1.电源电路
开发板上的DC-5V直流电源接口【2-2】用于接入外部5V电源,
图2-10中开关SW6之前的VCC电源来自MicroUSB接口【2-1】。
电路板上使用一个AMS1117-3.3芯片将5V电压转换为3.3V稳定电压,稳压芯片输入端的+5V电源还可以来自于USB接口【4-4】。
所以,开关SW6能控制【2-1】和【2-2】的电源输入,但是不能开关控制【4-4】接入的电源。
AMS1117-3.3输出的3.3V电压作为STM32F407的数字电源、模拟电源和ADC参考电压,
也为其他使用3.3V的数字器件供电。
电路板上还有一个纽扣电池作为备用电源VBAT,这个电源接STM32F407的VBAT引脚,作为RTC和备份寄存器的备用电源。
2.晶振电路
外接晶振电路如图2-11所示。电路板上有HSE晶振电路作为外部时钟源,晶振频率为8MHZ,
还有一个LSE晶振电路作为LSE时钟源,晶振频率为32.768KHZ。
晶振的作用和原理:
晶振(晶体振荡器)是一种利用石英晶体的压电效应来产生稳定频率信号的电子元件。它在电子电路中有着重要的作用,主要用于时钟生成和频率控制。
1. 作用
- 时钟信号生成:为微控制器、数字电路和通信设备提供精确的时钟信号。
- 频率稳定性:提供稳定的频率输出,确保系统的时序和同步。
- 振荡器:用于生成各种频率的信号,以驱动其他电路。
2. 原理
- 压电效应:石英晶体在施加电压时会发生机械变形,反之,当其受到机械压力时会产生电压。
- 谐振:晶体在特定频率(共振频率)下能够有效地振荡,电路通过提供适当的电压和负载,使晶体持续振荡。
- 反馈机制:晶体振荡器通常由放大器和晶体组成,放大器提供反馈以维持振荡,晶体则设定了振荡的频率。
3. 应用
- 电子设备:在微处理器、单片机和其他数字设备中,用于生成时钟信号。
- 通信系统:用于频率合成和信号调制。
- 时间计量:在时钟、计时器等设备中提供准确的时间基准。
参考视频:
晶振即石英晶体谐振器,被称为电路系统的心脏。石英晶片受力时相应施力方向会产生一定电位,相反,在某轴向施加电场晶体会产生机械形变,这种现象称为压电效应。
用两个电极板夹住切割成型的石英晶片就是无源晶振。晶体不振动时,可视为平板电容C0即静电电容,压电谐振现象可等效一个电路模型,包括静电电容C0,动态电容c1,谐振电阻R1和动态电感L1。晶体本身不能起振,需借助外部震荡电路实现,串联型震荡电路中,石英晶体相当于一个电感,CL为可变电容器,调节其容量可使电路进入谐振状态,输出方波。并联型震荡电路中,晶振与芯片内部反相器相连,结合外部的匹配电容CL1,CL2,R1,R2组成一个皮尔斯震荡器。
有源晶振则不必手动精确匹配外围电路。将无源晶振及其振荡电路封装在一个“盒子”即可。
HSE 和 LSE晶振电路 介绍
HSE(High-Speed External)和 LSE(Low-Speed External)晶振电路是微控制器中常用的时钟源配置,分别用于高频和低频的外部时钟信号。
1. HSE(高速度外部晶振)
- 定义:HSE 通常指使用高频晶振(通常在 4 MHz 到 25 MHz 之间)来提供主时钟信号。
- 应用:适用于需要高处理速度和快速响应的应用,如实时操作系统和高性能计算。
- 电路特性:
- 连接外部高频晶体或振荡器。
- 需要外部电容来调谐频率,通常与晶体一起使用。
- 优点:
- 提供较高的频率和更快的处理能力。
- 通常用于系统启动时作为主时钟源。
2. LSE(低速度外部晶振)
- 定义:LSE 指使用低频晶振(通常在 32.768 kHz)作为时钟源,主要用于低功耗和实时时钟(RTC)应用。
- 应用:常用于时间基准、时钟和低功耗设备。
- 电路特性:
- 连接外部低频晶体(如 32.768 kHz)。
- 适用于低功耗应用,通常不需要额外的电容。
- 优点:
- 低功耗,适合电池供电设备。
- 提供稳定的时钟,适合时间计量和待机模式。
总结
- HSE 用于需要高频、高性能的应用,提供快速时钟信号;
- LSE 则用于低功耗和实时应用,提供稳定的低频时钟信号。两者的选择取决于系统的性能需求和功耗考虑。
3.调试,复位和BOOT电路
调试、复位和BO0T电路如图2-12所示。电路板上仿真器接口是一个20针插座【4-6】,它与STM32F407的JTAG/SW调试接口连接,可以通过软件设置为JTAG接口或SW接口。注意,尽量使用2线的SW调试接口,因为JTAG接口的几个引脚与SDIO接口和SPI1接口复用,使用JTAG接口时容易出现冲突和错误。
STM32F407是低电平复位,按复位键【2-9】可使STM32F407系统复位。
STM32F407由BOOTO(Pin138)和BO0T1(Pin48)两个引脚设置自举模式,一般将BO0T1短接GND,将BO0T0短接3.3V,选择从系统存储器启动。
参考资料:
STM32Cube高效开发教程(王维波,鄢志丹,王钊)