MMstm32F103R REV 1.1 Instrukcja uŝytkownika Evalu ation Board s for 51, AVR, ST, PIC microcontrollers Sta- rter Kits Embedded Web Serve rs Prototyping Boards Minimodules for microcontrollers, etherdesigning Evaluation Boards for net controllers, RFID High Spe- ed In System programmers for AVR, PIC, ST microcontrollers Microprocesor systems, PCB 51, AVR, ST, PIC microcontrollers Starter Kits Embedded Web Servers Prototyping Boards mi- nimodules for microcontrollers, ethernet controllers, RFID High Speed In Systems programme- rs for AVR, PIC, ST microcontrlollers Microprocesor systems, PCB designing Evaluation Bo- ards for `51, AVR, ST, PIC microcontrollers Starter Kits Embe- dded Web Serwers Prototyping Boards Minimodules for microcontrollercontrollers, ethernet controllers, High Speed In System program- mers for AVR, PIC, ST microco- Microprocesor R Many ideas one solution Systems, PCB Designing Evaluation Boards
Spis treści 1. Wprowadzenie... 3 Cechy... 3 2. Budowa Modułu... 4 Schemat Blokowy... 4 Rozmieszczenie Wyprowadzeń... 5 Mikrokontroler STM32F103Rx... 6 Pamięć Serial Flash... 7 Układ RESETu... 8 Stabilizator... 8 Układ podciągający linię D+ USB... 9 Złącze JTAG... 9 3. Płyta Ewaluacyjna... 10 4. Parametry Techniczne... 11 5. Pomoc Techniczna... 11 6. Gwarancja... 11 7. Rozmieszczenie Elementów... 12 8. Wymiary... 13 9. Schemat... 13 2
1. Wprowadzenie MMstm32F103R jest uniwersalnym minimodułem dla mikrokontrolerów STM32 ARM Cortex-3 firmy STMicroelectronics. Mikrokontroler ten jest dostępny w obudowie TQFP64, która ze względu na zagęszczony układ wyprowadzeń utrudnia stosowanie go w układach prototypowych i amatorskich. My podjęliśmy próbę umieszczenia go na płytce o wymiarach 40,5x35,5 mm z układem wyprowadzeń_ pasującym do ogólnie dostępnych druków prototypowych. Dodatkowo dodaliśmy stabilizator 3.3V, pamięć szeregową SerialFlash o pojemności do 8MB, układ monitorujący napięcie zasilania oraz generator sygnału zegarowego dla procesora. Wszystkie porty i sygnały mikrokontrolera wyprowadziliśmy przy pomocy dwurzędowych złącz szpilkowych o rastrze 0,1. Wystarczy podłączyć napięcie zasilania, złącze JTAG i moŝemy zacząć ładować 128kB pamięci Flash mikrokontrolera. Dzięki zintegrowaniu peryferii z mikrokontrolerem na jednej płytce, zastosowanie modułu moŝe skrócić czas projektowania i ułatwić budowę systemów bazujących na mikrokontrolerach STM32, eliminując konieczność projektowania obwodu drukowanego. Do modułu dostarczone jest przykładowe oprogramowanie. Moduł MMstm32F103R moŝe równieŝ znaleźć zastosowanie w pracowniach dydaktycznych uczelni informatycznych i elektronicznych, jak równieŝ posłuŝyć do budowy prac dyplomowych. Cechy Minimoduł MMstm32F103R: Kompletny, gotowy do uŝycia system mikroprocesorowy Szybki mikrokontroler ARM Cortex-M3 STM32F103R o wydajności do 90DMIPS Szeregowa pamięć SerialFlash M25P64 firmy STMicroelectronics o pojemności do 64Mbity (8MBajty) Niezawodny układ Resetu Wbudowany systemowy generator kwarcowy 8MHz Wbudowany rezonator 32.768kHz dla zegara RTC Wbudowany stabilizator 3.3V 400mA Napięcie zasilania modułu 3.3V lub 3.8-9V 2 x 32 wyprowadzenia z rastrem 0.1" (2.54mm), pasujące do wszystkich druków prototypowych Małe wymiary: 40.5mm x 35.5mm Dostępna płyta ewaluacyjna i przykładowe oprogramowanie 3
2. Budowa Modułu Schemat Blokowy Schemat blokowy minimodułu MMstm32F103R przedstawiono na rysunku: Rysunek 1Schemat blokowy modułu MMstm32F103R Minimoduł mona zamówić w róŝnych konfiguracjach według następującego selektora: MMstm32F103R f d b Rozmiar pamięci Flash: 0 32kB 1 64kB 2 128kB Rozmiar pamięci SerialFlash: 0 brak pamięci 1 8MB Podstawka pod baterię: 0 brak podstawki 1 podstawka zamontowana 4
Rozmieszczenie Wyprowadzeń Rysunek 2 Rozmieszczenie wyprowadzeń - widok z góry J1 Pin Funkcja Funkcja Funkcja Pin Główna Alternatywna Główna Funkcja Alternatywna 1 PA9 USART1_TX/TIM1_CH2 1 VCC 2 PA8 USART1_CK/ TIM1_CH1/MCO 2 GND USART1_CTS / CANRX 3 PA11 TIM1_CH4 / USBDM 3 3.3V 4 PA10 USART1_RX/TIM1_CH3 4 GND 5 JTMS/SWDIO PA13 5 PC9 USART1_RTS / CANTX 6 PA12 TIM1_ETR / USBDP 6 PC8 7 JTDI PA15 7 PC7 8 JTCK/SWCLK PA14 8 PC6 9 PC11 9 PB15 SPI2_MOSI / TIM1_CH3N 10 PC10 10 PB14 SPI2_MISO/USART3_RTS TIM1_CH2N SPI2_SCK/ 11 PD2 TIM3_ETR 11 PB13 USART3_CTS/TIM1_CH1N SPI2_NSS /I2C2_SMBAl/ 12 PC12 12 PB12 USART3_CK/TIM1_BKIN 13 NTRST PB4 13 PB11 I2C2_SDA / USART3_RX 14 JTDO PB3/TRACESWO 14 PB10 I2C2_SCL / USART3_TX 15 PB6 I2C1_SCL / TIM4_CH1 15 PB2/BOOT1 J2 5
16 PB5 I2C1_SMBAl 16 PB1 ADC_IN9 / TIM3_CH4 17 BOOT0 17 PB0 ADC_IN8 / TIM3_CH3 18 UDP_PUP 18 PC5 ADC_IN15 19 PB7 I2C1_SDA / TIM4_CH2 19 PC4 ADC_IN14 SPI1_MOSI/ 20 PB8 TIM4_CH3 20 PA7 ADC_IN7 / TIM3_CH2 21 PB9 TIM4_CH4 21 PA6 SPI1_MISO/ ADC_IN6 / TIM3_CH1 22 VBAT 22 PA5 SPI1_SCK / ADC_IN5 SPI1_NSS/ 23 PC2 ADC_IN12 23 PA4 USART2_CK / ADC_IN4 24 PC1 ADC_IN11 24 PA3 USART2_RX/ ADC_IN3 / TIM2_CH4 USART2_TX/ 25 PC0 ADC_IN10 25 PA2 ADC_IN2 / TIM2_CH3 26 PC13 ANTI_TAMP 26 PA1 USART2_RTS/ 27 #NRST 27 PA0 ADC_IN1 / TIM2_CH2 WKUP/USART2_CTS/AD C_IN0 / TIM2_CH1_ETR 28 NC 28 PC3 ADC_IN13 29 NC 29 PA4-DF_CS 30 NC 30 PA6-DF_Q 31 NC 31 PA5-DF_C 32 NC 32 PA7-DF_D Mikrokontroler STM32F103Rx 32-bitowy rdzeń ARM Cortex-M3 72 MHz, 90 DMIPS z 1.25 DMIPS/MHz wbudowany oscylator RC 8MHz wbudowany oscylator RC 32kHz zewnętrzny oscylator 8MHz - 16MHz zewnętrzny oscylator 32kHz od 32 do 128kB programowanej w systemie pamięci programu typu FLASH od 10 do 20kB pamięci SRAM do 3 16-bitowych timerów z funkcjami IC, OC oraz moŝliwociš generowania PWM 16-bitowy, 6-kanałowy timer do zastosowań specjalnych do 3 interfejsów USART do 2 interfejsów I2C do 2 interfejsów SPI (18 Mbit/s) Interfejs USB Interfejs CAN 2 16-kanałowe 12-bitowe przetworniki A/C do 49 linii I/O z 5.0V tolerancjš Kontroler przerwań (43 kanały przerwań) Tryby obniŝonego poboru mocy Zegar RTC wraz podtrzymaniem bateryjnym Napięcie zasilania od 2.0V do 3.3V Interfejs JTAG oraz SWD (Serial Wire Debug) 6
Pamięć Serial Flash Minimoduł moŝe zostać wyposaŝony w pamięć SerialFlash M25P64 firmy STMicroelectronics o pojemności 8MB. Pamięć podłączona jest do szybkiej magistrali SPI o prędkości transmisji do 18Mbit/s. Rysunek 3 Podłączenie pamięci Serial Flash Pamięć jest dostępna bezpośrednio poprzez odpowiednie wyprowadzenia minimodułu: PA4 DF_CS PA5 DF_C PA6 DF_Q PA7 DF_D Linia wyboru układu Wejście Zegarowe Wyjście Danych Wejście Danych Pamięć jest takŝe podłączona do portów mikrokontrolera poprzez rezystory 0Ω, przez co moŝe być bezpośrednio wykorzystywana bez konieczności stosowania połączeń z zewnątrz. NaleŜy pamiętać, Ŝe jeŝeli zamontowana jest pamięć Serial Flash, to wymienione końcówki portów nie mogą być uŝywane na zewnątrz modułu. Oczywiście magistrala SPI moŝe być wykorzystana do komunikacji z zewnętrznymi peryferiami, pod warunkiem, Ŝe będą one posiadały wejścia wyboru układu (CS). Opis pamięci Serial Flash znajduje się na stronie firmy STMicroelectronics: www.st.com. 7
Układ RESETu MMstm32F103R posiada wbudowany układ kontroli napięcia zasilania zbudowany na układzie DS1818. Układ generuje sygnał #RESET w przypadku, gdy wartość napięcia zasilania jest mniejsza od 3V. Ma to miejsce podczas włączania lub wyłączania napięcia zasilania gdzie napięcie VCC zmienia wartość od 0 do 3.3V. Układ nadzoru wykrywa równie chwilowe spadki napięcia VCC. Krótkotrwały spadek napięcia VCC poniŝej 3V powoduje wygenerowanie sygnału zerującego o długości 100ms. Sygnał ten doprowadzony jest bezpośrednio do wejścia zerującego mikrokontrolera oraz wyprowadzony jest na złącze modułu i moŝe by uŝyty jako wyjcie do zerowania zewnętrznych układów jak i jako wejście do zerowania modułu, np. za pomocą przycisku RESET. W takim przypadku przycisk RESET moŝe zwierać linię #RESET bezpośrednio do masy. Implementacja układu resetu została przedstawiona na poniŝszym schemacie. Rysunek 4 Implementacja układu RESETu Stabilizator Minimoduł posiada wbudowany stabilizator 3.3V. Dzięki temu moŝe być on zasilany zarówno stabilizowanym napięciem 3.3V, doprowadzonym do końcówki 3 złącza J2 (+3.3V), jak i niestabilizowanym napięciem z zakresu 3.8 9V, doprowadzonym do końcówki 1 tego samego złącza (VCC). JeŜeli zasilanie dostarczane jest do końcówki VCC, to napięcie 3.3V wytwarzane jest na module za pomocą stabilizatora U3. Napięcie 3.3V moŝe w takiej sytuacji być równieŝ uŝywane na zewnątrz modułu pod warunkiem, Ŝe pobór prądu nie przekroczy ok. 300mA. Rysunek 5 Stabilizator 3.3V 8
Układ podciągający linię D+ USB Host USB rozpoznaje obecność urządzenia full-speed na magistrali na podstawie podciągania linii D+ do wysokiego poziomu logicznego. W moduł MMstm32F103R został wbudowany układ podciągający, jest on przedstawiony na rysunku poniŝej. Rysunek 6 Układ podciągający linię D+ USB Podciąganie jest domyślnie wyłączone poprzez rezystor polaryzujący R7. Aktywny sygnał resetu, niski lub wysoki (niski R8, wysoki R16) poziom na linii UDP_PUP (jest ona wyprowadzona na złącze i moŝe zostać połączona z dowolnym portem mikrokontrolera) powoduje włączenie podciągania, co sygnalizuje hostowi podłączenie urządzenia USB. Złącze JTAG JTAG jest czteroprzewodowym interfejsem umoŝliwiającym przejęcie kontroli nad rdzeniem procesora. MoŜliwości oferowane przez ten interfejs to m.in.: praca krokowa, praca z pełną szybkością, pułapki sprzętowe oraz programowe, podgląd oraz modyfikacja zawartości rejestrów i pamięci. Sposób podłączenia złącza JTAG do minimodułu przedstawiono na rysunku: Rysunek 7 Wyprowadzenie JTAG na module 9
Programator/emulator JTAG moŝna znaleźć na stronie: ARM cable I http://www.propox.com/products/t_122.html 3. Płyta Ewaluacyjna EVBmm 10
4. Parametry Techniczne Mikrokontroler STM32F103Rx Pamięć programu do 128kB Pamięć SRAM do 20kB Pamięć Serial Flash 8MB Ilość we/wy cyfrowych do 49 Ilość wejść analogowych do 15 Zasilanie 3.3V lub 3.8 9V Wymiary 40,5x35,5mm Waga ok. 80g Zakres temperatur pracy 0 70ºC Złącza Dwa złącza szpilkowe 2x32 wyprowadzenia 5. Pomoc Techniczna W celu uzyskania pomocy technicznej prosimy o kontakt mailto:support@propox.com. W pytaniu prosimy o umieszczenie następujących informacji: Szczegółowy opis problemu 6. Gwarancja Minimoduł MMstm32F103R objęty jest sześciomiesięczna gwarancją. Wszystkie wady i uszkodzenia nie spowodowanie przez uŝytkownika zostaną usunięte na koszt producenta. Koszt transportu ponoszony jest przez kupującego. Producent nie ponosi Ŝadnej odpowiedzialności za zniszczenia i uszkodzenia powstałe w wyniku uŝytkowania modułu MMstm32F103R. 11
7. Rozmieszczenie Elementów Rysunek 8 Rozmieszczenie elementów TOP Rysunek 9 Rozmieszczenie elementów - BOTTOM 12
8. Wymiary Rysunek 10 Wymiary modułu - widok z góry Rysunek 11 Wymiary modułu - widok z boku 9. Schemat 13
14