтроллерПериферия
STM32F429I DiscoSTM32F429ZIT6 (180 МГц, 2 Мб Flash, 256 Кб ОЗУ, LQFP144)Встроенный программатор/отладчик ST-LINK/V2, дисплей 2.4" QVGA TFT, ОЗУ SDRAM 64 Мбит, гироскоп, USB-OTG, 6 светодиодов, 2 кнопки
STM32F407 DiscoverySTM32F407VGT6 (168 МГц, 1 Мб Flash, 192 Кб ОЗУ, LQFP100)ST-LINK/V2, 3-х осевой акселерометр, цифровой микрофон, USB-OTG, 24-разрядный аудио ЦАП с усилителем класса D, 8 светодиодов, 2 кнопки
STM32F401C DiscoSTM32F401CVT6 (84 МГц, 256 Кб Flash, 64 Кб ОЗУ, LQFP100, низкое энергопотребление)ST-LINK/V2, гороскоп, компас, цифровой микрофон, USB-OTG, 24-разрядный аудио ЦАП с усилителем класса D, 8 светодиодов, 2 кнопки
STM32F401 NucleoSTM32F401RET6 (84 МГц, 512 Кб Flash, 96 Кб ОЗУ, LQFP64, низкое энергопотребление)ST-LINK/V2, разъем для подключения шилдов Arduino, 2 светодиода, 2 кнопки

Я для своих экспериментов купил недорого здесь себе платку STM32F407 Discovery. Поставляется она в блистере с немногословным описанием.

Упаковка STM32F407 Discovery

У этой платы имеется две модификации: MB997C и MB997B. Первая пришла на смену второй и имеет на борту более современную микросхему акселерометра LIS3DSH взамен устаревшей LIS302DL.

Компоненты отладочной платы:

Основные компоненты на плате STM32F407 Discovery

С обратной стороны платы находятся штырьевые выводы.

Вид снизу оценочной платы STM32F407 Discovery

Основные характеристики этой платы:

  • 32-битный микроконтроллер STM32F407VGT6 с ядром ARM Cortex-M4F с 1 Мб памяти программ и 193 Кб ОЗУ в 100-выводном корпусе LQFP100 с тактовой частотой 168 МГц. Встроенные операции с плавающей точкой (FPU).
  • Встроенный программатор/отладчик ST-LINK/V2 с возможностью выбора режима работы (позвоялет программировать внешние микросхемы, используя SWD-коннектор для программирования и отладки)
  • Питание платы: через шину USB или от внешнего 5В источника питания
  • Питание для внешних устройств: 3В и 5В
  • 3-х осевой МЭМС акселерометр на базе микросхемы LIS302DL компании ST
  • Всенаправленный цифровой МЭМС микрофон на базе микросхемы MP45DT02 компании ST
  • Аудио ЦАП CS43L22 со встроенным усилителем класса D
  • Восемь светодиодов: LD1 (красный/зеленый) для индикации активности шины USB, LD2 (красный) для питания 3.3В, 4 пользовательских диода: LD3 (оранжевый), LD4 (зеленый), LD5 (красный) и LD6 (синий), 2 диода USB OTG: LD7 (зеленый) для VBus и LD8 (красный) при перегрузке
  • Две кнопки (Reset и User)
  • USB OTG с разъемом micro-AB
  • Выводные колодки для всех контактов ввода/вывода микроконтроллера для быстрого подключения к макетной плате и простого проведения измерений

Большим плюсом является наличие в микроконтроллере модуля для работы с числами с плавающей точкой, что увеличивает скорость обработки в приложениях, связанных, например со спектральным анализом (для вычисления БПФ) или же в БПЛА для алгоритмов ориентации.

К мелкому минусу можно отнести лишь отсутствие разъема JTAG для тестирования, используя внешний программатор/отладчик ST-LINK.

Скачать принципиальную схему платы STM32F407 Discovery можно по ссылке ниже.

Схема STM32F4Discovery
Схема STM32F4Discovery
stm32f4discovery_sch.zip
300.3 KiB
530 Downloads
Details

Рассмотрим упрощенную структурную схему платы.

Структурная схема платы STM32F4 Discovery

Из нее видно, что из-за диода Шоттки D3 напряжение +3 В не является строго стабилизированным. Ток нагрузки через контакт «+3V» не должен превышать 150 мА. Если вместо джампера J1 подключить амперметр, что можно увидеть, что, учитывая потребляемый микроконтроллером ток, реально выдается 80-130мА.

Питание 5 в подается через мини-USB разъем «CPU» с компьютера. Из-за диода D1 на микро-USB разъеме «OTG» будет чуть меньшее напряжение.

На колодке штырьевых контактов имеется вывод «+5 V» к которому можно подключить внешний источник питания. Благодаря диоду D1 есть возможность одновременно использовать внутренний и внешний источники питания.

Программатор ST-Link реализован на микроконтроллере STM32F103C8T6. Основной программируемый микроконтроллер подключается для программирования через два джампера J2 и J3. Для программирования внешних микросхем, используя разъем «SWD» эти джамперы необходимо удалить.

Для работы цифрового МЭМС-микрофона, 3-х осевого акселерометра и аудио ЦАП задействованы несколько линий портов микроконтроллера. Данные передаются по шинам SPI, I2C, I2S.

В таблице приведены задействованные и свободные порты.

ВыводФункционал
PA0Кнопка «User»
BOOT0Вход бутлоудера, сигнал BOOT0
PB2Вход бутлоудера, сигнал BOOT1
PA1-PA3, PA8, PA15, PB0, PB1, PB4, PB5, PB7, PB8, PB11, PB13-PB15, PC1, PC2, PC4-PC6, PC8, PC9, PC11, PD0-PD3, PD6-PD11, PE2, PE4-PE15Свободные линии I/O, толерантные к 5 В, максимальная нагрузка ±25 мА, pull-up/down резисторы 30…50 кОм (всего 46 линий)
PB12Свободная линия с pull-up/down резистором 8…15 кОм
PC13Свободная линия с нагрузкой ±3 мА
PA3-PA6, PB6, PB9, PC7, PC10, PC12, PD4Стереофонический аудио ЦАП CS43L22
PA5-PA7, PE0, PE1, PE33-х осевой акселерометр LIS3DSH
PA9-PA12, PC0, PD5Разъем микро-USB (OTG)
PA13, PA14, PB3Разъем программатора SWD
PB10, PC3Встроенный цифровой микрофон MP45DT02
PC14, PC15Кварцевый резонатор 32 кГц (есть место)
PD12-PD15Зеленый, оранжевый, красный, синий светодиоды
PH0, PH1Кварцевый резонатор 8 МГц для МК
NRSTВнешний начальный сброс МК
+3V, +5V, VDD, GND, NCЦепи питания 3 В, 5 В, МК, «земля», пустой контакт

Чтобы проверить работоспособность платы:

  • Удостоверьтесь, что на плате установлены перемычки JP1 и CN3
  • Подключите плату STM32F407 Discovery к компьютеру, используя USB-кабель типа A/mini-B через мини-USB разъем CN1 программатора ST-Link на плате для подачи питания. Засветится красный светодиод LD2 (PWR) и начнут мигать четыре светодиода (зеленый, оранжевый, красный, синий), находящиеся между кнопками B1 и B2
  • Нажатие пользовательской клавиши B1 включает МЭМС акселерометр. Четыре цветных светодиода будут показывать направление движения платы и скорость. При подключении к компьютеру через второй USB-разъем на плате CN5, используя кабель типа A/micro-B, плата распознается как стандартный манипулятор «мышь».
  • Демонстрационное ПО, различная документация на плату STM32F407 Discovery, а также примеры, позволяющие ознакомится с особенностями семейства микроконтроллеров STM32F4 доступны на официальном сайте STMicroelectronics.
 
Как вы оцениваете эту публикацию? 1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (11 голосов, средняя оценка: 5.00 из 5)
Loading ... Loading ...

Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

Оставить комментарий