【星光闪电STM32F407开发板】第一章硬件资源介绍

开发板

1.2.1 MCU处理器
星光闪电F407开发板的MCU采用STM32F407ZGT6芯片，主频高达168MHz，其拥有的资源包括：集成FPU和DSP指令集、192KB SRAM、1024KB FLASH、2个基本定时器、10个通用定时器、2个高级定时器、2个DMA 控制器（共12个通道）、3个 SPI、3个IIC、6个UART、2个USB（支持HOST/SLAVE）、 2个全双工IIS、2个CAN、 3个12位 ADC、 2 个 12 位 DAC、 1 个 SDIO 接口、 1 个 FSMC 接口、1个10M/100M以太网MAC控制器、1个摄像头接口（DCMI）、1个RTC、2个看门狗、1个硬件随机数生成器以及112个通用IO口，定时器中包含PWM输出、输入捕捉以及输出比较。
MCU部分原理图如图1.2.1.1、1.2.1.2、1.2.1.3所示
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD30F.tmp.jpg

图1.2.1.1 MCU部分原理图
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD320.tmp.jpg

图1.2.1.2 MCU部分原理图

file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD321.tmp.jpg

图1.2.1.3 MCU部分原理图

1.2.2 JTAG/SWD接口
星光闪电F407开发板采用标准的20针JTAG/SWD接口，电路如图1.2.2.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD323.tmp.png

图1.2.2.1 JTAG/SWD接口
JTAG接口是ARM早期的调试接口标准，需要20个引脚。SWD接口只需要4个引脚，即VDD、GND、SWDIO、SWCLK，使用非常方便，强烈建议使用SWD接口进行下载调试，支持JLINK V8/V9、ST-LINK V2等下载器，注意ST-LINK V2仅支持SWD。

1.2.3 启动模式接口
星光闪电F407开发板的BOOT启动模式电路如下图1.2.3.1所示
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD333.tmp.png

file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD334.tmp.png
图1.2.3.1 BOOT启动电路
STM32F407的BOOT启动模式说明如下图1.2.3.2所示
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD335.tmp.png

图1.2.3.2 BOOT启动说明
STM32在复位启动的时候会优先检查BOOT引脚设置，判断从哪一个存储器启动。电路图中的BOOT0已经默认下拉到地，默认从主闪存启动，也就是FLASH启动；从系统存储器启动一般用于串口下载，这时就用跳帽将BOOT0接3.3V，BOOT1接地，复位系统，STM32即从系统存储器启动，然后就可以串口下载了。
内部SRAM启动，一般用于SRAM中调试代码。

1.2.4 IO扩展接口
星光闪电F407开发板，引出了所有IO口，如图1.2.4.1所示： file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD336.tmp.jpg

图1.2.4.1 IO扩展接口

1.2.5 SRAM
星光闪电F407开发板外扩了一个SRAM芯片，型号为：IS62WV51216，容量为1M字节，该芯片挂在STM32的FSMC上。这样大大扩展了STM32的内存（芯片本身有192K字节），从而在需要大内存的场合，STM32F407也可以胜任。

file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD347.tmp.jpg
图1.2.5.1 SRAM电路
1.2.6 红外接收头
星光闪电F407开发板，板载了一个红外接收头，HS0038，电路如下图所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD348.tmp.jpg

图1.2.6.1 红外接收电路
HS0038是一个通用的红外接收头，几乎可以接收市面上所有红外遥控器的信号，有了它，就可以用红外遥控器来控制开发板了，红外输出信号IR_IN连接到P8排针选择接口，可通过跳帽将其短接到STM32的PB0。
1.2.7 SPI FLASH
星光闪电F407开发板采用的SPI FLASH为W25Q128FVSSIG芯片，容量16M字节，连接到STM32的SPI1，电路如图1.2.7.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD349.tmp.jpg

图1.2.7.1 SPI FLASH存储电路
1.2.8 I2C EEPROM
星光闪电F407开发板采用的EEPROM芯片为AT24C02，容量为256字节，这里我们把A0-A2均接地，也就是将AT24C02的地址设为0，写程序时要注意这点，连接到STM32的I2C1，电路如图1.2.8.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD359.tmp.jpg

图1.2.8.1 EEPROM存储电路
1.2.9 SD卡接口
星光闪电F407开发板板载了一个SD卡接口，采用STM32的SDIO模式读写SD卡，由此，我们可以扩展大容量存储设备，电路如图1.2.9.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD35A.tmp.jpg

图1.2.9.1 SD卡接口电路
1.2.10 有源蜂鸣器
星光闪电F407开发板载有一个有源蜂鸣器，控制管脚输出高电平，蜂鸣器就会叫，不同于无源蜂鸣器，需要2—5KHz的频率才会发声，电路如图1.2.10.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD35B.tmp.png

图1.2.10.1 蜂鸣器驱动电路
1.2.11 按键输入
星光闪电F407开发板载有4个功能按键，电路如图1.2.11.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD36C.tmp.jpg

图1.2.11.1 按键输入
其中KEY1按键连接到PA0上，可用作普通按键，也可以用作待机唤醒输入，另外3个按键用作普通按键，KEY2-KEY4分别连接到STM32的PE2、PE3、PE4，这4个按键都可以作为普通IO输入，也可用作外部中断输入。
1.2.12 LED指示灯
星光闪电F407开发板板载2个指示灯，2个状态指示灯，由2个IO口控制，电路如图1.2.10.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD36D.tmp.jpg

图1.2.10.1 LED指示灯电路
1.2.13 PWM及输入捕捉
STM32的定时器带有PWM输出及输入捕捉功能，星光闪电F407开发板利用定时器3的3通道（PB0）输出PWM波形控制LED亮暗变化，用跳帽短接P8的1、2脚即可将PWM输出和LED2连接起来，此外，还可以将产生的PWM波形，通过PA3传递回STM32（用跳帽短接P8的3、4脚），利用STM32定时器5通道4的输入捕捉功能，可以捕获此波形，计算出它的频率等，电路如图1.2.13.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD36E.tmp.jpg

图1.2.13.1 PWM输出及输入捕捉电路
1.2.14 CAN总线接口
星光闪电F407开发板板载2个CAN总线接口，IC采用TJA1050T作为CAN收发器芯片，R35、R53为匹配电阻，电路如图1.2.14.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD36F.tmp.jpg

file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD380.tmp.jpg

图1.2.14.1 CAN接口电路
1.2.15 DS18B20/DHT11传感器接口
星光闪电F407开发板板载1个温湿度传感器接口，支持DS18B20、DHT11等单总线器件，连接到STM32的PG9管脚，电路如图1.2.15.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD381.tmp.jpg

图1.2.15.1 传感器接口电路
1.2.16 可调电阻AD电路
星光闪电F407开发板板载1个可调电阻，实现AD转换进行电压采集，电路如图1.2.16.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD382.tmp.jpg

图1.2.16.1 可调电阻AD采样

1.2.17 电容触摸按键
星光闪电F407板载了一个电容触摸按键（一片敷铜区域），连接到P8，用跳帽短接4、6脚，可以将其连接到STM32的PA3引脚，电路如图1.2.17.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD392.tmp.jpg

图1.2.17.1 电容触摸按键
1.2.18 RS232串口
星光闪电F407开发板板载一个RS232串口，RS232电平不能直接连接到MCU，需要电平转换芯片，这里用SP3232，电路如图1.2.18.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD393.tmp.jpg

file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD394.tmp.jpg
图1.2.18.1 RS232串口电路

图中P10是一个通信选择接口，RS232和RS485其实是共用一个串口，当1、3短接和2、4短接时，串口用于RS232，当3、5短接和4、6短接时，用于RS485。
1.2.19 RS485接口
星光闪电F407开发板板载一个RS485接口，此电路源于实际项目，具有良好的可靠性和安全性，可以直接用于产品项目中，不必修改，电路如图1.2.19.1所示：

file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD395.tmp.jpg
图1.2.19.1 RS485接口

电路中U11为集成TVS二极管的芯片，保护电路，避免线路高压损坏芯片，抗雷击，R54、R55保证线路上有稳定电平信号，可抑制反射波干扰，R56、R57起到限流作用，防止过流，这里也可以换成自恢复保险丝（用在通信上的，不是一般的电源保险丝）。

1.2.20 USB转串口
星光闪电F407开发板板载一个USB串口，芯片采用CH340G，接口采用MINI USB接口，只需要一根USB下载线，就可以通过此接口做串口通信实验和ISP下载程序，此USB可以给开发板供电，提供5V电压，电路如图1.2.20.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3A6.tmp.jpg

图1.2.20.1 USB串口电路

1.2.21 USB DEVICE
星光闪电F407开发板板载一个USB DEVICE接口，连接到STM32的PA11（D-）和PA12（D+），可以进行丛机设备的控制，实验中的读卡器试验，就是其应用，此USB口也可以给开发板供电，电路如图1.2.21.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3A7.tmp.jpg

图1.2.21.1 USB DEVICE电路

1.2.22 USB HOST
星光闪电F407开发板板载一个USB HOST接口，连接到STM32的PB14（DM）和PB15（DP），实验中的U盘读写试验，就是其应用，电路如图1.2.22.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3A8.tmp.jpg

图1.2.22.1 USB HOST电路

1.2.23 摄像头接口
星光闪电F407开发板板载了一个摄像头接口，电路图如图1.2.23.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3B8.tmp.jpg

图1.2.23.1 摄像头接口电路
此接口可接星光的OV2640摄像头模块，利用F407的DCMI接口和摄像头进行通信，另：星光OV2640模块具有模拟和DCMI这2种接口，模拟接口，利用普通IO配合中断就可实现图像采集。

1.2.24 2.4G无线通信接口
星光闪电F407开发板板载了一个无线模块接口，电路如图1.2.24.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3B9.tmp.jpg

图1.2.24.1 无线通信接口
此无线接口用来连接NRF24L01等2.4G无线通信模块，从而实现开发板与其他设备的无线数据传输（注意：NRF24L01不能和蓝牙/WIFI连接）。 NRF24L01无线模块的最大传输速度可以达到2Mbps，传输距离最大可以到30米左右（空旷地，无干扰）。

1.2.25 GSM/GPRS等外部扩展接口
星光闪电F407开发板板载了外部模块扩展接口，可以用杜邦线方便连接星光的GSM/GPRS等模块。
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3BA.tmp.jpg

图1.2.24.1 GSM/GPRS扩展接口

file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3BB.tmp.jpg

图1.2.24.2 其它模块扩展接口

1.2.26 音频扩展接口
星光闪电F407开发板板载了一个外部音频扩展接口，可以直连星光的VS1053音频模块或者WM8978音频模块，利用SPI/IIS接口，实现WAV、MP3等音频播放，电路如图1.2.26.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3CC.tmp.jpg

图1.2.26.1 音频扩展接口

1.2.27 板载简易音频接口
星光闪电F407开发板板载一个耳机功放接口电路，与STM32的DAC2接口相连，实现WAV、MP3音频播放功能，这里是软解WAV、MP3格式音频文件，MP3文件为16位单声道的音频文件，电路如图1.2.26.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3CD.tmp.jpg

图1.2.27.1 音频接口电路

1.2.28 以太网接口
星光闪电F407开发板板载了一个10M/100M以太网接口，电路如图1.2.27.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3CE.tmp.jpg

图1.2.28.1 以太网接口电路
STM32F4 内部自带网络 MAC 控制器，所以只需要外加一个PHY芯片，即可实现网络通信功能。这里我们选择的是DP83848CVV这颗芯片作为STM32F4的PHY芯片，该芯片支持MII/RMII接口，我们采用RMII接口与STM32F4通信，占用 IO 较少，且支持 auto mdix（即可自动识别交叉/直连网线）功能。板载一个自带网络变压器的RJ45头HR91105A），一起组成一个10M/100M自适应网卡。
1.2.29 电源
星光闪电F407开发板需要的电源有5V和3.3V，5V电源可以由外部直流电源输入经DC-DC转换或者USB口提供，3.3V电源由板载的AMS1117-3.3芯片提供，将USB提供的5V电源转换成3.3V，D3为红色电源指示灯，通电后指示灯亮，P3、P4为2个双排排针接口，分别对外提供5V和3.3V电源，便于扩展，电路如图1.2.18.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3DF.tmp.jpg

图1.2.29.1 电源电路

file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3E0.tmp.jpg
图1.2.29.2 电源电路

1.2.30 TFT LCD显示
TFT LCD主板接口：
星光闪电F407开发板采用STM32的FSMC接口来驱动LCD模组，16Bit并口，刷屏速度较快，电路如下图1.2.30.1所示：
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtmlwpsD3E1.tmp.jpg

图1.2.30.1 LCD接口电路
图中TFT_LCD是一个通用的液晶模块接口，支持星光全系列TFTLCD模块，包括：2.8寸、3.5寸、4.3寸等尺寸的LCD模块。LCD接口连接在STM32F407ZGT6的FSMC总线上面，可以显著提高LCD的刷屏速度。图中的 TP_MISO/TP_MOSI/TP_INT/TP_SCK/TP_CS 连接在MCU的PF9/PF10/PF6/PF8/PF11 上，这些信号用来实现对液晶触摸屏的控制（支持电阻屏和电容屏）。 LCD_BTRL 连接在MCU的PF7上，用于控制LCD的背光。

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