Κοινή χρήση τεχνολογίας

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Αφού ο δάσκαλος χρησιμοποιεί κάθε καρφίτσαΤαξινόμησηΔεν βρήκα το σχηματικό διάγραμμα του μικροελεγκτήγια ναΗ διάταξη δεν είναι βολική για την εμφάνιση στιγμιότυπων οθόνης κάθε ενότητας ένα προς ένα, επομένως αυτό το τμήμα χρησιμοποιεί το σχηματικό διάγραμμα του δασκάλου.

1. Τροφοδοτικό

1.1 Εισαγωγή στην παροχή ρεύματος

1.1.1 Ψηφιακή ισχύς και γείωση (VDD και VSS)

ψηφιακή ισχύς Οι ακίδες παρέχουν τάση σε όλα τα μέρη του ψηφιακού κυκλώματος. Αυτά τα ψηφιακά κυκλώματα περιλαμβάνουν:

• Πυρήνας επεξεργαστή: Εκτέλεση εντολών και επεξεργασία δεδομένων.
• Μνήμη: Συμπεριλαμβανομένων των Flash και SRAM, που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων.
• Ψηφιακά περιφερειακά: Συμπεριλαμβανομένων των GPIO, UART, SPI, I2C, TIMERS, κ.λπ., που χρησιμοποιούνται για διάφορες ψηφιακές επικοινωνίες και έλεγχο.
• Εσωτερικός ταλαντωτής: Παράγει σήματα ρολογιού για να οδηγεί τον επεξεργαστή και άλλα περιφερειακά.

ψηφιακάΟι ακίδες παρέχουν το σημείο αναφοράς γείωσης για όλα τα εξαρτήματα του ψηφιακού κυκλώματος, συμπεριλαμβανομένων:

• Όλο το ρεύμα που παρέχεται μέσω του VDD θα επιστρέψει τελικά στο VSS για να σχηματίσει έναν πλήρη βρόχο ρεύματος.
• Στη σχεδίαση PCB, όλοι οι ακροδέκτες VSS συνδέονται συνήθως σε ένα κοινό επίπεδο γείωσης για τη μείωση του ηλεκτρικού θορύβου και των παρεμβολών.

1.1.2 Αναλογική ισχύς και γείωση (VDDA και VSSA)

Αναλογικό τροφοδοτικό Οι ακίδες παρέχουν τάση σε όλα τα μέρη του αναλογικού κυκλώματος. περιλαμβάνουν κυρίως:

• ADC (μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό): Μετατροπή αναλογικών σημάτων σε ψηφιακά σήματα.
• DAC (μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό): Μετατροπή ψηφιακών σημάτων σε αναλογικά σήματα.
• Εσωτερική πηγή τάσης αναφοράς: Παρέχετε μια σταθερή τάση αναφοράς στο ADC και το DAC για να διασφαλίσετε την ακρίβεια μετατροπής.

ΑναλογικάΟι ακίδες παρέχουν τα σημεία αναφοράς γείωσης για όλα τα μέρη του αναλογικού κυκλώματος, συμπεριλαμβανομένων:

• Όπως το VSS, όλο το ρεύμα που παρέχεται μέσω του VDDA θα επιστρέψει τελικά στο VSSA για να σχηματίσει έναν πλήρη βρόχο ρεύματος.

1.1.3 Διαφορές και συνδέσεις μεταξύ των δύο τροφοδοτικών

Τα ψηφιακά κυκλώματα παράγουν συνήθως θόρυβο μεταγωγής υψηλής συχνότητας Εάν αυτοί οι θόρυβοι παρεμβαίνουν άμεσα στα αναλογικά κυκλώματα, θα προκαλέσουν αστάθεια και μειωμένη ακρίβεια των αναλογικών σημάτων. Επομένως, η χρήση ξεχωριστών αναλογικών τροφοδοτικών και γειώσεων μπορεί να μειώσει αυτές τις παρεμβολές.

Τα αναλογικά κυκλώματα απαιτούν πολύ καθαρό, σταθερό τροφοδοτικό για να διασφαλιστεί η ακριβής επεξεργασία του σήματος, επομένως το VDDA συχνά αποσυνδέεται με πρόσθετο κύκλωμα φιλτραρίσματος.

Προκειμένου να μειωθεί η παρεμβολή του θορύβου υψηλής συχνότητας που δημιουργείται από ψηφιακά κυκλώματα σε αναλογικά κυκλώματα, το VSSA και το VSS συνήθως επεξεργάζονται χωριστά σε σχεδιασμό PCB και συνδέονται μόνο σε ένα μόνο σημείο, συνήθως κοντά στην είσοδο ρεύματος.

1.2 Εισαγωγή στο φιλτράρισμα

Εισαγάγετε το τροφοδοτικό 3,3 V για χρήση από τον μικροελεγκτή.

(1) Μαγνητικά σφαιρίδια 120R

• αποτέλεσμα: Τα μαγνητικά σφαιρίδια είναι ένα εξάρτημα σύνθετης αντίστασης υψηλής συχνότητας συνδεδεμένο σε σειρά στο καλώδιο ρεύματος.Αποτρέπει τη διάδοση του θορύβου υψηλής συχνότητας κατά μήκος των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας.
• αρχή: Τα μαγνητικά σφαιρίδια παρουσιάζουν χαμηλή σύνθετη αντίσταση σε σήματα εναλλασσόμενου ρεύματος DC και χαμηλής συχνότητας, αλλά παρουσιάζουν υψηλή σύνθετη αντίσταση σε υψηλές συχνότητες, φιλτράροντας έτσι τον θόρυβο υψηλής συχνότητας.
• επιλέγω: Τα σφαιρίδια φερρίτη 120Ω χρησιμοποιούνται συνήθως για την καταστολή θορύβου στο εύρος μεσαίας συχνότητας. Παρέχει επαρκή αντίσταση στο εύρος υψηλών συχνοτήτων για την εξασθένιση του θορύβου.

(2) Πυκνωτής 10µF

• αποτέλεσμα: 10μF πυκνωτής για φιλτράρισμα χαμηλής συχνότητας,Ομαλή τάση DC, εξαλείφοντας τις διακυμάνσεις τροφοδοσίας χαμηλότερης συχνότητας.
• αρχή: Οι μεγαλύτερες τιμές χωρητικότητας έχουν μικρότερη σύνθετη αντίσταση σε χαμηλές συχνότητες, η οποία μπορεί να εξομαλύνει αποτελεσματικά την τάση DC και να φιλτράρει τον θόρυβο χαμηλής συχνότητας.
• Τοποθεσία: Οι πυκνωτές 10 μF τοποθετούνται συνήθως στην είσοδο ρεύματος για να εξομαλύνουν την τάση σε όλο το δίκτυο ισχύος.

(3) Πυκνωτής 0,1 µF

• αποτέλεσμα: Πυκνωτής 0,1 μF για φιλτράρισμα υψηλής συχνότητας,Καταστέλλει τον θόρυβο υψηλής συχνότητας και την παρεμβολή αιχμής.
• αρχή: Οι μικρότερες τιμές χωρητικότητας έχουν μικρότερη σύνθετη αντίσταση στις υψηλές συχνότητες και μπορούν να φιλτράρουν αποτελεσματικά τον θόρυβο υψηλής συχνότητας και την παρεμβολή αιχμής.
• Τοποθεσία: Οι πυκνωτές 0,1 μF τοποθετούνται συνήθως κοντά σε κάθε ακροδέκτη VDD/VDDA όσο το δυνατόν πιο κοντά στο IC για να παρέχουν το πιο αποτελεσματικό φιλτράρισμα θορύβου υψηλής συχνότητας.

(4) Πυκνωτής 10nF

• Συμπληρωματικές ζώνες φιλτραρίσματος: Χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλους πυκνωτές φίλτρου (10μF, 0,1μF), μπορεί να καλύψει ένα ευρύτερο εύρος συχνοτήτων και να παρέχει πλήρη καταστολή θορύβου τροφοδοσίας για το αναλογικό τροφοδοτικό (όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το αναλογικό τροφοδοτικό πρέπει να είναι πολύ καθαρό) .

1.3 Διάγραμμα κυκλώματος

1.4 Ο Τσεν καταλαβαίνει (ίσως μόνο εγώ μπορώ να το καταλάβω)

Ψηφιακά σήματα (ψηφιακή τροφοδοσία), όπως διαφορικά σήματα σε γραμμές σήματος, 1 είναι 1, 0 είναι 0, η διαφορά είναι αρκετά μεγάλη, δεν είναι εύκολο να συγχέεται, αλλά αλλάζει γρήγορα, υπάρχουν παρεμβολές σε άλλες μορφές σημάτων (εδώ αναφέρεται σε αναλογικό σήμα), έτσι διακρίνονται τα ψηφιακά και τα αναλογικά σήματα.

Δεύτερον, τα αναλογικά σήματα δεν είναι όπως τα ψηφιακά σήματα όπου το 1 είναι 1 και το 0 είναι 0. Η τιμή του θα μετατραπεί στον αντίστοιχο δυαδικό αριθμό, επομένως πρέπει να είναι πιο ακριβές και το φιλτράρισμα να είναι αυστηρότερο.

2. Επαναφορά

2.1 Διαδικασία εργασίας

1. Κανονική κατάσταση λειτουργίας: Όταν δεν πατηθεί το κουμπί επαναφοράς, η αντίσταση έλξης διατηρεί την ακίδα RST ψηλά. Αυτή τη στιγμή, ο μικροελεγκτής βρίσκεται σε κανονική κατάσταση λειτουργίας.
2. Πατήστε το κουμπί επαναφοράς: Όταν πατηθεί το κουμπί επαναφοράς, η ακίδα RST τραβιέται απευθείας χαμηλά στο έδαφος. Αυτό ενεργοποιεί τη διαδικασία επαναφοράς του μικροελεγκτή.
3. Αφήστε το κουμπί επαναφοράς: Όταν απελευθερωθεί το κουμπί επαναφοράς, η ακίδα RST επιστρέφει σε υψηλό επίπεδο μέσω της αντίστασης έλξης. Απαιτούνται πυκνωτές αποσύνδεσης για να φιλτράρουν τυχόν παροδικό θόρυβο κατά τη διαδικασία ανάκτησης (υπάρχει επίσης αποσύνδεση κατά τη διαδικασία πίεσης) και να διασφαλίσουν ότι ο ακροδέκτης RST επιστρέφει σταθερά σε υψηλό επίπεδο, ώστε ο μικροελεγκτής να μπορεί να ξεκινήσει σωστά από την κατάσταση επαναφοράς.

2.2 Ειδικές περιστάσεις

• Εξωτερικές παρεμβολές: Σε περιβάλλον με ισχυρές ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, η ακίδα επαναφοράς μπορεί να παρεμποδιστεί, με αποτέλεσμα μια λανθασμένη επαναφορά. Τα κατάλληλα κυκλώματα φιλτραρίσματος (όπως μεγαλύτεροι πυκνωτές ή χαμηλότερες αντιστάσεις έλξης) μπορούν να ενισχύσουν περαιτέρω την ατρωσία παρεμβολών.
• Χρόνος επαναφοράς: Η τιμή του πυκνωτή αποσύνδεσης καθορίζει τη σταθερά χρόνου του σήματος επαναφοράς. Η μεγαλύτερη χωρητικότητα έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερο χρόνο επαναφοράς, αλλά παρέχει καλύτερο φιλτράρισμα του θορύβου χαμηλής συχνότητας. Πρέπει να επιλεγεί σύμφωνα με την πραγματική εφαρμογή.

2.3 Έχω μια ηλίθια ερώτηση

Ερώτηση: Γιατί το τροφοδοτικό τραβιέται στο ψηφιακό τροφοδοτικό VDD αντί για το αναλογικό τροφοδοτικό VDDA;

απάντηση:

1. Σταθερότητα τροφοδοσίας

Σταθερότητα VDD: Το VDD είναι ένα ψηφιακό τροφοδοτικό, το οποίο συνήθως τροφοδοτείται απευθείας από έναν ρυθμιστή τάσης. Η τάση είναι σχετικά σταθερή και μπορεί να φτάσει γρήγορα μια σταθερή τιμή όταν είναι ενεργοποιημένη. Το κύκλωμα επαναφοράς απαιτεί μια σταθερή πηγή τάσης για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία του σήματος επαναφοράς.

Το VDDA εξαρτάται από το VDD: Το VDDA είναι ένα αναλογικό τροφοδοτικό, αν και είναι επίσης πολύ σταθερό, συνήθως βασίζεται σε VDD για τροφοδοσία ρεύματος. πιο αργό από το VDD.

2. Η επίδραση του κυκλώματος επαναφοράς στα ψηφιακά κυκλώματα

Το κύκλωμα επαναφοράς στοχεύει κυρίως σε ψηφιακά κυκλώματα: Το σήμα επαναφοράς χρησιμοποιείται κυρίως για την επαναφορά των ψηφιακών κυκλωμάτων μέσα στο STM32 (συμπεριλαμβανομένης της CPU και των περιφερειακών). Η τάση λειτουργίας των ψηφιακών κυκλωμάτων είναι VDD, επομένως είναι πιο κατάλληλο να τραβήξετε τον ακροδέκτη επαναφοράς μέχρι το VDD.

3. Θέματα φορτίου ρεύματος τροφοδοσίας

Δυνατότητα ρεύματος VDD: Η τρέχουσα χωρητικότητα τροφοδοσίας του τροφοδοτικού VDD είναι συνήθως μεγαλύτερη από εκείνη του VDDA επειδή τροφοδοτεί ολόκληρο το ψηφιακό τμήμα, συμπεριλαμβανομένου του επεξεργαστή, της μνήμης και των περιφερειακών. Το τρέχον φορτίο της αντίστασης έλξης έχει ελάχιστη επίδραση στο VDD.

Οι απαιτήσεις φορτίου VDDA είναι υψηλές: Το τροφοδοτικό VDDA τροφοδοτεί κυρίως αναλογικά εξαρτήματα (όπως ADC, DAC, κ.λπ.) Αυτά τα κυκλώματα έχουν υψηλότερες απαιτήσεις στον κυματισμό και τον θόρυβο του τροφοδοτικού. Η σύνδεση μιας pull-up αντίστασης στο VDDA μπορεί να προκαλέσει περιττό φορτίο και θόρυβο, επηρεάζοντας την απόδοση των αναλογικών κυκλωμάτων.

2.4 Διάγραμμα κυκλώματος

3. Εκκίνηση BOOT

3.1 Εισαγωγή

Οι ακίδες BOOT (BOOT0 και BOOT1) χρησιμοποιούνται για την επιλογή της λειτουργίας εκκίνησης του μικροελεγκτή. Μπορούν να επιλεγούν διαφορετικές λειτουργίες εκκίνησης μέσω διαφορετικών συνδυασμών επιπέδων ακίδων, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

3.2 Κύκλωμα

Περάστε τις ακίδες BOOT0 και BOOT1 του μικροελεγκτή μέσα από την κεφαλίδα αρσενικών ακίδων 2×3.καπάκι άλτης Επιλέξτε VDD_MCU (1) προς τα πάνω και GND (0) προς τα κάτω για να διαμορφώσετε τη λειτουργία εκκίνησης του μικροελεγκτή. Η μέθοδος εκκίνησης που επιλέγεται από τον δάσκαλο είναι: εκκίνηση από την ενσωματωμένη SRAM, όπως φαίνεται παρακάτω.

4. Κρυσταλλικό κύκλωμα

4.1 Γιατί το STM32 χρειάζεται δύο κυκλώματα κρυσταλλικών ταλαντωτών;

Οι μικροελεγκτές STM32 συνήθως χρησιμοποιούν δύο κυκλώματα ταλαντωτή κρυστάλλων για να ικανοποιήσουν διαφορετικές απαιτήσεις ρολογιού:

• Κύριο κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλου (8MHz): Χρησιμοποιείται για την παροχή του κύριου ρολογιού συστήματος (HSE, Εξωτερικό ρολόι υψηλής ταχύτητας). Αυτή η πηγή ρολογιού χρησιμοποιείται συνήθως για την κεντρική μονάδα επεξεργασίας μικροελεγκτών, περιφερειακών υψηλής ταχύτητας (όπως USB, CAN, κ.λπ.) και λειτουργιών που απαιτούν ρολόγια υψηλής ακρίβειας και υψηλής ταχύτητας.
• Δευτερεύον κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλου (32,768 kHz): Χρησιμοποιείται για την παροχή ρολογιού χαμηλής κατανάλωσης (LSE, Εξωτερικό ρολόι χαμηλής ταχύτητας). Αυτή η πηγή ρολογιού χρησιμοποιείται συνήθως για ρολόι πραγματικού χρόνου (RTC, Ρολόι πραγματικού χρόνου) και λειτουργίες χρονισμού σε λειτουργίες χαμηλής κατανάλωσης. Η συχνότητα των 32,768 kHz είναι η κατάλληλη για χρονισμό, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί βολικά για τη δημιουργία περιόδων ρολογιού 1 δευτερολέπτου (32.768 είναι 2 αυξημένες στη 15η ισχύ, κατάλληλο για δυαδική μέτρηση).

4.2 Γιατί οι συχνότητες αυτών των δύο κυκλωμάτων ταλαντωτή κρυστάλλων είναι τέτοιες;

Η επιλογή κρυσταλλικών ταλαντωτών διαφορετικών συχνοτήτων και προδιαγραφών βασίζεται κυρίως στους ακόλουθους λόγους:

• Ταλαντωτής κρυστάλλων 8 MHz (κύριος ταλαντωτής κρυστάλλων):

  • Επιλογή συχνότητας: Τα 8MHz είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη υψηλή συχνότητα που μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις ρολογιού του πυρήνα STM32 και των περιφερειακών υψηλής ταχύτητας.
  • Χωρητικότητα φορτίου (22pF): Εξασφαλίστε τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του κρυσταλλικού ταλαντωτή σε αυτή τη συχνότητα. Το 22pF είναι μια κοινή τιμή χωρητικότητας φορτίου που χρησιμοποιείται για να ταιριάζει με τις απαιτήσεις φορτίου του κρυσταλλικού ταλαντωτή.

• Ταλαντωτής κρυστάλλου 32,768 kHz (δευτερεύων κρυσταλλικός ταλαντωτής):

  • Επιλογή συχνότητας: Τα 32,768 kHz είναι η τυπική συχνότητα ταλαντωτή κρυστάλλων RTC και είναι κατάλληλη για εφαρμογές ρολογιού χαμηλής κατανάλωσης.
  • Χωρητικότητα φορτίου (10pF): Αυτός ο πυκνωτής χαμηλής τιμής είναι κατάλληλος για κρυσταλλικούς ταλαντωτές χαμηλής συχνότητας για να εξασφαλίσει σταθερή ταλάντωση σε χαμηλές συχνότητες.

4.3 Πώς λειτουργεί το κύκλωμα του κρυσταλλικού ταλαντωτή; (Είναι ευκολότερο να κατανοήσετε τα προβλήματα των 4.4 και 4.5)

(1) Ο κρυσταλλικός ταλαντωτής αρχίζει να ταλαντώνεται

• Όταν η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη, ο κρυσταλλικός ταλαντωτής αρχίζει να παράγει ένα αδύναμο σήμα ταλάντωσης.
• Αυτό το σήμα εισέρχεται στο εσωτερικό κύκλωμα ταλαντωτή STM32 μέσω του ακροδέκτη OSC_IN.

(2) Ρύθμιση χωρητικότητας φορτίου

• Οι πυκνωτές C1 και C2 συνεργάζονται με τον κρύσταλλο για να εξασφαλίσουν ότι ο κρύσταλλος ταλαντώνεται στην ονομαστική του συχνότητα.
• Η τιμή χωρητικότητας φορτίου επιλέγεται συνήθως στην περιοχή από 10pF έως 22pF, αλλά η πραγματική τιμή πρέπει να ρυθμίζεται σύμφωνα με την προδιαγραφή του ταλαντωτή κρυστάλλου και την παρασιτική χωρητικότητα της πλακέτας κυκλώματος.

(3) Ενίσχυση σήματος

• Το κύκλωμα ταλαντωτή μέσα στο STM32 ενισχύει το σήμα ασθενούς ταλάντωσης εισόδου και παράγει ένα σταθερό σήμα ρολογιού.
• Αυτό το σταθερό σήμα ρολογιού εξέρχεται μέσω της ακίδας OSC_OUT και χρησιμοποιείται ως ρολόι συστήματος για το STM32.

(4) Ανάδραση σήματος

• Το κύκλωμα ταλαντωτή τροφοδοτεί το ενισχυμένο σήμα ταλάντωσης πίσω στο κύκλωμα του κρυσταλλικού ταλαντωτή μέσω του πείρου OSC_OUT για να συνεχίσει να διατηρεί την ταλάντωση του κρυσταλλικού ταλαντωτή.
• Αυτός ο βρόχος ανάδρασης διασφαλίζει ότι ο κρυσταλλικός ταλαντωτής μπορεί να συνεχίσει να παράγει ένα σταθερό σήμα ταλάντωσης.

(Τώρα καταλαβαίνετε ότι υπάρχει ένας βρόχος στο κύκλωμα του ταλαντωτή κρυστάλλου.)

4.4 Γιατί το κύριο κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλου OSC έχει μεγάλη αντίσταση; Έχει κάποιο αποτέλεσμα;

Το κύριο κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλου περιέχει μια μεγάλη αντίσταση 1MΩ (συνήθως συνδεδεμένη μεταξύ OSC_IN και OSC_OUT Οι κύριες λειτουργίες του είναι οι εξής:

• Για να αποφύγετε δυσκολίες εκκίνησης: Η μεγάλη αντίσταση παρέχει μια αρχική διαδρομή ανάδρασης, η οποία βοηθά τον κρυσταλλικό ταλαντωτή να ξεκινά γρήγορα όταν είναι ενεργοποιημένος, αποφεύγοντας τις δυσκολίες εκκίνησης που προκαλούνται από ασταθείς αρχικές συνθήκες.
• Σταθερή ταλάντωση: Μια μεγάλη αντίσταση μπορεί να σταθεροποιήσει τη διαδικασία εκκίνησης του ταλαντωτή και να εξασφαλίσει ότι ο ταλαντωτής μπορεί να εισέλθει γρήγορα σε σταθερή κατάσταση μετά την εκκίνηση.

(Για να το θέσω απλά, σημαίνει να σχηματίσετε γρήγορα τον τρέχοντα βρόχο που αναφέρεται στο 4.3.)

4.5 Γιατί το δευτερεύον κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλων OSC32 δεν έχει μεγάλη αντίσταση;

Οι λόγοι για τους οποίους το δευτερεύον κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλων συνήθως δεν απαιτεί μεγάλη αντίσταση περιλαμβάνουν:

• Η συχνότητα και η ισχύς είναι χαμηλές: Ο κρυσταλλικός ταλαντωτής 32,768 kHz λειτουργεί σε πολύ χαμηλή συχνότητα και ισχύ, και είναι σχετικά εύκολος στην εκκίνηση χωρίς να απαιτούνται πρόσθετες αντιστάσεις για την εκκίνηση.
• Σχεδιασμός χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας: Το δευτερεύον κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλων χρησιμοποιείται συνήθως σε εφαρμογές RTC και χαμηλής ισχύος Η προσθήκη μεγάλης αντίστασης θα αυξήσει την κατανάλωση ενέργειας και δεν πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού χαμηλής ισχύος.

4.6 Διάγραμμα κυκλώματος

5. Ρολόι RTC σε πραγματικό χρόνο

5.1 Λειτουργία ακροδέκτη VBAT

Ο ακροδέκτης VBAT χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του RTC και των εφεδρικών καταχωρητών, έτσι ώστε το RTC να μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί όταν αφαιρεθεί η κύρια παροχή ρεύματος.

5.2 Αρχές σχεδιασμού

1. Κύριο τροφοδοτικό (VDD_MCU): Όταν τροφοδοτείται το κύριο τροφοδοτικό (VDD_MCU), η δίοδος BAT54-C έχει πόλωση προς τα εμπρός, ο ακροδέκτης VBAT λαμβάνει την τάση του VDD_MCU μέσω της διόδου και το RTC και ο εφεδρικός καταχωρητής λειτουργούν κανονικά.
2. Εφεδρικό τροφοδοτικό: Όταν αποσυνδεθεί η κύρια παροχή ρεύματος, η δίοδος BAT54-C αποτρέπει την αντίστροφη ροή του ρεύματος Το RTC και ο εφεδρικός καταχωρητής μπορούν να συνεχίσουν να τροφοδοτούνται από το εφεδρικό τροφοδοτικό (όπως μια μπαταρία κουμπιού) μέσω του βύσματος ZH1.25-2A. , διασφαλίζοντας ότι ο χρόνος RTC και τα δεδομένα αντιγράφων ασφαλείας δεν θα χαθούν.

5.3 Σχηματικό διάγραμμα

5.3.1Η λειτουργία της διόδου BAT54-C

1. Εγγυημένη παροχή ρεύματος: Όταν υπάρχει το κύριο τροφοδοτικό, η δίοδος πολώνεται προς τα εμπρός για να διασφαλιστεί ότι η ακίδα VBAT λαμβάνει σταθερή τροφοδοσία όταν αποσυνδέεται η κύρια τροφοδοσία, η δίοδος έχει αντίστροφη πόλωση και η εφεδρική τροφοδοσία αναλαμβάνει αμέσως την τροφοδοσία ρεύματος. ότι το RTC συνεχίζει να λειτουργεί.
2. Αποτρέψτε το αντίστροφο ρεύμα: Βεβαιωθείτε ότι όταν αποσυνδέεται η κύρια τροφοδοσία, το εφεδρικό ρεύμα τροφοδοσίας δεν ρέει πίσω στο κύριο κύκλωμα τροφοδοσίας για να αποφύγετε την περιττή κατανάλωση ρεύματος και πιθανή ζημιά στο κύκλωμα. Ταυτόχρονα, διασφαλίζεται επίσης ότι όταν το κύριο τροφοδοτικό τροφοδοτείται κανονικά, το ρεύμα του τσιπ δεν θα ρέει πίσω στην εφεδρική μπαταρία, προκαλώντας ζημιά.

5.3.2 Λειτουργία του βύσματος ZH1.25-2A

1. Εφεδρική διεπαφή ισχύος: Παρέχει μια διεπαφή για σύνδεση σε εφεδρική τροφοδοσία, καθιστώντας εύκολη τη σύνδεση και την αντικατάσταση μπαταριών ή άλλης εφεδρικής τροφοδοσίας.
2. Εξασφαλίστε τη διαδρομή τροφοδοσίας: Μέσω του βύσματος ZH1.25-2A, το εφεδρικό τροφοδοτικό μπορεί να παρέχει αξιόπιστα τάση στον ακροδέκτη VBAT για να διασφαλίσει ότι η τροφοδοσία RTC δεν διακόπτεται.

6. Flash chip

6.1 Λειτουργίες chip

Στους μικροελεγκτές STM32, η εξωτερική μνήμη Flash (όπως η W25Q64JVSSIQ που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο) χρησιμοποιείται συνήθως για την αποθήκευση υλικολογισμικού, αρχείων καταγραφής δεδομένων ή άλλων εφαρμογών που απαιτούν μη πτητική αποθήκευση.

6.1 Εισαγωγή καρφίτσας και ιδέα σχεδίασης κυκλώματος

1. CS# (Επιλογή chip):

• σχέδιο: Η ακίδα CS# ελέγχεται μέσω της ακίδας PA15. Το χαμηλό επίπεδο ενεργοποιεί το τσιπ, το υψηλό επίπεδο απενεργοποιεί το τσιπ.
• αρχή: Όταν το CS# είναι χαμηλό, το τσιπ Flash είναι επιλεγμένο και το STM32 μπορεί να επικοινωνήσει μαζί του όταν το CS# είναι υψηλό, το τσιπ Flash είναι ανενεργό, καθώς πολλές συσκευές SPI μπορούν να μοιράζονται τον ίδιο δίαυλο SPI.

2. SO (σειριακή έξοδος):

• σχέδιο: Ο ακροδέκτης SO συνδέεται στο STM32 μέσω του ακροδέκτη PB4 (MISO, Master In Slave Out).
• αρχή: Χρησιμοποιείται για την αποστολή δεδομένων από το τσιπ Flash στο STM32 στην επικοινωνία SPI.

3. WP# (Write Protect):

• σχέδιο: Ο ακροδέκτης WP# συνδέεται απευθείας στο τροφοδοτικό 3,3 V.
• αρχή: Συνδέστε το WP# σε υψηλό επίπεδο (3,3 V) για να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία προστασίας εγγραφής και να ενεργοποιήσετε τις λειτουργίες εγγραφής.

4. GND (Εδάφιο):

• σχέδιο: Ο ακροδέκτης GND είναι συνδεδεμένος στη γείωση.
• αρχή: Παρέχει το κύκλωμα ισχύος για το τσιπ.

5. SI (σειριακή είσοδος):

• σχέδιο: Ο ακροδέκτης SI συνδέεται στο STM32 μέσω του ακροδέκτη PB5 (MOSI, Master Out Slave In).
• αρχή: Χρησιμοποιείται για την αποστολή δεδομένων από το STM32 σε τσιπ Flash στην επικοινωνία SPI.

6. CLK (Ρολόι):

• σχέδιο: Ο ακροδέκτης CLK συνδέεται στο STM32 μέσω του ακροδέκτη PB3.
• αρχή: Παρέχει σήμα ρολογιού για επικοινωνία SPI, που δημιουργείται και ελέγχεται από το STM32.

7. HOLD3#:

• σχέδιο: Ο ακροδέκτης HOLD3# συνδέεται στο τροφοδοτικό 3,3 V.
• αρχή: Συνδέστε το HOLD3# σε υψηλό επίπεδο (3,3V) για να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία παύσης και να επιτρέψετε στο τσιπ Flash να λειτουργήσει κανονικά.

8. VCC (Τροφοδοτικό):

• σχέδιο: Ο ακροδέκτης VCC είναι συνδεδεμένος στο τροφοδοτικό 3,3 V.
• αρχή: Παρέχετε τάση λειτουργίας για το τσιπ Flash.

9. Κύκλωμα φίλτρου ισχύος

• σχέδιο: Το τροφοδοτικό 3,3 V συνδέεται με τη γείωση μέσω ενός πυκνωτή 0,1uF.
• αρχή: Οι πυκνωτές αποσύνδεσης χρησιμοποιούνται για το φιλτράρισμα του θορύβου υψηλής συχνότητας στη γραμμή τροφοδοσίας, τη σταθεροποίηση της παροχής ρεύματος και τη διασφάλιση της κανονικής λειτουργίας του τσιπ Flash.

6.2 Λειτουργία κυκλώματος

1. Ενεργοποίηση: Το τροφοδοτικό 3,3 V παρέχει ισχύ στο τσιπ Flash και ο πυκνωτής φιλτράρει τον θόρυβο του τροφοδοτικού.
2. Επικοινωνία SPI: Το STM32 επικοινωνεί με το τσιπ Flash μέσω της διεπαφής SPI (ακίδες PA15, PB3, PB4, PB5):
   • Το PA15 ελέγχει το CS# και επιλέγει το τσιπ.
   • Το PB3 παρέχει το σήμα ρολογιού (CLK).
   • Το PB5 στέλνει δεδομένα στο τσιπ Flash (MOSI).
   • Το PB4 λαμβάνει τα δεδομένα του Flash chip (MISO).
3. Προστασία εγγραφής: Το WP# (που είναι το IO2 στην παρακάτω εικόνα) συνδέεται σε υψηλό επίπεδο για να διασφαλιστεί ότι η λειτουργία εγγραφής δεν είναι απενεργοποιημένη και διευκολύνει την εγγραφή δεδομένων.
4. Λειτουργία παύσης: Το HOLD3# (δηλαδή το IO3 στην παρακάτω εικόνα) συνδέεται σε υψηλό επίπεδο για να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία παύσης και να διασφαλίσετε την κανονική λειτουργία.

6.3 Άλλες μέθοδοι σχεδιασμού

1. Προστασία εγγραφής υλικού: Εάν χρειάζεστε λειτουργία προστασίας εγγραφής υλικού, μπορείτε να συνδέσετε τον ακροδέκτη WP# σε έναν ακροδέκτη GPIO του STM32 και να ελέγξετε την κατάσταση προστασίας εγγραφής μέσω λογισμικού.
2. Χρησιμοποιήστε μεγαλύτερο πυκνωτή: Στο κύκλωμα φίλτρου τροφοδοσίας, ένας πυκνωτής μεγαλύτερης χωρητικότητας (όπως 1uF ή 10uF) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για περαιτέρω εξομάλυνση της τάσης τροφοδοσίας σύμφωνα με την πραγματική κατάσταση.
3. Προσθήκη κυκλώματος buffer: Σε ένα θορυβώδες περιβάλλον, ένα κύκλωμα προσωρινής αποθήκευσης μπορεί να προστεθεί στη γραμμή σήματος SPI για τη βελτίωση της αξιοπιστίας της επικοινωνίας. (Συγκεκριμένες μέθοδοι: χρήση τσιπ buffer, αντιστάσεις σειράς, φιλτράρισμα πυκνωτών και χρήση θωρακισμένων καλωδίων.)

7. Διεπαφή εντοπισμού σφαλμάτων SWD

Το SWD (Serial Wire Debug) είναι μια διεπαφή εντοπισμού σφαλμάτων και προγραμματισμού που χρησιμοποιείται ευρέως στους μικροελεγκτές της σειράς ARM Cortex-M. Επιτρέπει αποτελεσματικό εντοπισμό σφαλμάτων και προγραμματισμό μέσω δύο γραμμών δεδομένων (SWDIO και SWCLK) και οι λειτουργίες του είναι οι εξής:

• Αποσφαλμάτωση και προγραμματισμός: Η διεπαφή SWD είναι μια τυπική διεπαφή για εντοπισμό σφαλμάτων και προγραμματισμό μικροελεγκτών. Μέσω αυτού, μπορείτε να εκτελέσετε λειτουργίες όπως λήψη υλικολογισμικού, εντοπισμός σφαλμάτων, ρύθμιση σημείου διακοπής, προβολή μεταβλητών κ.λπ.
• Απλοποιημένη σύνδεση: Μέσω τυποποιημένων ακίδων και διεπαφών, το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων μπορεί να συνδεθεί εύκολα, απλοποιώντας τη διαδικασία εντοπισμού σφαλμάτων και προγραμματισμού.
• Αξιόπιστη επικοινωνία: Μέσω των αντιστάσεων pull-up και pull-down, βεβαιωθείτε ότι η γραμμή σήματος βρίσκεται σε σταθερό επίπεδο στην κατάσταση αδράνειας για να αποφύγετε παρεμβολές θορύβου.

Αυτό το τμήμα του κυκλώματος σε αυτό το έργο αποτελείται από τρία μέρη:

1. HDR-M-2,54 1x5
   
2. XYXH2.54-5A11
   
3. Jianniu 2,54mm 2x10 ευθεία
   

Αυτά τα τρία μέρη παρέχουν όλα διασυνδέσεις SWD, αλλά η μορφή και οι μέθοδοι σύνδεσης είναι ελαφρώς διαφορετικές.

7,1 HDR-M-2,54 1x5

7.1.1 Διάγραμμα κυκλώματος

7.1.2 Λειτουργίες και αρχές

• VCC και GND: Παρέχετε καλώδια τροφοδοσίας και γείωσης για να διασφαλίσετε ότι το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων και το STM32 έχουν κοινή αναφορά ισχύος.
• NRST: Χρησιμοποιείται για την εξωτερική επαναφορά του STM32.Το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων μπορεί να ελέγξει την ακίδα NRSTΕπαναφορά STM32 。
• SWDIO (Είσοδος/Έξοδος σειριακού εντοπισμού σφαλμάτων καλωδίου): Αμφίδρομη γραμμή δεδομένων για μετάδοση δεδομένων εντοπισμού σφαλμάτων και προγραμματισμού.
• SWCLK (σειριακό συρμάτινο ρολόι): Το σήμα ρολογιού, που δημιουργείται από το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων, παρέχει αναφορά χρονισμού για την επικοινωνία SWD.

7.2 XYXH2.54-5A11

7.2.1 Διάγραμμα κυκλώματος

7.2.2 Λειτουργίες και αρχές

Αυτό το εξάρτημα έχει την ίδια λειτουργία με το HDR-M-2.54 1x5, αλλά οι ακίδες και οι μορφές σύνδεσης είναι διαφορετικές.

7.3 Αντιστάσεις έλξης και κατεβάσματος

Όσο για το γιατί το πρώτο έχει pull-up και pull-down αντιστάσεις αλλά το δεύτερο όχι, η εξήγηση είναι η εξής:

(1) Θέματα για την επιλογή αντιστάσεων έλξης και κατεβάσματος

1. Θόρυβος περιβάλλοντος: Εάν το σύστημα λειτουργεί σε περιβάλλον υψηλού θορύβου, συνιστάται η προσθήκη αντιστάσεων έλξης και κατεβάσματος.
2. Σταθερότητα καρφίτσας: Πρέπει να διασφαλιστεί ότι η ακίδα παραμένει σταθερή όταν το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων δεν είναι συνδεδεμένο ή ενεργοποιημένο.
3. Χαρακτηριστικά προγράμματος εντοπισμού σφαλμάτων: Ορισμένα προγράμματα εντοπισμού σφαλμάτων έχουν ενσωματώσει εσωτερικά pull-up και pull-down αντιστάσεις και οι εξωτερικές αντιστάσεις μπορούν να παραληφθούν.

(2) Γιατί το HDR-M-2.54 1x5 έχει pull-up και pull-down αντιστάσεις;

• δυνατότητα εφαρμογής: Η σχεδίαση HDR-M-2.54 1x5 ενσωματώνει αντιστάσεις pull-up και pull-down για να διασφαλίσει ότι η ακίδα είναι σταθερή όταν το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων δεν είναι συνδεδεμένο ή ενεργοποιημένο.
• Βελτιώστε την αξιοπιστία: Οι αντιστάσεις pull-up και pull-down χρησιμοποιούνται για την αποφυγή δυσλειτουργιών που προκαλούνται από θόρυβο όταν το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων δεν είναι συνδεδεμένο ή το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων δεν είναι ενεργοποιημένο, βελτιώνοντας έτσι την αξιοπιστία του συστήματος.

      συγκεκριμένη σύνδεση

• SWDIO (pull-up): Η αντίσταση 10 kΩ τραβάει έως και 3,3 V για να διασφαλίσει ότι η ακίδα SWDIO παραμένει ψηλά όταν ο εντοπιστής σφαλμάτων δεν είναι συνδεδεμένος και αποφεύγει την αιώρηση.
• SWCLK (τραβήξτε προς τα κάτω): Η αντίσταση 10 kΩ τραβιέται προς τα κάτω στη γείωση για να διασφαλιστεί ότι η ακίδα SWCLK παραμένει χαμηλή όταν ο εντοπιστής σφαλμάτων δεν είναι συνδεδεμένος για να αποφευχθεί η αιώρηση.

(3) Γιατί το XYXH2.54-5A11 δεν έχει αντιστάσεις έλξης και κατεβάσματος;

• Απλοποίηση σχεδιασμού: Το XYXH2.54-5A11 παραλείπει τις αντιστάσεις pull-up και pull-down για απλότητα σχεδιασμού, επιτρέποντας μεγαλύτερη ευελιξία στη χρήση διαφορετικών προγραμμάτων εντοπισμού σφαλμάτων.
• Εξαρτάται από το εξωτερικό κύκλωμα: Σε ορισμένα σχέδια, μπορεί να είναιΒασιζόμενοι σε pull-up και pull-down αντιστάσεις στον εντοπισμό σφαλμάτων ή στην πλακέτα ανάπτυξης,Αντί να το διαμορφώσετε απευθείας στο κύκλωμα διασύνδεσης.
• Διαφορετικά περιβάλλοντα: Σε ορισμένα περιβάλλοντα εφαρμογών, μπορεί να θεωρηθεί ότι οι εξωτερικές παρεμβολές είναι μικρές και η ζήτηση για pull-up και pull-down αντιστάσεις δεν είναι ισχυρή, επομένως παραλείπονται.

7,4 Jane Niu 2,54mm 2x10 ευθεία

Πρέπει να αναφέρω εδώ ότι υπάρχουν δύο τρόποι αποσφαλμάτωσης για τον εντοπισμό σφαλμάτων.： Η λειτουργία JTAG και η λειτουργία SWD, η πρώτη έχει πολλές διεπαφές και είναι πιο κατάλληλη για σύνθετο σχεδιασμό υλικού, ενώ η δεύτερη έχει λιγότερες γραμμές σήματος και είναι κατάλληλη για περιορισμένα ενσωματωμένα συστήματα.κράτηση εδώ Η διεπαφή JTAG (βολική για επακόλουθες βελτιώσεις) χρησιμοποιεί μόνο τη λειτουργία SWD.

7.4.1 Διάγραμμα κυκλώματος

7.4.2 Λειτουργίες και αρχές

Ιδια όπως παραπάνω.

7.4.3 Επέκταση

Αυτό το τμήμα παρέχει μια τυπική φόρμα διασύνδεσης JTAG, αλλά χρησιμοποιεί μόνο τις ακίδες που απαιτούνται από το SWD.Οι υπόλοιπες αχρησιμοποίητες ακίδες επισημαίνονται ως μη συνδεδεμένες ή διαγραμμένες.

(1) Διαγραμμένες καρφίτσες

1. TRST (ακίδα 3):

   • Λειτουργία: Σήμα επαναφοράς JTAG, που χρησιμοποιείται για την επαναφορά της λογικής εντοπισμού σφαλμάτων JTAG.
   • Γιατί διχαλωτό: Στη λειτουργία SWD, η ακίδα TRST δεν χρησιμοποιείται επειδή η λειτουργία SWD δεν απαιτεί ξεχωριστό σήμα επαναφοράς JTAG.

2. TDI (Pin 5):

   • Λειτουργία: Εισαγωγή δεδομένων δοκιμής JTAG, που χρησιμοποιείται για την εισαγωγή δεδομένων δοκιμής.
   • Γιατί διχαλωτό: Στη λειτουργία SWD, η ακίδα TDI δεν χρησιμοποιείται επειδή η λειτουργία SWD δεν απαιτεί ξεχωριστή ακίδα εισαγωγής δεδομένων.

3. TDO/SWO (pin 13):

   • Λειτουργία:
     • TDO (Έξοδος δεδομένων δοκιμής): Έξοδος δεδομένων δοκιμής JTAG, που χρησιμοποιείται για την έξοδο δεδομένων δοκιμής.
     • SWO (σειριακή έξοδος καλωδίου): Στη λειτουργία SWD, χρησιμοποιείται ως σειριακή έξοδος για τον εντοπισμό σφαλμάτων στην έξοδο πληροφοριών.
   • Γιατί διχαλωτό: Σε ορισμένα απλοποιημένα σχέδια, η ακίδα SWO δεν χρησιμοποιείται ή δεν είναι συνδεδεμένη.

4. NC (ακίδες 9, 11, 15, 17):

   • Λειτουργία: Δεν έχει συνδεθεί, δεν έχει εκχωρηθεί κάποια συγκεκριμένη λειτουργία.
   • Γιατί διχαλωτό: Αυτές οι ακίδες δεν χρησιμοποιούνται σε ορισμένα σχέδια.

(2) Επεξήγηση πολυπλεξικών ακίδων

Οι πολυπλεξικές ακίδες (TMS/SWDIO, TCK/SWCLK) έχουν διπλές λειτουργίες και υποστηρίζουν πρωτόκολλα εντοπισμού σφαλμάτων JTAG και SWD. Οι συγκεκριμένες λειτουργίες είναι οι εξής:

1. TMS/SWDIO (pin 7):

   • TMS (Επιλογή λειτουργίας δοκιμής): Σε λειτουργία JTAG, χρησιμοποιείται για την επιλογή δοκιμαστικής λειτουργίας.
   • SWDIO (Είσοδος/Έξοδος σειριακού εντοπισμού σφαλμάτων καλωδίου)： Στη λειτουργία SWD, χρησιμεύει ως αμφίδρομη γραμμή δεδομένων για τη μετάδοση δεδομένων εντοπισμού σφαλμάτων και προγραμματισμού.

2. TCK/SWCLK (Pin 9):

   • TCK (Ρολόι δοκιμής): Σε λειτουργία JTAG, χρησιμοποιείται για την παροχή δοκιμαστικού σήματος ρολογιού.
   • SWCLK (Σειριακό συρμάτινο ρολόι): Σε λειτουργία SWD, χρησιμοποιείται για την παροχή σήματος σειριακού ρολογιού.

(3) Χρήση λειτουργιών επαναχρησιμοποίησης

Στην πραγματική χρήση, το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων και ο μικροελεγκτής θα επιλέξουν το κατάλληλο πρωτόκολλο εντοπισμού σφαλμάτων και τη λειτουργία pin με βάση τη διαμόρφωση. Για παράδειγμα:

• Όταν επιλέγεται η λειτουργία SWD, η ακίδα TMS/SWDIO διαμορφώνεται ως SWDIO και η ακίδα TCK/SWCLK διαμορφώνεται ως SWCLK.
• Όταν επιλέγεται η λειτουργία JTAG, η ακίδα TMS/SWDIO διαμορφώνεται ως TMS, η ακίδα TCK/SWCLK διαμορφώνεται ως TCK και μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ακίδες TDI και TDO.

(4) Άλλες λύσεις σχεδιασμού υλικού

Εκτός από τις παραπάνω επιλογές σχεδίασης, υπάρχουν και άλλα σχέδια που μπορούν να ληφθούν υπόψη:

1. Μόνο διεπαφή SWD: Εάν χρειάζεστε μόνο τη λειτουργία εντοπισμού σφαλμάτων SWD, μπορείτε να διατηρήσετε μόνο τις ακίδες SWDIO και SWCLK και να αποθηκεύσετε τις περιττές ακίδες JTAG.
2. Πολυλειτουργική διεπαφή: Σχεδιάστε μια διεπαφή εντοπισμού σφαλμάτων πολλαπλών λειτουργιών που μπορεί να υποστηρίζει JTAG και SWD ταυτόχρονα και μπορεί να εναλλάσσεται ανάλογα με τις ανάγκες.
3. Ενσωματωμένος εντοπισμός σφαλμάτων: Σχεδιάστε ένα ενσωματωμένο πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων, όπως το ST-LINK, που θα ενσωματωθεί απευθείας στην πλακέτα ανάπτυξης για να παρέχει μια πιο βολική διεπαφή εντοπισμού σφαλμάτων και προγραμματισμού.

(5) Άλλες λειτουργίες εντοπισμού σφαλμάτων

Εκτός από τις λειτουργίες SWD και JTAG, υπάρχουν πολλές άλλες λειτουργίες εντοπισμού σφαλμάτων και προγραμματισμού:ISP, UART, I2C, SPIΠερίμενε.

8. STM32

Το κύριο γεγονός είναι εδώ, είμαι λίγο νευρικός.