最近、回路図がなぜこのように設計されているのか知りたくなり、インターネット上に関連する分析がありますが、包括的ではないことがわかりました。そのため、自分で調べて、十分な衣食住を用意した方が良いことがわかりました。

MCU部

コアチップ STM32F103RCT6

(メッセージ 8 件) stm32 命名規則_BachelorTse のブログ-CSDN ブログ

チップ関連の命名規則は次のとおりです。

左下の電源部分：

VDD: D=デバイスはデバイスの意味、つまりデバイス内の動作電圧を意味します。

VSS: S=シリーズはパブリック接続を意味し、通常は回路の共通接地電圧を指します。
VEE: 負電圧電源; 電界効果管のソース (S)
VBAT: バッテリーまたは他の電源を使用して接続する場合VBAT ピン、VDD のとき、電源オフ時にバックアップレジスタの内容を保存し、RTC の機能を維持できます。アプリケーションで外部バッテリーを使用しない場合は、VBAT ピンを VDD ピンに接続する必要があります。

参考: (メッセージ 8 件) 電源記号: 回路内で VCC、VDD、VEE、VSS、VBAT_vdd は何を表しますか_キンモクセイはとても香りが良く、Xu は美しいブログ - CSDN ブログ

1. LEDモジュール

したがって、LED ライトを点灯したい場合は、まず LED に接続されているダイオードを通過する必要があるため、ダイオードを動作させ、入力ソースからローレベルを入力してダイオードのマイナス端を動作させる必要があります。 . ハイレベルが入力された場合、ダイオードのマイナス端は影響しません。

2. リセット端子NRSTの回路図

周辺回路	ピン接続

STM32F の NRST は非同期リセット端子です。リセットとは、マイクロコントローラーを再起動してデフォルトの状態に戻すことです。NRST 入力が Low の場合、MCU はリセット状態になり、すべての内部レジスタと数十 KB のオンチップ SRAM がリセットされます。NRST が Low から High に変化すると、PC ポインタは 0 から始まります。ただし、 STM32 F オンチップ RTC のレジスタとバックアップメモリは、専用の VBAT ピンを介してバッテリから電力が供給されるため、リセット中にリセットされません。STM32の NRST にはシュミット関数があります。おそらく入力電圧が 1.V より低いときにチップをリセットします。

電源投入の瞬間、コンデンサC12の両端の電圧は0とみなせます。電源を投入した直後は、電流がR12とC12を通ってグランドに流れ、C20を充電し、RESETはローレベルを出力します。 stm32 はリセット状態にあり、抵抗 R3 を介して VCC3.3 がコンデンサを充電し、コンデンサ C12 の電圧が 0.8V 以上になると、stm32 はリセット状態を抜けて動作状態になります。

ここを参照できます: STM32 リセット回路設計

3. 水晶発振器ピンの概略図

8Mhz水晶発振器

高速水晶発振器 8MHz がシステムクロックのソースとして使用され、チップ内部の HSI RC クロックソースまたはチップ外部の 独立したクロックソースによって提供できます。
STM32 最小システムボードでは、8M 水晶発振器は、システムクロックを提供するために使用される外部水晶発振器回路の 1 つです。

高速水晶発振器 8MHz がシステムクロックのソースとして使用され、チップ内部の HSI RC クロックソースまたはチップ外部の 独立したクロックソースによって提供できます。チップ内の HSI RC クロックソースは十分な精度ではないため、通常は外部の独立したクロックソースを使用してチップにシステムクロックを提供します。
具体的な計算方法は以下の通りです。

水晶周波数 = 8MHz

水晶周期 = 1 / 水晶周波数 = 0.125us

1 秒の周期が必要な場合、水晶発振器の周期は何回必要ですか?

1s / 0.125us = 8000000 サイクル

したがって、8MHz の水晶振動子を使用する場合、システムは 1 秒のサイクルを完了するために 8,000,000 個の水晶振動子サイクルを実行する必要があります。

32.768K水晶発振器

低速水晶発振器 32.768kHz は LSE (低速外部クロック信号) に接続され、最終的に RTC (リアルタイムクロック) に到達します。

RTC は独立したタイマー 1 です。リアルタイムクロック (リアルタイムクロック) の 4 つの単語から理解できるように、RTC は、チップの電源がオフであるかどうかに関係なく、システムの現在のシステム時刻と日付をリアルタイムで記録できます。RTC を使用してシステム時間をリアルタイムで記録する場合は、チップを追加のバックアップ電源 (通常はボタン電池) に接続する必要があります。このようにして、RTC はチップの電源がオフになった後もバッテリー電力で動作し続けることができます 2 。

電源オフ後にシステム時間を記録する必要がない回路基板では、基板スペースを節約し、回路設計を簡素化するために、低速水晶発振器 32.768kHz を廃止します。　

2 の 15 乗は 32768 に正確に等しくなります。逆に、クロック周波数 32.768K を 15 倍に分割すると、得られる周波数は正確に 1Hz になります。

水晶発振器の隣にある 2 つのコンデンサの機能は何ですか?
主な機能は、水晶発振器のピンのインダクタンスのバランスを取ることです。水晶振動子は高周波で動作すると寄生インダクタンスを持っているため、インダクタンスのバランスをとるために共振の役割を果たします。したがって、インダクタンスのバランスをとるために 2 つの小さなコンデンサを使用します。一般的には 20pf ～ 30pf の静電容量で十分です。具体的なサイズについては、水晶発振器メーカーが提供するデータシートを参照してください。
通常、チップ水晶発振器のピンの内部はインバータになっており、発振開始時にインバータを線形状態にするためにチップ水晶発振器の2つのピン間に抵抗を接続する必要がありますが、この抵抗は一般的に内蔵されています。チップ内部では、インバータは利得の大きなアンプのようなもので、発振を容易にするためにチップ水晶発振器ピンの入出力間に水晶発振器が接続されており、並列共振回路と等価です。振動の周波数は水晶発振器の並列共振です。

水晶発振器の隣にある 2 つのコンデンサは接地する必要がありますが、実際にはこれらはコンデンサ 3 点回路の分圧コンデンサであり、回路が発振し続けることを保証するために両端から正帰還が形成されます。

チップの設計時に、これら 2 つのコンデンサは実際に形成されており、一般に 2 つのコンデンサは同じ容量ですが、容量が比較的小さいため、広範囲の発振周波数には適さない可能性があるため、2 つの外付け負荷コンデンサが用意されています。必要。

水晶発振器の隣にある負荷コンデンサはどのように選択すればよいですか?
負荷容量は水晶発振子の仕様に応じて選択する必要があり、水晶発振子の仕様に応じて負荷容量の大きさが示されますが、一般的には数pF～数十pFとなります。

水晶発振器の仕様で 20pF の負荷コンデンサが必要な場合、2 つの負荷コンデンサは直列に接続されているため、理論的には 40pF の負荷コンデンサを 2 つ選択する必要があります。

実際には、MCU 内部および PCB ライン上には一定の寄生容量が存在します。水晶発振器の負荷容量 = [(C1*C2)/(C1+C2)]+Cic+△C、Cic+△C は、 MCU と PCB ラインの内部容量寄生容量は一般に 35pF であるため、実際のアプリケーションでは 30pF～36pF の負荷容量が考慮されます。

水晶振動子と負荷コンデンサのレイアウトに関する考慮事項

水晶振動子を確実かつ安定に起動させるためには、水晶振動子と負荷コンデンサをチップの水晶振動子端子にできるだけ近づけて配線する必要があります。

ここに画像の説明を挿入

4. 電力変換回路

電力変換回路は、電圧レギュレータチップAMS1117-3.3V、電解コンデンサ2個、チップコンデンサ2個で構成されていることがわかります。

設計理由: STM32 チップの動作電圧は 2.0 ～ 3.6V ですが、通常は 3.3V を採用します。USB インターフェイスを介した電源出力は 5V ですが、STM32 チップの損傷を防ぐために、電力変換回路を通じて 5V 入力電圧を 3.3V の動作電圧に下げる必要があります。

コンデンサの機能：C12、C15は自励発振を抑えるための出力フィルタコンデンサで、この2つのコンデンサを接続しないと通常リニアレギュレータの出力は発振波形となります。C13とC14は入力コンデンサです。AC電圧整流入力の場合、その最初の機能は一方向の脈動電圧をDC電圧に変換することです。この図では、入力はすでに+5V DC電源であり、その機能は停電を防ぐことです。電圧反転が発生する場合、通常、入力コンデンサの容量は出力コンデンサより大きくなければなりません。