STM32F103C8T6 çekirdek kartı, resmi ST STM32F103C8T6 mikrodenetleyici yongasına dayanmaktadır. Bu kompakt ve çok yönlü kart, minimal bir sistem konfigürasyonu oluşturmak üzere titizlikle tasarlanmıştır, bu da onu çeşitli gömülü sistem projeleri için ideal bir seçim haline getirir. Kart, BOOT modu seçimi, dekuplaj, kristal osilatör, SWD indirme, sıfırlama işlevi, güç göstergesi ve çevresel IO bağlantı noktası arayüzü için devreler dahil olmak üzere bir dizi temel bileşen sunar. Özenle düşünülmüş tasarımı sayesinde, kart diğer ana kartlarla birlikte kullanılmak üzere kolayca entegre edilebilir ve genişletilebilir. Enerji verimliliği ve sağlam özellikleri, onu geliştiriciler için değerli bir araç haline getirir ve STM32F103C8T6 platformunda yenilikçi uygulamalar oluşturup denemelerine olanak tanır.
STM32F103C8T6 Proje Açıklaması
Bu proje, resmi ST STM32F103C8T6 yongasını kullanarak, ana kartla birlikte kolayca genişletilebilen ve kullanılabilen minimal bir sistem kartı tasarlamaktadır.
- Tasarlanan devreler arasında BOOT devresi, dekuplaj devresi, kristal osilatör devresi, SWD indirme devresi, sıfırlama devresi, güç gösterge devresi ve çevresel IO port devresi bulunmaktadır.
- Kart, +3V3 pini ve GND pini ile harici bağlantılar aracılığıyla güç alır. Kartın 3,3V ile 3,6V aralığında çalıştırılması önerilir ve 3,6V'luk güç kaynağını aşmamanız en iyisidir.
- +3V3 güç gösterge devresi, güç girişinin normal olup olmadığını kolayca göstermek için tasarlanmıştır.
STM32F103C8T6 Pin Dizilişi
Ayırma Devresi
Şematik Şekil
Güç pinlerine bir 104 (0,1 μF) kapasitör yerleştirilmesi, güç kaynağındaki gürültüyü etkili bir şekilde bastırır; bu, güç kaynağı gürültüsünün ayrıştırılması olarak bilinir.
"Güç – Dekuplaj Kondansatörü – Toprak" noktaları ne kadar yakınsa, dekuplaj etkisi o kadar iyi olur.
Aynı malzemeden üretilmiş kondansatörler için, kapasitans 1/10'a düşse bile, ayrıştırma etkisi önemli ölçüde değişmez. Yüksek frekanslı ayrıştırma için, aynı pakete sahip, 0,01 μF, 0,1 μF ve 1 μF kapasitans değerlerine sahip kondansatörler benzer sonuçlar verir.
Yüzey montajlı (SMD) kondansatörler, aynı kapasitansa sahip delikli kondansatörlere göre daha iyi dekuplaj etkisine sahiptir; çünkü delikli kondansatörlerin daha büyük eşdeğer endüktansı, dekuplaj etkisini etkiler.
En küçük kapasitansa sahip kondansatör, en yüksek rezonans frekansına ve en küçük dekuplaj yarıçapına sahiptir. Bu nedenle, çipe en yakın yere yerleştirilmelidir.
Biraz daha büyük kapasitanslı kondansatörler biraz daha uzağa yerleştirilebilir ve en büyük kapasitanslı kondansatör en dış katmana yerleştirilmelidir. Ancak, bu çipi dekuplajlamak için kullanılan tüm kondansatörler çipe mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir.
Yüksek hızlı PCB tasarımları için, daha iyi dekuplaj sağlamak amacıyla kondansatörleri çip ile aynı tarafa yerleştirmek daha iyidir. MCU tipi dekuplaj kondansatörleri için, bunların ön veya arka tarafa yerleştirilmesi arasında önemli bir fark yoktur.
PCB Tasarımı
Kristal Osilatör Devresi
Şematik Şekil
STM32'nin üç adet dahili saat kaynağı vardır, ancak 32 bitlik yonganın saat ağacı beş saat kaynağına ihtiyaç duyar. Bu nedenle, devre kartında harici yüksek hızlı ve düşük hızlı saatler yer almalıdır.
Yüksek hızlı harici saat, 4 MHz ila 16 MHz frekans aralığına sahip bir kuvars/seramik rezonatör veya harici bir saat kaynağı olabilir. Yaygın bir seçim, ana sistem frekansı için 8 MHz'lik bir kristal osilatördür.
Düşük hızlı harici saat, RTC saatini çalıştırmak için kullanılan 32,768 kHz frekanslı bir kuvars kristaldir.
PCB Tasarımı
Kristal osilatörün çevresinin GND izleriyle çevrili olduğuna dikkat edin; bu GND izleri üzerine viyalar eklemeniz tavsiye edilir. Bu, kristal osilatörü izole etmek amacıyla yapılır. Ayrıca, sinyal bütünlüğünü etkileyebileceğinden, kristal osilatörün bulunduğu alanın üst ve alt katmanlarında izler döşemekten kaçının.
Ayrıca, kristal osilatörün yanındaki iki kondansatör simetrik olarak yerleştirilmelidir.
SWD Devre İndirme
Şematik Şekil
JTAG'a Giriş:
Genellikle Jlink indiriciyi kullanıyoruz, ancak bunun Jtag 20PIN arayüzünü kullanması bir dezavantajdır. Aşırı sayıda pin, küçük PCB kartlarında sıkışıklığa yol açabilir ve kablolama karmaşıklığını artırabilir.
İndirme ve hata ayıklama için SWD arayüzünün kullanılması yalnızca 4 pime ihtiyaç duyar: GND, RST, SWDIO, SWDCLK. İndirme hızı 10M/s'ye kadar ulaşabilir ve bu da belirgin avantajlar sağlar.
SWD Modu:
SWD modu, yüksek hızlı senaryolarda JTAG'dan daha güvenilirdir. Büyük miktarda verinin olduğu durumlarda, JTAG program indirmesi, daha düşük hata oranına sahip SWD'ye kıyasla daha sık başarısız olabilir. Genel olarak, emülatörünüz JTAG simülasyon modunu destekliyorsa, SWD modunu da desteklediği sürece doğrudan kullanabilirsiniz.
PCB Tasarımı
Güç Gösterge Devresi
Şematik Şekil
Veri sayfasına göre, maksimum ileri yön voltaj düşüşü 2,4 V olup, tipik değer 2,1 V'tur. Dolayısıyla, LED normal şekilde çalışırken, LED üzerindeki maksimum voltaj düşüşü 2,4 V'tur. Bu durumda, R3 üzerindeki voltaj düşüşü 0,9 V'tur.
Genellikle LED'ler 3mA ile 10mA arasındaki akımlarda normal şekilde yanar. Maksimum nominal akım 20mA'dır. Nominal akım aralığı içinde, LED'den geçen akım ne kadar yüksekse, LED o kadar parlak yanar.
Burada I = 10mA seçiyoruz, dolayısıyla R3 = U / I = 0,9V / 10mA = 90Ω olur. Malzemelerimizde 100Ω dirençler daha yaygın olduğundan, bunun yerine 100Ω direnç kullanabiliriz.
PCB Tasarımı
Sıfırlama Devresi Tasarımı
Şematik Şekil
NRST pini düşük seviyeye getirildiğinde bir sıfırlama sinyali üretilir ve bu sayede mikrodenetleyicimizde bir sıfırlama işlemi gerçekleştirebiliriz.
Devre şemasında:
– Mikrodenetleyici tekrar açıldığında, C14 kondansatörü şarj olur ve iletken hale gelir. RESET voltajı düşüktür ve sistem sıfırlanmasına neden olur. Belirli bir süre sonra, C9 kondansatörü şarjını tamamlayıp bağlantısını kestiğinde, RESET voltajı yükselir ve mikrodenetleyici sıfırlanmadan kararlı kalır.
– Düğmeye basıldığında, 20~50 ms boyunca iletken kalır ve nRST'yi toprağa bağlayarak düşük voltaj ve sistem sıfırlamasına neden olur.
PCB Tasarımı
BOOT Devre Tasarımı
Şematik Şekil
STM32'nin BOOT0 ve BOOT1 girişleri, yonganın önyükleme modunu kontrol eder ve dahili FLASH önyüklemeyi, sistem belleği önyüklemeyi ve dahili SRAM önyüklemeyi destekler. Ayrıntılı olarak:
- Kullanıcı Flash: Çipin yerleşik Flash'ı.
- SRAM: Çipin yerleşik RAM alanı.
- Sistem belleği: Üretim sırasında önyükleyicinin önceden yüklendiği yonga içindeki belirli bir alan. Bu genellikle ISP programı olarak adlandırılır.
- ISP programları genellikle USART1 üzerinden iletişim kurar.
JTAG veya SWD kullanılarak programların hata ayıklaması ve indirilmesi sırasında, program genellikle Flash'a indirilir. Bu durumda, BOOT0 ve BOOT1 pinlerini düşük olarak ayarlayabilirsiniz.
BOOT0 ve BOOT1, harici cihazlar olmadan yüksek empedans durumunda olduğundan 10K direnç kullanılır. 10K pull-up ve pull-down dirençleri, iyi akım sınırlayıcılar olarak işlev görür ve ayrıca dahili IC yongasını korur.
PCB Tasarımı
Burada, devre izlerimizi etkilememesi için BOOT0 ve BOOT1 için pull-down dirençlerini devre kartının arka yüzüne yerleştiriyoruz.
Periferik G/Ç Bağlantı Noktası Devresi
Şematik Şekil
Kullanılmayan pimler genellikle pim başlıkları aracılığıyla dışarı çıkarılır. Kararlılığı artırmak ve takma veya çıkarma sırasında bükülmeyi en aza indirmek için tek sıralı pim başlıklarından kaçınılması ve çift sıralı pim başlıklarının kullanılması önerilir.
Ayrıca, BOOT0'ı dışarı çıkarmak da tavsiye edilir. Bu, daha sonra tek tuşlu bir ISP indirme devresinin tasarımını kolaylaştırır ve tek bir USB kablosuyla program indirilmesine olanak tanır.
Son olarak, pin başlığının her iki tarafında da bir güç kaynağına sahip olması ve PCB kablolamasını kolaylaştırması için en az iki set +3V3 ve GND pini çıkarılması önerilir.
PCB Tasarımı
