畫(huà)一個(gè) STM32L010F4 的測(cè)試板子...... by 矜辰所致

前言

最近需要用到一個(gè)新的 MCU： STM32L010F4 ，上次測(cè)試的 VL53L0X 需要移植到這個(gè)芯片上，網(wǎng)上一搜 STM32L010F4，都是介紹資料，沒(méi)有最小系統(tǒng)，使用說(shuō)明等。

想著就自己畫(huà)個(gè)最小系統(tǒng)的小板子把，反正以后用起來(lái)也有可以測(cè)試的板子，雖然簡(jiǎn)單，也得順帶記錄一下。

那本文的內(nèi)容就是畫(huà)一個(gè) STM32L010F4 的最小系統(tǒng)板子。

一、芯片基礎(chǔ)了解

本次使用的芯片帶上后綴名字為 STM32L010F4P6 ，TSSOP20 封裝的。

在設(shè)計(jì)之前簡(jiǎn)單的看了下資料，其實(shí)也就主要看看 Pin definitions 引腳的功能部分 :

1.1 關(guān)于晶振

簡(jiǎn)單看過(guò)，然后在在立創(chuàng)商城查看這個(gè)芯片的時(shí)候顯示是有驗(yàn)證PCB板子：

但是驗(yàn)證 PCB 板子是以 STM32F030F4P6 為原型設(shè)計(jì)的，雖然是好像和 STM32L010F4 是 Pin to Pin 的，但是關(guān)鍵在于一個(gè)地方，時(shí)鐘部分有點(diǎn)問(wèn)題。

參考圖 2 腳和 3 腳是外接的 8M 高速晶振，但是 STM32L010F4 的 2 , 3 腳是 OSC32_IN 和 OSC32_OUT 是用來(lái)接外部 32.768 kHz 低速晶體振蕩器的。所以還是不參考那張圖，這里我們還有一個(gè)很好的辦法，就是打開(kāi) STM32CubeMX ，在 RCC 部分選擇時(shí)鐘以后可以看到他的連接圖：

那需不需要和 F103 那些一樣通常都要接外接高速晶振呢？

在手冊(cè)可以看到，STM32L010F4 具備一個(gè)精度在 1% 的16Mhz 內(nèi)部晶振，相對(duì)來(lái)說(shuō)還是可以的了：

而且在 STM32L010F4 手冊(cè)的 Pin definitions 好像沒(méi)有看到外接電源的 IO 口，但是手冊(cè)里面也有關(guān)于 HSE 的說(shuō)明，那么這時(shí)候我們又可以用到 CubeMX，我們勾選一下使用外部晶振會(huì)怎樣：

上面可以看到，確實(shí)是可以接外部晶振的，但是只能接一個(gè)腳。

通常來(lái)說(shuō)，這樣單引腳接入的時(shí)鐘信號(hào)一般都是有源晶振（一般而言啊，不是所有單引腳都是）。

這里額外提一下 有源晶振 和 無(wú)源晶振：
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有源晶振之所以可以單引腳是因?yàn)橛性淳д駜?nèi)部已經(jīng)包含了振蕩電路，它能夠直接輸出穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此不需要額外的反饋引腳（例如 OSC_OUT 引腳）來(lái)形成振蕩回路。
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無(wú)源晶振需要兩個(gè)引腳形成一個(gè)振蕩回路，外部的石英晶體通過(guò)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)不斷振蕩，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。一般需要連接 MCU 的 OSC_IN 和 OSC_OUT 引腳。
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OSC_IN 引腳：這個(gè)引腳接收到微控制器內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，施加在石英晶體上，開(kāi)始激發(fā)其振蕩。
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OSC_OUT 引腳：這個(gè)引腳用來(lái)提供晶振振蕩信號(hào)的反饋。振蕩信號(hào)在晶體上產(chǎn)生后，反饋到微控制器的內(nèi)部振蕩電路，保持持續(xù)振蕩。

多說(shuō)了一點(diǎn)關(guān)于晶振的問(wèn)題，那回到本次設(shè)計(jì)，我們就不接外部高速晶振，直接用 STM32L010F4 的 HSI 。

1.2 啟動(dòng)模式

對(duì)于 STM32L010F4 的啟動(dòng)模式，手冊(cè)上面有如下說(shuō)明：

我們熟悉的 STM32F系列一般都是由 BOOT1 和 BOOT0 共同決定的，但是 STM32L010F4 實(shí)際上沒(méi)有 BOOT1 引腳，只有 BOOT0 。

雖然手冊(cè)上提到了 nBOOT1 ，這是一個(gè)內(nèi)部選項(xiàng)位 。其實(shí)我們這里不用管太多，我們本次需要知道的是 STM32L010F4 不同的啟動(dòng)模式主要依賴于BOOT0引腳的狀態(tài) 。

主Flash存儲(chǔ)器啟動(dòng)（Main Flash memory）配置：BOOT0 = 0（通過(guò)將BOOT0引腳連接到地）這是默認(rèn)的啟動(dòng)模式，程序存儲(chǔ)在內(nèi)部Flash中，系統(tǒng)復(fù)位后直接從Flash啟動(dòng)程序。系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)（System memory）配置：BOOT0 = 1（通過(guò)將BOOT0引腳連接到高電平，通常是3.3V或Vdd）在這種模式下，系統(tǒng)存儲(chǔ)器被映射到啟動(dòng)空間。系統(tǒng)存儲(chǔ)器中通常存儲(chǔ)了STM32自帶的Bootloader程序，允許用戶通過(guò)串行接口（如UART）將新的程序代碼下載到Flash Memory中。內(nèi)置SRAM啟動(dòng)（Embedded Memory）配置：通常不用于STM32L010F4，因?yàn)檫@種模式一般用于程序調(diào)試，而STM32L010F4的低功耗特性意味著它通常不用于頻繁的程序調(diào)試。

對(duì)于STM32L010F4，通常只需要關(guān)注BOOT0引腳的狀態(tài)即可進(jìn)行程序的下載和調(diào)試。如果需要從系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)，只需將BOOT0引腳拉高即可。

所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候需要把 PB9 - BOOT0 拉低接地。

1.3 串口，調(diào)試接口等引腳

時(shí)鐘看完了，我們這里還是可以根據(jù) CubeMX 直接勾選看看效果。

• SYS -> Debug Serial Wire 燒錄調(diào)試接口
• Connectiviyt 里面的 兩個(gè)串口

調(diào)試接口我們需要用到，串口計(jì)劃預(yù)留一個(gè)做打印串口。

這么一來(lái)，其實(shí)剩下的就是一些 IO 口了，如下圖：

通過(guò)上面的了解，我們應(yīng)該也知道了對(duì)于 STM32L010F4 MCU ，哪些是必須要用的 IO ，哪些是可以接外設(shè)的 IO，下面我們就可以開(kāi)始最小系統(tǒng)板子的設(shè)計(jì)了。

二、原理圖和PCB

這次的設(shè)計(jì)，除了把能用的 IO 口引出來(lái)，還需要測(cè)試一下在 STM32L010F4 上面使用 VL53L0X ，所以我們除了基本的最小系統(tǒng)板子的設(shè)計(jì)，也會(huì)附帶一下連接 VL53L0X 的電路圖（傳感器小板子還是用我自己畫(huà)的那塊小板子）。

2.1 原理圖設(shè)計(jì)

先畫(huà)一個(gè)芯片整體部分，外接32.768kHz 的晶振，復(fù)位引腳，BOOT0 接地，電源和 GND 畫(huà)好：

然后是供電部分，和串口通訊部分，就畫(huà)在一起了，串口加上一個(gè)跳線端子，方便后期 IO 口用作其他用途：

其實(shí)到這里，這樣畫(huà)出來(lái)的板子就可以測(cè)試起來(lái)了，我們?cè)侔雅c傳感器的連接部分補(bǔ)上：

最后，最后加上一個(gè)按鍵，一個(gè) LED燈，再把 IO 口引成排針，基本就完成了：

2.2 PCB設(shè)計(jì)

因?yàn)橹皇且粋€(gè)測(cè)試板子，而且沒(méi)有特殊要求，PCB 就很簡(jiǎn)單了，根據(jù)自己的習(xí)慣，布局連線就好了，感覺(jué)沒(méi)有什么特別的地方，因?yàn)閷?shí)在是簡(jiǎn)單沒(méi)什么好說(shuō)的。

直接就是布局連線，畫(huà)好了的結(jié)果如下圖：

上一下鋪銅過(guò)后的圖和 3D 效果圖：

完成，最后就是發(fā)出制板。

最后補(bǔ)上一下實(shí)物圖把，湊合看一下，也不是什么特別的板子：

結(jié)語(yǔ)

本文我們畫(huà)了一個(gè) STM32L010F4 最小系統(tǒng)板子，整體來(lái)說(shuō)是很簡(jiǎn)單的。

對(duì)于不了解的一款普通 32 位單片機(jī)來(lái)說(shuō)，難點(diǎn)在于了解 芯片的時(shí)鐘，以及啟動(dòng)模式，燒錄調(diào)試引腳是哪些引腳以及怎么連接，剩下的基本就好說(shuō)了。

等樣板到了，再來(lái)更新一下實(shí)物圖，以及簡(jiǎn)單的測(cè)試情況說(shuō)明。

好了，本文就到這里，謝謝大家！