MCU最小系统电路设计指南

目录

一、何为最小系统？

二、最小系统电路设计

1.电源

（1）各种名词解释

（2）为什么会有VDD_1 _2 _3区分？

（3）Mirco USB

（4）5v->3.3v滤波电路

（5）电源指示灯

2.复位电路

（1）什么是复位

（2）复位引脚和电路

3.晶振模块

（1）复位引脚

（2）时钟和时钟树

（3）为什么不直接使用内部8M时钟源？

（4）8MHz主晶振介绍

（5）为什么选择32.768KHz RTC晶振？

（6）晶振原理图

4.程序下载口

（1）JTAG下载：

（2）SWD下载：

（3）串口下载：

（4）程序下载口原理图编辑

5.启动方式

（1）三种启动方式：
（2）启动原理图

一、何为最小系统？

最小系统板就是一个最精简的电路，精简到只能维持MCU最基本的正常工作

二、最小系统电路设计

1.电源

（1）各种名词解释

VCC	电路的供电正电压	VDDD	芯片的工作数字正电压
GND	电路的供电负电压	VSSD	芯片的工作数字负电压
VDD	芯片的工作正电压	VREF+	ADC基准参考正电压
VSS	芯片的工作负电压	VREF-	ADC基准参考负电压
VDDA	芯片的工作模拟正电压	VBAT	电池或其他电源供电
VSSA	芯片的工作模拟负电压	VEE	负电压供电

VDDA，VSSA：

VBAT：（RTC为实时时钟，LSE为低速外部时钟）

（2）为什么会有VDD_1 _2 _3区分？

因为VDD和VSS在芯片内部都是连在一起的，封装的时候从不同的地方分别引出，目的是为了提供可靠的电源完整性。

（3）Mirco USB

（4）5v->3.3v滤波电路

（5）电源指示灯

电路：

示例图：

2.复位电路

（1）什么是复位

就是让单片机程序复位，把除了备份区域寄存器以外所有寄存器状态恢复至原始状态，简单来说就是让程序重头开始跑。

（2）复位引脚和电路

复位引脚：当NRST为低电平时复位

复位电路：

3.晶振模块

（1）复位引脚

（2）时钟和时钟树

时钟：

时钟树：

（3）为什么不直接使用内部8M时钟源？

通过数据手册我们可以得知：内部的HSI是由ST出厂时校准过的，但是精度并不高，在0~70℃下误差范围达到1.3%到2%，即便是在标准的25℃下，也有 -1.1%到1.8% 的误差。

对于高波特率的异步串口通讯，或者需要高精度定时的场合，（如：需要跑积分算法的时候），用HSI就有隐患，甚至根本达不到设计要求。

（4）8MHz主晶振介绍

晶振是由石英晶体组成的，石英晶体之所以能当为振荡器使用，是基于它的压电效应：在晶片的两个极上加一电场，会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（由晶片的尺寸和形状决定）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为“压电谐振”。

晶振电路为主控芯片提供系统时钟，所有的外设工作，CPU工作都要基于该时钟，类似于整个系统的“心跳节拍”。

晶振分为无源和有源，但是本质上都是皮尔斯震荡电路（反相放大器+电阻+电容+晶体+电源），只不过对于单片机而言，单片机内部集成了反相放大器和电阻以及电源，外接晶体和电容就可以了，这里的晶体就称之为无源晶振。

而有源晶振是将皮尔斯振荡器作成一个整体，直接加电源即可工作，当然，价格也会比无源的贵一些。

那为什么选择15分频呢？

频度越高计时精度越高，误差越小。

通常工作频率越高，单片机等数字电路的功耗越大，32.768KHz这个频率比较低，对降低电路功耗有利。

综上选择32.768Hz是取折中的选择！

（6）晶振原理图

4.程序下载口

STM32F103C8T6烧录下载方法大体上有三种，分别为JTAG下载，SWD下载，以及串口下载。

（1）JTAG下载：

JTAG全名为Joint Test Action Group，即为联合测试行动小组，是一种国际标准测试协议。JTAG下载是需要依靠烧录器的，标准的JTAG接口是4线的，包括 JTMS， JTCK，JTDI， JTDO,它们的功能分别是模式选择，时钟输入，数据输入和数据输出，烧录器上的引脚对应连接到STM32F103C8T6的I/O口分别为PA13,PA14,PA15,PB3，加上接VCC和GND，所以JTAG接口最少需要6个引脚。同时单片机的BOOT0，BOOT1引脚要接地。

（2）SWD下载：

SWD全名为Serial Wire Debug，即为串行调试接口。SWD下载是需要依靠烧录器的，SWD接口是2线的，包括SWDIO,SWCLK,它们的功能分别是数据输入输出和时钟输入，烧录器上的引脚对应对应连接到STM32F103C8T6的I/O口分别为PA13,PA14，加上接VCC和GND，所以SWD接口最少需要4个引脚。同时单片机的BOOT0，BOOT1引脚要接地。

（3）串口下载：

通过USART进行烧录下载。串口下载是不需要依靠烧录器的，它直接通过安卓线连接电脑和单片机，其中STM32F103C8T6与电脑相连接的串口为USART2，对应的I/O口为PA2(TX),PA3(RX)，一般在开发板上会使用串口下载，简单方便。同时单片机的BOOT0引脚要接高电平，BOOT1引脚要接低电平。

我们这里采用的烧录方式为SWD下载，下载电路设计时将PA13(SWDIO),PA14(SWCLK)，VCC和GND这4个引脚引出

（4）程序下载口原理图

5.启动方式

（1）三种启动方式：

第一种方式(boot0 = 0)：Flash memory启动方式

启动地址：0x08000000 是STM32内置的Flash

因为JTAG或者SWD模式下载程序时，是下载到内置的Flash中

所有重启后需要从内置Flash启动程序。

第二种方式(boot0 = 1；boot1 = 0)：System memory启动方式

启动地址：0x1FFF0000从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能是由厂家设置的。

系统存储器是芯片内部一块特定的区域，STM32在出厂时，由ST在这个区域内部预置了一段BootLoader， 也就是我们常说的ISP程序， 这是一块ROM，出厂后无法修改。一般来说，我们选用这种启动模式时，是为了从串口下载程序，因为在厂家提供的BootLoader 中，提供了串口下载程序的固件，可以通过这个BootLoader将程序下载到系统的Flash中。

第三种方式(boot0 = 1;boot1 = 1)：SRAM启动方式。

启动地址：0x20000000 内置SRAM，既然是SRAM，自然也就没有程序存储的能力了，这个模式一般用于程序调试。假如我只修改了代码中一个小小的地方，然后就需要重新擦除整个Flash，比较的费时，可以考虑从这个模式启动代码（也就是STM32的内存中），用于快速的程序调试，等程序调试完成后，在将程序下载到SRAM中。

（2）启动原理图

总结：

文章链接：https://blog.csdn.net/m0_74712453/article/details/136331394

1）Vbus：电源引脚。

2）D+：数据线+。

3）D-：数据线-。

4）ID脚：Identification，检测的意思。ID线—以用于识别不同的电缆端点，mini-A插头(即A外设)中的ID引脚接地，mini-B插头（即B外设）中的ID引脚浮空。

5）GND：接地

增益控制：增益很大的反相放大器。

8MHZ谐振器：晶体。

CL1、CL2：匹配电容。是电容三点式电路的分压电容，接地点就是分压点。以接地点即分压点为参考点，输入和输出是反相的，但从并联谐振回路即石英晶体两端来看，形成一个正反馈以保证电路持续振荡，它们会稍微影响振荡频率，主要用与微调频率和波形，并影响幅度。

RF：反馈电阻（一般≥1MΩ）它使反相器在振荡初始时处于线性工作区。

REXT：限流电阻，与匹配电容组成网络，提供180度相移，同时起到限制振荡幅度，防止反向器输出对晶振过驱动将其损坏。

（5）为什么选择32.768KHz RTC晶振？

32.768KHZ的晶振产生的振荡信号经过石英钟内部分频器进行15次分频后得到1HZ/秒的信号。