STM32F4 DISCOVERY用户手册

UM1472 用户手册 STM32F4DISCOVERY STM32F4高性能探索板 简介 STM32F4DISCOVERY 帮助你探索发现 STM32F4 的高性能特性，并帮助你开发应用 。 STM32F4DISCOVERY 基于 STM32F407VGT6 芯片，包括一个板载的有嵌入式调试工具接 口的 ST-LINK/V2，ST MEMS 数字加速器，ST MEMS 数字麦克风，音频 DAC 集成了 class D 扬声器驱动器，LED 灯，按钮和一个 USB OTG 的 micro-AB 连接器。 图 1 STM32F4DISCOVERY STM32F4DISCOVERY 系统要求 目 录 1 约定..................................................................................................................................................5 2 快速入门..........................................................................................................................................6 开始...........................................................................................................................................6 2.1 系统要求...............................................................................................................................7 2.2 支持 STM32F4DISCOVERY 的开发工具链......................................................................7 2.3 订单编码...............................................................................................................................7 3 特性..................................................................................................................................................7 4 硬件和布局......................................................................................................................................8 4.1 STM32F407VGT6 微控制器.............................................................................................10 4.2 嵌入的 ST-LINK/V2...........................................................................................................13 4.2.1 使用 ST-LINK/V2 编程/调试板上 STM32F4........................................................14 4.2.2 使用 ST-LINK/V2 编程/调试外部 STM32 应用....................................................15 4.3 电源和电源选择.................................................................................................................16 4.4 LED.....................................................................................................................................16 4.5 按键.....................................................................................................................................16 4.6 板上音频功能.....................................................................................................................17 4.7 支持 USB OTG...................................................................................................................17 4.8 运动传感器（ST MEMS LIS302DL）.............................................................................17 4.9 JP1 (Idd)..............................................................................................................................17 4.10 锡桥...................................................................................................................................18 4.11 扩展连接...........................................................................................................................19 5 机械制图........................................................................................................................................29 6 电气原理图....................................................................................................................................31 - 2 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 列 表 1 ON/OFF 约定............................................................................................................................5 表 2 跳线状态..................................................................................................................................13 表 3 调试连接器 CN2 (SWD)........................................................................................................15 表 4 锡桥..........................................................................................................................................18 表 5 MCU 引脚描述对应板子功能...............................................................................................19 - 3 - STM32F4DISCOVERY 系统要求 图列 图 1 STM32F4DISCOVERY...........................................................................................................2 图 2 硬件框图....................................................................................................................................9 图 3 顶层布局....................................................................................................................................9 图 4 底层布局..................................................................................................................................10 图 5 STM32F407VGT6 封装.........................................................................................................10 图 6 STM32F407VGT6 框图.........................................................................................................12 图 7 典型配置..................................................................................................................................13 图 8 STM32F4DISCOVERY 连接图............................................................................................14 图 9 ST-LINK 连接图.....................................................................................................................15 图 10 STM32F4DISCOVERY 机械制图......................................................................................29 图 11 STM32F4DISCOVERY.......................................................................................................31 图 12 ST-LPINK/V2(SWD only)...................................................................................................32 图 13 MCU.......................................................................................................................................33 图 14 Audio......................................................................................................................................34 图 15 USB_OTG_FS.......................................................................................................................35 图 16 Peripherals............................................................................................................................36 - 4 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 1 约定 表1提供了在本文中使用的一些约定的定义 表 1 ON/OFF 约定 约定 定义 跳线 JP1 ON 跳线安装 跳线 JP1 OFF 跳线不安装 锡桥 SBx ON SBx 连接短路 锡桥 SBx OFF SBx 连接开路 - 5 - STM32F4DISCOVERY 系统要求 2 快速入门 STM32F4DISCOVERY 是一个低成本、易于使用的开发套件，快速评估并开始使用 STM32F4 高性能微控制器的进行开发。 在安装和使用产品之前，请接受评估产品许可， 更多的关于 STM32F4DISCOVERY信息和演示软件，请访问: 开始 按照下面的顺序配置 STM32F4DISCOVERY 板，开始启动 DISCOVERY 应用： 1. 检查板上跳线位置：JP1 ON，CN3 ON（选择 DISCOVERY） 2. 用一根 USB 线（type A to mini-B）连接 STM32F4DISCOVERY 板子到 PC，通过 USB 连接 器 CN1 给板子供电。红色 LED LD2（PWR）开始闪烁。 3. B1 和 B2 两个按钮之间的 4 个 LED 灯闪烁 4. 按下用户按钮 B1 使能 ST MEMS 传感器，移动板子并根据移动方向和速度观察四个 LED 闪烁。（如果是用另一根‘type A to micro-B’的 USB 线连接 PC 和 CN5 连接器，那么板子就 被认为是一个鼠标，其运动也可以控制 PC 的光标）。 5. 若要学习或修改相关于这个演示的 DISCOVERY 工程项目，可以访问： 6. 探索发现 STM32F4 特点，下载执行在工程项目清单中推荐的程序。 7. 使用可用的例程，开发自己的应用。 2.1 系统要求  Windows PC (XP, Vista, 7)  USB type A to Mini-B USB cable 2.2 支持 STM32F4DISCOVERY的开发工具链  Altium，TASKING™ VX-Toolset  Atollic，TrueSTUDIO  IAR，EWARM  Keil™，MDK-ARM - 6 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 2.3 订单编码 若 要 购 买 STM32F4 高 性 能 的 DISCOVERY 板 ， 使 用 的 订 单 编 码 ： STM32F4DISCOVERY - 7 - （ ） STM32F4DISCOVERY 系统要求 3 特性 STM32F4DISCOVERY提供如下个特点：  STM32F407VGT6 微控制器有 1M 的 FLASH存储器，192K 的 RAM，LQFP100 封 装  板上的 ST-LINK/V2 可以使用选择的方式把套件切换成一个独立的 ST-LINK/V2来 使用（用 SWD 连接器来编程和调试）  板子电源：通过 USB总线或者外部 5V 电源来供电  外部应用电源：3V 和 5V  LIS302DL, ST MEMS 运动传感器，3轴数字输出加速器  MP45DT02，ST MEMS 音频传感器，全向数字麦克风  CS43L22，音频 DAC 集成了 CLASS D 扬声器驱动器  8 个 LED指示灯 - LD1(红/绿)用于 USB 通讯 - LD2（红）用于 3.3V 上电 - 4 个用户 LED 灯，LD3(橙)，LD4(绿)，LD5(红)和 LD6(蓝) - 2 个 USB OTG 的 LED 灯，LD7（绿）VBus，LD8（红）过流指示  2 个按钮，（用户按键和复位健）  USB OTG，micro-AB 连接器  LQFP100 IO 口的扩展头，可以快速连接成原型板，易于探测 （ ） - 8 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 4 硬件和布局 STM32F4DISCOVERY是以LQFP100的STM32F407VGT6微控制器为中心来设计的。 图2图示了STM32F407VGT6与其外设之间的连接（ST-LINK/V2、按钮、LED灯、音频 DAC、USB、ST MEMS加速器、ST MEMS麦克风以及连接器）。 图3和图4图示了这些功能特点在STM32F4DISCOVERY上的位置。 图 2 硬件框图 - 9 - （ ） STM32F4DISCOVERY 系统要求 图 3 顶层布局 注意：CN2、CN3、JP1、P1和P2连接器的PIN1是通过一个方块来标识的。 图 4 底层布局 （ ） - 10 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 4.1 STM32F407VGT6微控制器 ARM Cortex-M4 32位MCU带有FPU单元，有210 DMIPS，多达1MB FLASH/192+4KB RAM，USB OTG HS/FS，Ethernet，17 定时器，3个ADC，15个通讯接口和一个摄像口。 图 5 STM32F407VGT6 封装 微控制器提供了如下的优势：  168MHz/210 DMIPS Cortex-M4，一个单周期DSP MAC和浮点单元 - 提升了控制算法的运行 - 给应用带来了更多的特点 - 易于使用 - 较好的代码效率 - 快速上市 - 简化了饱和和缩放运算 - 方便支持多种语言工具  为高性能和超快速数据传送而设计：ART加速器、32位，7层AHB总线矩阵（7个主 的、8个从的，包括2个SRAM块），多个DMA控制器（通用的2个、USB HS的1个， Ethernet的1个）一个内核专用SRAM块，从FLASH连续执行相当于0等待，和数据 传送以及简化的资源分配。  显著的电源效率：超低动态功耗。在VBAT模式，典型地RTC<1 uA。3.6V降到1.7V VDD，电压调节器具有电源调节能力。当运行在低电压或电池供电时，应用需要 高性能和低功耗，可提供超灵活性以减少电源功耗。  最高集成度：多达1M字节的片上FLASH存储器，192K字节的SRAM，复位电路， 内部RC，PLL等。  高级和创新的外设提供新的可能性，高速数据连接和通讯、高分辨率  在STM32生态系统中开发产品，大量的工具和软件提供了宽范围的选择 - 11 - （ ） STM32F4DISCOVERY 系统要求 图 6 STM32F407VGT6框图 （ ） - 12 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 4.2 嵌入的 ST-LINK/V2 编程和调试工具ST-LINK/V2集成在STM32F4DISCOVERY上。这个嵌入的ST-LINK/V2 可以根据跳线的状态用于2种不同的方式（见表2）：  编程/调试板上的MCU  编程/调试板外的MCU，用一根线连接到SWD连接器CN2 嵌入的ST-LINK/V2仅支持STM32产品的SWD接口。关于调试和编程特性的信息可参考 UM1075(ST-LINK/V2 in-circuit debugger/programmer for STM8 and STM32) ，UM1075详细地描述 了ST-LINK/V2的特性。 图 7 典型配置 表 2 跳线状态 跳线状态 描述 CN3 两个跳线 ON ST-LINK/V2 功能使能，板上编程（默认） CN3 两个跳线 OFF ST-LINK/V2 功能使能，应用板用外部 CN2 连接器（支持 SWD） - 13 - （ ） STM32F4DISCOVERY 系统要求 4.2.1 使用 ST-LINK/V2 编程/调试板上 STM32F4 如果要对板上的STM32F4编程，那么就简单地把两个跳线插入CN3就可以了，如图8红 色部分所示，但不能使用CN2连接器，因为那样可能会妨碍了与STM32F4DISCOVERY的 STM32F407VGT6通讯。 图 8 STM32F4DISCOVERY连接图 （ ） - 14 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 4.2.2 使用 ST-LINK/V2 编程/调试外部 STM32 应用 使用ST-LINK/V2编程一个外部应用板上的STM32是非常容易的。从CN3上简单地拔掉2 个跳线，如图9所示，根据表3连接应用板到CN2调试连接器。 注意：如果在外部的应用板中使用CN2的PIN5，那么SB11必须是OFF。 表 3 调试连接器CN2 (SWD) 引脚 CN2 说明 1 VDD_TARGET 来自应用的 VDD 2 SWCLK SWD时钟 3 GND 地线 4 SWDIO SWD 数据输入/输出 5 NRST 目标 MCU 的复位 6 SWO 保留 图 9 ST-LINK连接图 - 15 - （ ） STM32F4DISCOVERY 系统要求 4.3 电源和电源选择 电源通过PC的USB线来提供，或者通过一个外部的5V电源。 D1和D2二极管保护来自外部电源的5V和3V引脚：  当另一个应用板连接到P1和P2引脚，5V和3V可用作输出电源。在这种情况下，5V 和3V引脚传送1个5V或3V的电源，电源功耗必须小于100mA。  5V可用作输入电源，例如当USB连接器没有连接PC时。在这种情况下， STM32F4DISCOVERY板子必须由一个供电单元或者通过辅助设备（遵循标准EN- 60950-1: 2006+A11/2009），而且必须是安全特低电压（SELV），有电源功率限制。 4.4 LED  LD1 COM：LD1默认状态是红色。LD1变成绿色指示PC和ST-LINK/V2之间的通讯在进 行中  LD2 PWR：红色LED指示板子已供电  用户LD3：橙色LED是用户的LED，连接到STM32F407VGT6的PD13脚  用户LD4：绿色LED是用户的LED，连接到STM32F407VGT6的PD12引脚  用户LD5：红色LED是用户的LED，连接到STM32F407VGT6的PD14引脚  用户LD6：蓝色LED是用户的LED，连接到STM32F407VGT6的PD15引脚  USB LD7：当VBUS在CN5上时，绿色LED指示，连接到STM32F407VGT6的PA9引脚  USB LD8：红色LED指示CN5的VBUS的过流，连接到STM32F407VGT6的PD5引脚 4.5 按键  B1用户：用户和唤醒按键，连接到STM32F407VGT6的PA0  B2复位：按键连接到NRST，用于复位STM32F407VGT6 （ ） - 16 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 4.6 板上音频功能 STM32F4使用一个音频DAC(CS43L22)，通过音频mini的JACK连接器来输出声音。 STM32F4通过I2C接口来控制音频DAC，通过I2S连接或者模拟输入信号来处理数字信 号。  声音可独立地来自不同的输入： - ST MEMS麦克风（MP45DT02）：数字信号使用PDM协议或者模拟信号使用 低通滤波器 - USB 连接器：来自于外部大容量存储如USB KEY，USB HDD等等 - STM32F4的内部存储器  声音可由音频DAC通过不同的方式输出 - 使用I2S协议 - 使用STM32F4的DAC到CS43L22的模拟输入AIN1x - 经由一个低通滤波器到CS43LS22的模拟输入AIN4x，使用麦克风直接输出 4.7 支持USB OTG 在这个板上，STM32F4仅用于驱动 USB OTG全速。USB micro-AB 连接器（CN5）允 许用户连接一个主机或设备部件，如一个 USB KEY，鼠标等等。 有两个 LED 灯专门用于这个模块：  LD7（绿色 LED）指示，当VBUS激活时指示  LD8（红色 LED）指示一个连接设备的过流 4.8 运动传感器（ST MEMS LIS302DL） LIS302DL是一个超小的低功耗的3轴线性加速器。它包含一个感应元件和一个IC接口，能通 过I2C/SPI串行接口来提供测量的加速度给外部。 LIS302DL有用户动态地可选择的±2g/±8g的全比例，有测量加速度的能力，输出100Hz或 400Hz的数据速率。 STM32F4通过SPI接口来控制运动传感器。 - 17 - （ ） STM32F4DISCOVERY 系统要求 4.9 JP1 (Idd) 跳线JP1，符号为Idd，允许拔掉跳线连接一个电流表来测量STM32F407VGT6的功耗。  跳线ON：STM32F407VGT6上电（默认）  跳线OFF：必须连接一个电流表来测量STM32F407VGT6的电流（如果没有电流表， 那么STM32F407VGT6不能被供电）。 4.10 锡桥 表 4 锡桥 桥 状态1 描述 SB13,14 (X2 crystal)2 OFF X2, C14, C15, R24和R25提供一个时钟 PH0, PH1与 P2断开 ON PH0, PH1 连接到 P2（R24,R25 和 R68 不能安装） SB3,5,7,9 (默认) ON 保留，不要修改 SB2,4,6,8 (保留) OFF 保留，不要修改 SB15,16 (X3 crystal) OFF X3, C16, C27, R21 和R22传送一个32KHz时钟 PC14, PC15没有连接到 P2 ON PC14, PC15仅被连接到 P2。仅移除R21,R22 SB1 (B2-RESET) ON B2 按键连接到 STM32F407VGT6 MCU 的 NRST 引脚 OFF B2 按键没有连接到 STM32F407VGT6 MCU 的 NRST 引脚 SB20 (B1-USER) ON B1 按键连接到 PA0 OFF B1 按键不连接到 PA0 SB17 (VDD powered from3V) OFF VDD 不从 3V 供电，取决于 JP1 跳线 ON VDD 一直供电 3V，JP1 跳线无效 SB11 (NRST) ON CN2 连接器的 NRST 信号被连接到 STM32F407VGT6 MCU 的 NRST 引脚。 OFF CN2 连接器的 NRST 信号没有被连接到 STM32F407VGT6 MCU 的 NRST 引脚。 SB12 (SWO) ON CN2 连接器的 SWO信号被连接到 PB3 OFF SWO信号没有被连接 SB10 (STM_RST) OFF 没有关联 STM32F103C8T6(ST-LINK/V2) NRST 信号 ON STM32F103C8T6 (ST-LINK/V2) NRST 信号连接到 GND SB18 (BOOT0) ON STM32F407VGT6 MCU 的 BOOT0 信号通过 510欧姆下拉电阻保持低 OFF STM32F407VGT6 MCU 的 BOOT0 信号通过 10K 的上拉电阻保持高 SB19 (BOOT1) OFF STM32F407VGT6 MCU 的 BOOT1 信号通过 10K 的上拉电阻保持高 ON STM32F407VGT6 MCU 的 BOOT1 信号通过 510欧姆下拉电阻保持低 1 默认 SBx 状态用黑体显示 2 SB13 和 SB14 是 OFF，以允许用户在 MCO 和 X2晶振之间选择时钟源 （ ） - 18 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 4.11 扩展连接 公插头 P1 和 P2 可以连接 STM32F4DISCOVERY 到一个标准的原型 / 包装板 。 SM32F407VGT6 的 GPIO 口在这些连接器上都是可用的。P1 和 P2 也可以用示波器、逻辑分 析仪或电压表的探针来测量。 表 5 MCU 引脚描述对应板子功能 - 19 - （ ） STM32F4DISCOVERY 系统要求 （ ） - 20 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY - 21 - （ ） STM32F4DISCOVERY 系统要求 （ ） - 22 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY - 23 - （ ） STM32F4DISCOVERY 系统要求 （ ） - 24 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY - 25 - STM32F4DISCOVERY 系统要求 （ ） - 26 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY - 27 - STM32F4DISCOVERY 系统要求 - 28 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 5 机械制图 图 10 STM32F4DISCOVERY机械制图 - 29 - STM32F4DISCOVERY 系统要求 6 电气原理图 图 11 STM32F4DISCOVERY - 30 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 图 12 ST-LPINK/V2(SWD only) - 31 - STM32F4DISCOVERY 系统要求 图 13 MCU - 32 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 图 14 Audio - 33 - STM32F4DISCOVERY 系统要求 图 15 USB_OTG_FS - 34 - 电气原理图 STM32F4DISCOVERY 图 16 Peripherals - 35 - 1 约定 2 快速入门 2.1 系统要求 2.2 支持STM32F4DISCOVERY的开发工具链 2.3 订单编码 3 特性 4 硬件和布局 4.1 STM32F407VGT6微控制器 4.2 嵌入的ST-LINK/V2 4.2.1 使用ST-LINK/V2编程/调试板上STM32F4 4.2.2 使用ST-LINK/V2编程/调试外部STM32应用 4.3 电源和电源选择 4.4 LED 4.5 按键 4.6 板上音频功能 4.7 支持USB OTG 4.8 运动传感器（ST MEMS LIS302DL） 4.9 JP1 (Idd) 4.10 锡桥 4.11 扩展连接 5 机械制图 6 电气原理图