基于STM32F103R8T6的单片机学习板-549508A

8个月前

简介:本设计为基于STM32F103RBT6为核心的STM32最小系统板。配有基本的LED灯与按键开关,引出IO口方便开发调试。创新设计了自动下载功能,将板子与电脑连接,无需烧录即可自动下载代码调试。

开源协议: GPL 3.0

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描述

一、简介

本设计为基于STM32F103RBT6为核心的STM32最小系统板。最近参加了立创EDA的暑期班训练营,想用立创EDA来画一个STM32最小系统板,过去在学习STM32的时候总是要外接一个仿真器,比较麻烦,所以想着能不能将调试功能直接集成到最小系统板上,所以有了这个作品。

二、功能说明

最小系统板部分: 搭配三色RGB灯和触控开关,可以进行最简单的代码调试。同时引出了两排IO口,使得核心板能够实现更多功能。在核心板旁边为两排电源接口,方便外接模块进行共同开发与调试。

本设计最大的特点: 在核心板旁边集成设计了一个基于STM32F103C8T6的调试模块电路,当将这块最小系统板通过USB接口与电脑连接时,会在电脑上生成一个虚拟DAPLINK盘。这个既可以作为仿真器,也可以作为下载器,只要将编译好的hex文件拖入到自动生成的磁盘当中,就可以自动下载到STM32内。同时也保留了串口通信的功能,真正做到一个接口,多种用途。

三、部分元件选型

1.调试板部分选用STM32F103C8T6作为控制芯片,该芯片为常用芯片,人们的接受度高,配套资料较多,性能也比较稳定

2.主控部分选用STM32F103RBT6作为控制芯片,相比起C8T6,它的引出脚更多,内部资源也更为丰富,方便人们使用

3.外接端口选用典型的MicroB接口,是市面上最常见的接口之一,方便使用者使用

四、原理图说明

1.电源部分

整个系统的电源分为两部分,分别是调试部分的供电电路与主控部分的供电电路。两路分开供电方便减少之间的电源噪声干扰和减轻负载压力。其中,外接电源部分我选择正常使用USB供电,并预留了一个条线接口,将任意口的5V电压都可以共享到两路电源当中。对于主控部分,预留了一个外部供电端口,方便使用外部电源对核心板单独供电。TIM截图20200813102952.png 5V转3.3V部分我则选用了常见的AMS1117芯片,并留出一路接LED灯,方便指示系统供电情况。 TIM截图20200813103202.png

2.外设部分

为方便使用者调试,我在电路中添加了一个三色RGB灯,使用者可以通过对RGB灯的使用,来确认系统是否处于正常工作状态,使用方法也非常简单,只要将跳线帽链接上去就可以了,不连接跳线帽则直接当作普通端口使用。 TIM截图20200813103509.png 此外,我也预留了两个外部按键,引出OLED的连接端口,以及两路端口,更方便服务使用者的常规应用与调试。

3.主控板与调试板部分

关于主控板与调试板,我在设计电路的过程中尽量将二者分开的较为明显一些,并使用跳线帽与排针的方式将他们相连,当我们想使用它的调试功能时,我们就可以将对应的跳线帽全部连接在一起,就可以直接下载程序进行调试了,而当去除跳线帽后,我们也可以通过跳线的方式将该调试部分与其它单片机直接相连,更方便的去使用。实际上,我这么设计就是为了方便有心人将调试部分的电路重新分割出来,当作单独的模块使用。 TIM截图20200813104222.png

五、布局设置

从整体看,整体布局分为左侧调试电路部分,和右侧主控部分。为了方便调试,系统的引脚全部尽量分布在板子地四周,中间为两块板子调试通信用的跳线口。同时,为了使STM32主控部分作用在不同的工作方式下,我将boot脚给预留了出来,方便使用的时候自行调整。通过在暑期训练营的学习,晶振下面不铺铜,电源输入时要经过滤波电容等。

六、进度更新

7月29日-7月30日:设计原理图,将调试电路与最小系统板电路尽量设计分离开,方便仅需要其中一部分功能时去耦合使用。

7月31日-8月1日:绘制PCB

8月2日:添加USB上拉电阻

8月10日:元件,板子等到达,开始焊接,焊接时注意到U-F-M5DD-Y-1型号的Micro B接口并不是很好焊接,需要注意。

8月12日:jlink运到,进行软件调试,调试成功

七、实物展示

TIM图片20200813134942.jpgTIM图片20200813134937.jpgTIM图片20200813134930.jpg

八、调试方法

所需材料

焊接完毕的核心板,支持swd下载的调试器,数据线

操作过程

1.下载stm32f103xb_bl和stm32f103xb_stm32f103rb_if两个文件

2.打开stm32f103xb_bl工程,将工程编译后通过swd接口,下载到调试板内

3.重新插拔调试板部分的数据线,此时会在电脑上弹出一个maintaince的虚拟盘

4.打开stm32f103xb_stm32f103rb_if文件夹,找到里面的TIM截图20200813101337.png文件,拖入到生成的虚拟盘内

5.下载完成后,重新插拔数据线,此时会在电脑里发现生成一个新的虚拟盘TIM截图20200813101131.png,这个虚拟盘就是支持直接代码下载功能的地方,将调试板与核心板之间的跳线连接起来,将工程拖入到这个虚拟盘内,就可以自动下载到单片机中。

6.以上就是调试方法,调试板上连接的数据线同时支持串口通信,代码烧录,swd调试等功能,非常好用,希望喜欢。

九、心得体会

立创EDA的暑期训练营是个非常好的活动,不仅有讲师耐心教导,学员之间也可以展开充分的交流讨论。我觉得这段时间过得非常的充实,希望立创EDA越办越好。

文档

STM32F103RBT6-SCH

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STM32F103RBT6-PCB

在编辑器中打开

BOM

ID Designator Footprint Quantity BOM_Supplier Part
1 J4 HDR-M-2.54_2X2 1 C66690
2 C32,C31,C2,C1 C0603 4 C1653
3 U4 CONN-TH_DG127R-5.0-02P-14-00A(H) 1 C581335
4 U2,U3 PG-SOT223-4_L6.5-W3.5-P2.30-LS7.0-BR 2 C498117
5 R37 R0805 1 C25277
6 COM,POWER_2 LED0805_RED 2 C72037
7 J1,J2 HDR-M-2.54_2X10 2 C124359
8 C20,C19 C0805 2 C179756
9 DAP LED0805_BLUE 1 C108412
10 J5 HDR-M-2.54_2X3 1 C65114
11 J13 HDR-M-2.54_2X6 1 C124388
12 R26,R32 R0805 2 C416080
13 C4,C3 C0603 2 C63680
14 R31,R5,R6,R7,R23 R0805 5 C38522
15 X4 OSC-SMD_2P-L3.2-W1.5 1 C130253
16 X3,X2 OSC-SMD_L5.0-W3.2 2 C156253
17 R16,R15,R14,R8,R4 R0805 5 C25306
18 L1 L0805 1 C1044
19 U6 LQFP-48_L7.0-W7.0-P0.50-LS9.0-BL 1 C8734
20 H2 HDR-TH_3P-P2.54-V-M 1 C492402
21 C36,C37 C1206 2 C87164
22 R29,R19 R0805 2 C380778
23 F1,F2,F3 F0805 3 C369152
24 LED_RGB1 LED-ARRAY-SMD_3528-4P-L3.5-W2.8-TL-RD 1 C264607
25 R35,R34 R0805 2 C17673
26 J9 HDR-M-2.54_1X2 1 C124375
27 KEY1,KEY0,RESET SW-SMD_L6.5-W3.6-LS8.0 3 C354943
28 R30,R20,R21 R0805 3 C25623
29 3.3V1,3.3V2 LED0805_GREEN 2 C84260
30 H3,H4 HDR-TH_3P-P2.54-V 2 C429954
31 C35,C34,C33,C29,C28,C27,C26,C25,C22,C17,C16,C15,C14,C12,C9,C6,C30,C18 C0805 18 C1711
32 R9,R24,R10,R13,R17,R18,R25,R27,R28 R0805 9 C126353
33 C8,C23,C10,C11,C7 C0805 5 C90545
34 R38,R36 R0603 2 C238881
35 R24_DNI,R25_DNI,R33 R0805 3 C323544
36 U1 LQFP-64_L10.0-W10.0-P0.50-LS12.0-BL 1 C8735
37 C21,C5 C0603 2 C342890
38 USB3,USB1 MICRO-USB-SMD_U-F-M5DD-Y-1 2 C91467
39 H1 HDR-F-2.54_1X4 1 C225501
40 R1,R2 R0805 2 C465475
41 R12,R11 R0603 2 C23186

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