屋脊雀STM32F407开发板产品手册

够用的硬件

*能用的代码

实用的教程**

官网：www.wujique.com

github:https://github.com/wujique/stm32f407

资料下载：https://pan.baidu.com/s/12o0Vh4Tv4z_O8qh49JwLjg

2018.11.28

硬件

整体产品图

使用核心板与底板设计方式，整体长宽只有一张卡片大小。 底板按照功能进行模块设计，接口全部按照功能分组引出，用户可按照接口自行开发其他芯片核心板。 结构设计精巧，多处进行隐藏性设计。 ../../_images/pic012.jpg

核心板顶面

../../_images/pic022.jpg整体

  1. 摄像头接口。
  2. USB电源控制电路，实现HOST和DEVICE两种工作状态切换。
  3. usb接口，做HOST时通过OTG转接线转接。
  4. 调试口电源和电源指示灯。
  5. BOOT0选择。拨到下方1状态，进入ISP下载模式，也即是系统区启动。拨到上方0，则从用户FLASH控件启动。 BOOT1通过跳线电阻控制，焊接R105，则连接到高电平；焊接R103则连接到低电平。默认焊接R103，不焊R105。
  6. 复位按键
  7. 用户按键
  8. 外扩接口
  9. LED灯
  10. SPI FLASH
  11. LCD接口，包含触摸屏信号。
  12. 电源电路
  13. 主芯片

核心板底面

../../_images/pic032.jpg

  1. 调试口接口，包含SW调试信号，串口，电源。
  2. 5V升压电路。
  3. TF卡座。
  4. 纽扣电池
  5. 与底板接口
  6. 与底板接口

底板

../../_images/pic041.jpg

  1. CAN座子，左边是CANL，右边是CANH。
  2. RS485座子，左边是A，右边是B。
  3. 蜂鸣器
  4. 电源输入，使用MICOR USB接口，保险为1.5A，可直接用手机充电器供电。
  5. USB转串口，同时可做电源输入，保险为1A。
  6. 网口与网络电路。
  7. can芯片
  8. RS485芯片。
  9. 电源电路
  10. SPI FLASH
  11. 触摸按键
  12. 语音芯片喇叭接口
  13. 语音芯片耳机接口
  14. 语音芯片MIC
  15. 语音芯片WM8978
  16. 功放和喇叭接口。
  17. 收音机芯片TEA5767
  18. 功放音源选择，选择DAC语音或收音机声音做为输入。
  19. 收音机天线座子
  20. 与核心板接口
  21. 与核心板接口

关键器件规格参数

  • 核心板
- 型号 规格
CPU STM32F407ZG 1M FLASH，128K+64K RAM,
5V升压 MP1541 500MA
LDO aic1733-33pvt 500ma， 3.3V，700ma关断
SPI FLASH W25Q64FVSI 64MBit，8MByte
  • 底板
- 型号 规格
LDO aic1733-33pvt 500ma， 3.3V，700ma关断
SPI FLASH MX25L3206EM2I-12G 32MBit
usb-uart CP2104 -
网络 LAN8720A -
音频 WM8978 -
CAN SN65HVD230DR 3.3V
485 SP3485E -
收音机 TEA5767 -
音频功放 TDA2822G -

接口说明

  • 液晶接口 ../../_images/pic051.jpgLCD接口
  1. LCD接口为8080接口，16位总线。
  2. 有两根电源线，电压分别是5V和3.3V，5V由升压芯片提供。
  3. 包含4根触摸屏控制信号，如果使用XPT2046，则用作模拟SPI， 如果使用ADC转换检测触摸屏，则作为ADC和IO.
  • 摄像头接口 ../../_images/pic06.jpg摄像头接口
标准通用的DCMI接口摄像头。
  • 核心板接口 下图是核心板的信号接口，实物上排针是放在底面，需要做镜像处理，细节请查看位号图和信号说明图 ../../_images/pic07.jpg核心板底板接口
  • 调试接口 ../../_images/pic08.jpg调试接口
  1. 包含SW调试信号，串口，5V电源。
  2. 兼容屋脊雀设计的CMISIS DAP、DAPLink。
  3. 调试串口同时通过底板经过CP2104转换后经USB输出。
  • 外扩接口 ../../_images/pic09.jpg外扩接口 精心设计
  1. 主要包含4个功能区域：SPI、串口、I2C、普通IO。
  2. SPI区域可以直接接安信可RF24L01、OLED LCD(spi)、COG LCD、2.8寸SPI TFTLCD。图上的方向就是模块方向，例如RF24L01，就是PCB朝核心板内插。
  3. 外扩串口可以直接插安信可的ESP8266模块。
  4. I2C可接OLED LCD(i2c)，管脚跟SPI兼容，也就是说，你买一个我们的OLED LCD模块，这个模块通过跳线电阻选择是SPI接口还是I2C接口，然后就可以接到这个外扩接口的I2C或者是SPI接口上。
  5. 外扩普通IO，布局和SPI/I2C兼容，意味着可以使用这些IO模拟SPI或者是I2C。我们的模块就可以接到这个模拟的接口上。 做普通IO口使用，可以接我们的4*4矩阵按键。

外扩接口具体使用方法请查看《基本使用手册》

  • 串口

在外扩接口上有一个外扩串口，但是跟USB、摄像头共用了几个IO。 如果你希望使用一个串口，并且使用摄像头，例如：使用一个摄像头并且用串口接ESP8266模块。 可以这样：

  1. 不使用调试口上的调试串口。
  2. 用杜邦线将ESP8266模块串口接到调试串口。
  3. 其他控制IO用外扩普通IO。
  4. 禁止掉程序的所有调试信息。

电源总图

../../_images/pic101.jpg电源树 上图是核心板和底板电源树。 左边是底板，右边是核心板。 底板将5V和3V3通过接口向核心板提供连接。 我们的F407核心板只是连接5V，3V3没有接。核心板使用自己LDO将5V转为3V3。

  1. 底板有两路电源输入，都是USB MICRO接口。其中一路是独立电源输入，串1.5A保险，可以用手机充电器供电。另外一路是USB转串口，在用串口时，也可以对系统供电，串的保险是1A。
  2. 底板有3V3 LDO，理论提供500ma电流，实际上是700ma关断。
  3. 核心板同样有两路电源输入，一路是OTG USB，另外一路是调试口输入。调试接口这路加有二极管和1A保险。OTG USB口输入电源只有二极管没有保险丝。
  4. 调试电压输入是通过CMSIS DAP或者DAPLink接入的5V，这个5V通常也是由电脑提供，通常只能提供500ma电流。
  5. 为了实现OTG，核心板除输入电源转3.3V外，还有两个电源模块：一个是将输入电源升压到5V；另外就是OTG电源输入输出切换电路。
  6. 5V升压理论能提供500ma电流，目前除了提供给USB外，还连接到外扩接口和LCD接口。屋脊雀的LCD模组带LDO，因此通常使用的是升压后的5V供电。
  7. 四路电源输入全部是5V输入，可以随便接。也可以同时接多个，多个能提供更多电流，不会造成倒灌。

常用模块功耗

一些列表为一些常用模块功耗，如果使用中发现LCD屏幕背光抖动，或者其他异常，可能是电源不足，压降太大，请将底板的1.5A电源接上。

  • 以下电流都是以工作电压测量，如有必要，请自行转换为5V输入端电流。
模块 工作电压 电流
COG LCD 3.3V 60ma，背光亮
OLED LCD 3.3V 20ma，全屏点亮
2.8 tft LCD 3.3V 100ma，全屏点亮，其中背光80ma
RF24L01 3.3V -
407核心板空载 3.3V 60ma
底板 3.3V 200ma

注意事项

  • USB口电源切换问题

为了实现OTG用一个micro接口，我们设计了一个电源切换电路。 ../../_images/pic118.jpgHOST供电

接U盘，STM32作为HOST，otg_fs_power_switch输出低电平，升压得到的5V通过U901输出，供电给U盘，同时Q903 MOS管关断，防止USB_FS_VBUS反向倒灌到系统5V电源。 接电脑，STM32作为DEVICE，otg_fs_power_switch转输入或者高阻态，U901关断，Q903导通，USB_FS_VBUS供电给核心板使用。 电路没加保险丝，也没有二极管保护。当LCD，摄像头等都接上时，电流可能大于500ma，直接接电脑可能会过流，建议通过带电源的HUB接到电脑。

  • RS485 IO共用问题

在进行硬件设计时，尽可能的少造成IO复用。为了提供一个干净的串口用于调试、命令行交互。只好将485和外扩接口共用，并且和USB、摄像头IO口有复用。 复用细节在原理图有标注。 ../../_images/pic122.jpgIO冲突

- RS485 外扩串口 摄像头 USB
RS485 - 冲突 冲突 冲突
外扩串口 冲突 - 冲突 冲突
摄像头 冲突 冲突 - -
USB 冲突 冲突 - -
  • FM性能
  1. 板载的TEA5767毕竟是一个小模组而已，性能无法和收音机相比。
  2. 电脑电源会带来干扰，降低收音机灵敏度，用充电宝供电并且断开与电脑所有连接，效果会提升不少。
  3. 配套的天线只能做功能测试，如果效果不好，可以在天线尾端接一段导线，并且将导线挂到高处。导线并不是越长越好，太长反而会引入其他干扰。按照FM的波长，天线总长65厘米左右，实测接一段60厘米的导线效果不错。
  4. 空旷处（窗户边）肯定比室内效果要好。
  5. 网络、摄像头、USB、SD卡、TFT LCD屏等，在运行时，都会发射干扰，降低收音机灵敏度。如要解决这个问题，需要增加屏蔽措施，考虑毕竟只是一块开发板，决定不做如此复杂,而且经过测试，在收音机信号良好的情况下，干扰影响不大。
  6. 通过WM8978播放收音比TDA2822效果要好（工作室没能力调音，TDA2822单声道，WM8978立体声）。
  • 核心板插拔 本开发板布局比较紧密，很多器件都靠板边。在插拔式如不注意，可能会造成损坏。 建议插拔时： 1 先取下核心板周围的所有附件，例如摄像头、TFT lcd、USB线、外扩IO口上的所有器件。 2 从底部往上顶，慢慢取出核心板。 3 核心板左边的BOOT拨动开关、上边沿的miscro USB接口，禁止受力。 4 拔核心板时，两个排针要慢慢轮流拔出，不要一下子拔出一边，否则排针将变歪。

end