電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程（Allegro版）課件 第1-6章 基于SM32核心板的電路設(shè)計(jì)與制作流程-STM32核心板原理圖設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)基于SM32核心板的電路設(shè)計(jì)與制作流程第一章普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材·卓越工程師培養(yǎng)系列1什么是STM32核心板什么是STM32核心板1

STM32核心板正面視圖如圖1-1所示，其中J4為通信-下載模塊接口(XH-6P母座)，J8為JTAG/SWD調(diào)試接口（簡牛），J7為OLED顯示屏接口(單排7P母座)，J6為B00T0電平選擇接口（默認(rèn)為不接跳線帽），RST（白頭按鍵）為STM32系統(tǒng)復(fù)位按鍵，PWR(紅色LED)為電源指示燈，LED1(藍(lán)色LED)和ED2(綠色LED)為信號指示燈，KEY1、KEY2、KEY3為普通按鍵(按下為低電平，釋放為高電平)，J1、J2、J3為外擴(kuò)引腳。STM32核心板背面視圖如圖1-2所示，背面除直插件的引腳名稱絲印外，還印有電路板的名稱、版本號、設(shè)計(jì)日期和信息框。STM32核心板是由通信-下載模塊接口電路、電源轉(zhuǎn)換電路、JTAG/SWD調(diào)試接口電路、獨(dú)立按鍵電路、OLED顯示屏接口電路、高速外部晶振電路、低速外部晶振電路、LED電路、ST32微控制器電路、復(fù)位電路和外擴(kuò)引腳電路組成的電路板。

什么是STM32核心板1STM32核心板要正常工作，還需要搭配一套JTAG/SWD仿真-下載器、一套通信-下載模塊和一塊OLED顯示屏。仿真-下載器既能下載程序，又能進(jìn)行斷點(diǎn)調(diào)試，本書建議使用ST公司推出的ST-Lik仿真-下載器。通信-下載模塊主要用于計(jì)算機(jī)與STM32之間的串口通信，當(dāng)然，該模塊也可以對STM32進(jìn)行程序下載。OLED顯示屏則用于顯示參數(shù)。STM32核心板、通信-下載模塊、JTAG/SWD仿真-下載器、OLED顯示屏的連接圖如圖1-3所示。

2為什么選擇STM32核心板為什么選擇STM32核心板2231作為電路設(shè)計(jì)與制作的載體，有很多電路板可以選擇，本書選擇STM32核心板作為載體的主要原因有以下幾點(diǎn)。

(1)核心板包括電源電路、數(shù)字電路、下載電路、晶振電路、模擬電路、接口電路、1/0外擴(kuò)電路、簡單外設(shè)電路等基本且必須掌握的電路。這符合本書“小而精”的理念，即電路雖不復(fù)雜，但基本上覆蓋了各種常用的電路。(2)STM32系列單片機(jī)的片上資源極其豐富，又是基于庫開發(fā)的，可采用C語言進(jìn)行編程，資料非常多，性價(jià)比高，這些優(yōu)點(diǎn)也使ST32系列單片機(jī)成為目前市面上最流行的微控制器之一。初學(xué)者只需要花費(fèi)與學(xué)習(xí)51單片機(jī)基本相同的時(shí)間就能掌握比51單片機(jī)功能強(qiáng)大數(shù)倍甚至數(shù)十倍的STM32系列單片機(jī)。(3)STM32F103RCT6芯片在STM32系列中屬于引腳數(shù)量少(只有64個(gè)引腳)，但功能較齊全的單片機(jī)。因此，盡管引入了單片機(jī)，但初學(xué)者在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與制作STM32核心板的過程中并不會感到難度有所增加。為什么選擇STM32核心板254(4)STM32核心板可以完成從初級入門實(shí)驗(yàn)(如流水燈、按鍵輸入)，到中級實(shí)驗(yàn)（定時(shí)器、串口通信、ADC采樣、DAC輸出），再到復(fù)雜實(shí)驗(yàn)(OLED顯示、UCOS操作系統(tǒng))等至少20個(gè)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)基本能夠代表STM32單片機(jī)開發(fā)的各類實(shí)驗(yàn)，為初學(xué)者后續(xù)快速掌握STM32單片機(jī)編程技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。(5)由本書作者編寫的《STM32F1開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)教程》也是基于STM32核心板。因此，初學(xué)者可以直接使用自己設(shè)計(jì)和制作的STM32核心板，進(jìn)入到STM32微控制器軟件設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中，既能驗(yàn)證自己的核心板，又能充分利用已有資源。3電路設(shè)計(jì)與制作流程電路設(shè)計(jì)與制作流程3傳統(tǒng)的電路板設(shè)計(jì)與制作流程一般分為8個(gè)步驟：(1)需求分析；(2)電路仿真；(3)繪制原理圖元器庫；(4)繪制原理圖；(5)繪制元器件封裝；(6)設(shè)計(jì)PCB;(7)輸出生產(chǎn)文件；(8)制作電路板。具體如表1-1所示。電路設(shè)計(jì)與制作流程3這種傳統(tǒng)流程主要針對已經(jīng)熟練掌握電路板設(shè)計(jì)與制作各項(xiàng)技能的工程師。而對于初學(xué)者來說，要完全掌握這些技能，并最終設(shè)計(jì)制作出一塊電路板，不僅需要有超強(qiáng)的耐力堅(jiān)持到最后一步，更要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，保證每一步都不出錯(cuò)。在傳統(tǒng)流程的基礎(chǔ)上，本書做了如下改進(jìn)：(1)不求全面覆蓋，比如對需求分析和電路仿真技能不做講解；(2)增加了焊接部分，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓初學(xué)者對電路理解更加深刻；(3)所有內(nèi)容的講解都聚焦于一塊ST32核心板；(4)每一步的執(zhí)行都不依賴于其他步驟，比如，第一步就能進(jìn)行電路板驗(yàn)證，又如，原理圖設(shè)計(jì)過程可以使用現(xiàn)成的集成庫而不用自己提前制作。這樣安排的好處是，每一步都能很容易獲得成功，這種成就感會激發(fā)初學(xué)者內(nèi)在的興趣，從而由興趣引導(dǎo)其邁向下一步；聚焦于一塊ST32核心板，讓所有的技能都能學(xué)以致用，并最終制作出一塊STM32核心板。本書以STM32核心板為載體，將電路設(shè)計(jì)與制作分為9個(gè)步驟，如表1-2所示，下面對各流程進(jìn)行詳細(xì)介紹。電路設(shè)計(jì)與制作流程3電路設(shè)計(jì)與制作流程31.STM32核心板程序下載與驗(yàn)證這一步要求將開發(fā)套件中的STM32核心板、通信-下載模塊、OLED顯示屏、USB線、XH-6P雙端線等連接起來，并在計(jì)算機(jī)上使用MCUISP軟件，將HEX文件下載到STM32F103RCT6芯片的Flash中，檢查STM32核心板是否能夠正常工作。通過這一流程可快速了解STM32核心板的構(gòu)成及其基本工作方式。2.準(zhǔn)備物料和工具根據(jù)物料清單(也稱BOM)準(zhǔn)備相應(yīng)的元器件，根據(jù)工具清單準(zhǔn)備相應(yīng)的焊接工具，如電烙鐵、萬用表、焊錫、鑷子和松香等①。通過準(zhǔn)備物料和工具，可初步認(rèn)識元器件以及各種焊接工具和材料。電路設(shè)計(jì)與制作流程33.焊接STM32核心板利用開發(fā)套件提供的3塊空電路板，以及第2步準(zhǔn)備的物料和焊接工具，按照說明將元器件焊接到電路板上，邊焊接邊調(diào)試，可將第1步中連通的ST32核心板作為參考。通過這一步操作的訓(xùn)練，讀者應(yīng)掌握電路板焊接技能，熟練掌握電烙鐵、鑷子和萬用表的使用。4.安裝PCB開發(fā)工具本書使用CadenceAllegro軟件作為PCB開發(fā)工具，版本為16.6。安裝CadenceAllegro16.6軟件并進(jìn)行配置。5.設(shè)計(jì)STM32核心板原理圖首先加載原理圖庫(參見本書配套資料包中的AllegroLib1SCHLib文件夾)，然后參照STM32核心板原理圖(參見本書配套資料包中的PDFSchDoc文件夾)，使用OrCADCaptureCIS軟件繪制STM32核心板的原理圖。電路設(shè)計(jì)與制作流程36.設(shè)計(jì)STM32核心板PCB首先將STM32核心板原理圖導(dǎo)入PCB設(shè)計(jì)環(huán)境中，然后對STM32核心板進(jìn)行布局和布線。7.創(chuàng)建STM32核心板元器件庫創(chuàng)建STM32核心板元器件庫，包括創(chuàng)建焊盤庫工程、通過焊盤庫制作PCB庫。8.輸出生產(chǎn)文件利用CadenceAllegro16.6軟件生成生產(chǎn)文件，包括BOM、Gerber文件、絲印文件及坐標(biāo)文件等。9.制作STM32核心板

STM32核心板的制作包括PCB打樣和貼片，可通過PCB加工企業(yè)的網(wǎng)站進(jìn)行網(wǎng)上PCB打樣下單以及貼片下單。4本書配套資料包本書配套資料包4本書配套資料包名稱為“電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)資料包”（可以通過微信公眾號“卓越工程師培養(yǎng)系列”提供的鏈接進(jìn)行下載），為了與實(shí)踐操作一致，建議將資料包復(fù)制到計(jì)算機(jī)的D盤，地址為“D:\電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)資料包”。資料包由若干個(gè)文件夾組成，如表1-3所示。5本書配套開發(fā)套件本書配套開發(fā)套件5本書配套的STM32核心板開發(fā)套件（可以通過微信公眾號“卓越工程師培養(yǎng)系列”提供的鏈接獲得）由基礎(chǔ)包、物料包、工具包組成。其中基礎(chǔ)包包括1個(gè)通信-下載模塊、1塊STM32核心板、2條Mii-USB線、1條XH-6P雙端線、1個(gè)ST-Link調(diào)試器、1條20P灰排線、3塊STM32核心板的PCB空板，物料包有3套，工具包包括電烙鐵、鑷子、焊錫、萬用表、松香、吸錫帶，如表1-4所示。物料包3套2工具包電烙鐵鑷子焊錫萬用表松香、吸錫帶3基礎(chǔ)包1個(gè)通信-下載模塊1塊STM32核心板2條Mii-USB線1條XH-6P雙端線1個(gè)ST-Link調(diào)試器1條20P灰排線3塊STM32核心板的PCB空板1本書配套開發(fā)套件56本章任務(wù)本章任務(wù)6學(xué)習(xí)完本章后，要求熟悉STM32核心板的電路設(shè)計(jì)與制作流程，并下載本書配套的資料包、準(zhǔn)備好配套的開發(fā)套件。感謝觀看，再見！電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材·卓越工程師培養(yǎng)系列STM32核心板介紹第二章電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材·卓越工程師培養(yǎng)系列1STM32芯片介紹STM32芯片介紹101在微控制器選型中，工程師常常會陷入這樣一個(gè)困局：一方面抱怨8位/16位單片機(jī)有限的指令和性能，另一方面抱怨32位處理器的高成本和高功耗。能否有效地解決這個(gè)問題，讓工程師不必在性能、成本、功耗等因素中做出取舍和折中？基于ARM公司2006年推出的Cortex-M3內(nèi)核，ST公司于2007年推出的STM32系列單片機(jī)很好地解決了上述問題。因?yàn)镃ortex-M3內(nèi)核的計(jì)算能力是1.25DMPS/MHz,而ARM7TDMI只有0.95DMIPS/MHz。而且STM32單片機(jī)擁有1us的雙12位ADC、4Mbit/s的UART、18Mbit/s的SPI、18MHz的/0翻轉(zhuǎn)速度，更重要的是，STM32單片機(jī)在72MHz工作時(shí)功耗只有36A（所有外設(shè)處于工作狀態(tài)），而待機(jī)時(shí)功耗只有2uA。由于STM32單片機(jī)擁有豐富的外設(shè)、強(qiáng)大的開發(fā)工具、易于上手的固件庫，在32位微控制器選型中，STM32單片機(jī)已經(jīng)成為許多工程師的首選。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2007年至2016年，STM32單片機(jī)出貨量累計(jì)20億個(gè)，十年間ST公司在中國的市場份額從2%增長到14%。iSuppli的2016年下半年市場報(bào)告顯示，STM32單片機(jī)在中國Cortex-M市場的份額占到45.8%。STM32芯片介紹101盡管STM32單片機(jī)已經(jīng)推出十余年，但它依然是市場上32位單片機(jī)的首選，而且經(jīng)過十余年的積累，各種開發(fā)資料都非常完善，這也降低了初學(xué)者的學(xué)習(xí)難度。因此，本書選用STM32單片機(jī)作為載體，核心板上的主控芯片就是封裝為LQFP64的STM32F103RCT6芯片，最高主頻可達(dá)72MHz。STM32F103RCT6芯片擁有的資源包括48KBSRAM、256KBF1ash、1個(gè)FSMC接口、1個(gè)NVIC、1個(gè)EXTI(支持19個(gè)外部中斷/事件請求)、2個(gè)DMA(支持12個(gè)通道)、1個(gè)RTC、2個(gè)16位基本定時(shí)器、4個(gè)16位通用定時(shí)器、2個(gè)16位高級定時(shí)器、1個(gè)獨(dú)立看門狗、1個(gè)窗口看門狗、1個(gè)24位SysTick、2個(gè)2C、5個(gè)串口（包括3個(gè)同步串口和2個(gè)異步串口）、3個(gè)SPI、2個(gè)I2S(與SP2和SPI3復(fù)用)、1個(gè)SDI0接口、1個(gè)CAN總線接口、1個(gè)USB接口、51個(gè)通用/0接口、3個(gè)12位ADC(可測量16個(gè)外部和2個(gè)內(nèi)部信號源)、2個(gè)12位DAC、1個(gè)內(nèi)置溫度傳感器、1個(gè)串行TAG調(diào)試接口。STM32系列單片機(jī)可以開發(fā)各種產(chǎn)品，如智能小車、無人機(jī)、電子體溫槍、電子血壓計(jì)、血糖儀、胎心多普勒、監(jiān)護(hù)儀、呼吸機(jī)、智能樓宇控制系統(tǒng)、汽車控制系統(tǒng)等。2STM32核心板電路簡介STM32核心板電路簡介21.通信-下載模塊接口電路工程師編寫完程序后，需要通過通信-下載模塊將。hex(或。bin)文件下載到ST32中。通信-下載模塊向上與計(jì)算機(jī)連接，向下與STM32核心板連接，通過計(jì)算機(jī)上的ST32下載工具(如mcuisp軟件)，就可以將程序下載到STM32中。通信-下載模塊除具備程序下載功能外，還擔(dān)任著“通信員”的角色，即可以通過通信-下載模塊實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與ST32之間的通信。此外，通信-下載模塊還為ST32核心板提供5V電壓。需要注意的是，通信-下載模塊既可以輸出5V電壓，也可以輸出3.3V電壓，本書中的實(shí)驗(yàn)均要求在5V電壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，因此，在連接通信-下載模塊與ST32時(shí)，需要將通信-下載模塊的電源輸出開關(guān)撥到5V擋位。

STM32核心板電路簡介2

STM32核心板通過一個(gè)XH-6P的底座連接到通信-下載模塊，通信-下載模塊再通過USB線連接到計(jì)算機(jī)的USB接口，通信-下載模塊接口電路如圖2-1所示。STM32核心板只要通過通信-下載模塊連接到計(jì)算機(jī)，標(biāo)識為PWR的紅色LED就會處于點(diǎn)亮狀態(tài)。R9電阻起到限流的作用，防止紅色LED被燒壞。STM32核心板電路簡介2由圖2-1可以看出，通信-下載模塊接口電路總共有6個(gè)引腳，引腳說明如表2-1所示。STM32核心板電路簡介22.電源轉(zhuǎn)換電路圖2-2所示為ST32核心板的電源轉(zhuǎn)換電路，將5V輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3V輸出電壓。通信-下載模塊的5V電源與STM32核心板電路的5V電源網(wǎng)絡(luò)相連接，二極管VD1(SS210)的功能是防止STM32核心板向通信-下載模塊反向供電，二極管上會產(chǎn)生約0.4V的正向電壓差，因此，低壓差線性穩(wěn)壓電源U2(AMS1117-3.3的)輸人端(VIN)的電壓并非為5V,而是4.6V左右。經(jīng)過低壓差線性穩(wěn)壓電源的降壓，在U2的輸出端(V0UT)產(chǎn)生3.3V的電壓。為了調(diào)試方便，在電源轉(zhuǎn)換電路上設(shè)計(jì)了3個(gè)測試點(diǎn)，分別是5V、3V3和GND。STM32核心板電路簡介23.JTAG/SWD調(diào)試接口電路除了可以使用上述通信-下載模塊下載程序，還可以使用JLINK或ST-Lik進(jìn)行程序下載。JLINK和ST-Lik不僅可以下載程序，還可以對STM32微控制器進(jìn)行在線調(diào)試。圖2-3所示是STM32核心板的JTAG/SWD調(diào)試接口電路，這里采用了標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接法，這種接法兼容SWD接口，因?yàn)镾WD接口只需要4根線(SWCLK、SWDIO、VCC和GND)。需要注意的是，該接口電路為JLINK或ST-Link提供3.3V的電源，因此，不能通過JINK或ST-Lik向STM32核心板供電，而是通過STM32核心板向JLNK或ST-Link供電。由于SWD只需要4根線，因此，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，建議使用SWD接口，摒棄TAG接口，這樣就可以節(jié)省很多接口。盡管JLNK和ST-Lik都可以下載程序，而且還能進(jìn)行在線調(diào)試，但是無法實(shí)現(xiàn)SM32微控制器與計(jì)算機(jī)之間的通信。因此，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，除了保留SWD接口，還建議保留通信-下載接口。STM32核心板電路簡介23.JTAG/SWD調(diào)試接口電路除了可以使用上述通信-下載模塊下載程序，還可以使用JLINK或ST-Lik進(jìn)行程序下載。JLINK和ST-Lik不僅可以下載程序，還可以對STM32微控制器進(jìn)行在線調(diào)試。圖2-3所示是STM32核心板的JTAG/SWD調(diào)試接口電路，這里采用了標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接法，這種接法兼容SWD接口，因?yàn)镾WD接口只需要4根線(SWCLK、SWDIO、VCC和GND)。需要注意的是，該接口電路為JLINK或ST-Link提供3.3V的電源，因此，不能通過JINK或ST-Lik向STM32核心板供電，而是通過STM32核心板向JLNK或ST-Link供電。由于SWD只需要4根線，因此，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，建議使用SWD接口，摒棄TAG接口，這樣就可以節(jié)省很多接口。盡管JLNK和ST-Lik都可以下載程序，而且還能進(jìn)行在線調(diào)試，但是無法實(shí)現(xiàn)SM32微控制器與計(jì)算機(jī)之間的通信。因此，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，除了保留SWD接口，還建議保留通信-下載接口。STM32核心板電路簡介2STM32核心板電路簡介24.獨(dú)立按鍵電路

STM32核心板上有3個(gè)獨(dú)立按鍵，分別是KEY1、KEY2和KEY3,其原理圖如圖2-4所示。每個(gè)按鍵都與一個(gè)電容并聯(lián)，且通過一個(gè)10k2電阻連接到3.3V電源網(wǎng)絡(luò)。按鍵未按下時(shí)，輸入到STM32微控制器的電壓為高電平，按鍵按下時(shí)，輸入到STM32微控制器的電壓為低電平。KEY1、KEY2和KEY3分別連接到STM32F103RCT6芯片的PC1、PC2和PA0引腳上。STM32核心板電路簡介25.OLED顯示屏接口電路本書所使用的STM32核心板，除了可以通過通信-下載模塊在計(jì)算機(jī)上顯示數(shù)據(jù)，還可以通過板載OLED顯示屏接口電路外接一個(gè)OLED顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，圖2-5所示即為OLED顯示屏接口電路，該接口電路為OLED顯示屏提供3.3V的電源。

STM32核心板電路簡介2OLED顯示屏接口電路的引腳說明如表2-2所示，其中OLED_DIN(SP2MOSI)、OLEDSCK(SPI2_SCK)、OLED_D/C(PC3)、OLED_RES(SPI2_MOSI)和OLED_CS(SPI2_NSS)分別連接在STM32F103RCT6芯片的PB15、PB13、PC3、PB14和PB12引腳上。STM32核心板電路簡介26.晶振電路STM32微控制器具有非常強(qiáng)大的時(shí)鐘系統(tǒng)，除了內(nèi)置高精度和低精度的時(shí)鐘系統(tǒng)，還可以通過外接晶振，為STM32微控制器提供高精度和低精度的時(shí)鐘系統(tǒng)。圖2-6所示為外接晶振電路，其中Y1為8MHz晶振，連接時(shí)鐘系統(tǒng)的HSE（外部高速時(shí)鐘），Y2為32.768kHz晶振，連接時(shí)鐘系統(tǒng)的LSE（外部低速時(shí)鐘）。STM32核心板電路簡介27.LED電路除了標(biāo)識為PWR的電源指示LED,STM32核心板上還有兩個(gè)LED,如圖2-7所示。LED1為藍(lán)色，LED2為綠色，每個(gè)LED分別與一個(gè)330電阻串聯(lián)后連接到STM32F103RCT6芯片的引腳上，在LED電路中，電阻起著分壓限流的作用。LED1和LED2分別連接到STM32F103RCT6芯片的PC4和PC5引腳上。STM32核心板電路簡介28.STM32微控制器電路圖2-8所示的STM32微控制器電路是STM32核心板的核心部分，由STM32濾波電路、STM32微控制器、復(fù)位電路、啟動模式選擇電路組成。STM32核心板電路簡介2電源網(wǎng)絡(luò)一般都會有高頻噪聲和低頻噪聲，而大電容對低頻有較好的濾波效果，小電容對高頻有較好的濾波效果。STM32F103RCT6芯片有4組數(shù)字電源-地引腳，分別是VDD1、VDD_2、VDD_3、VDD_4、VSS_1、VSS_2、VSS_3、VSS_4,還有一組模擬電源-地引腳，即VDDA、VSSA.C1、C2、C6、C7這4個(gè)電容用于濾除數(shù)字電源引腳上的高頻噪聲，C5電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)用于濾除數(shù)字電源引腳上的低頻噪聲，C4用于濾除模擬電源引腳上的高頻噪聲，C3用于濾除模擬電源引腳上的低頻噪聲。為了達(dá)到良好的濾波效果，還需要在進(jìn)行PC$布局時(shí)，盡可能將這些電容擺放在對應(yīng)的電源一地回路之間，且布線越短越好。NRST引腳通過一個(gè)10kD電阻連接3.3V電源網(wǎng)絡(luò)，因此，用于復(fù)位的引腳在默認(rèn)狀態(tài)下是高電平，只有當(dāng)復(fù)位按鍵按下時(shí)，NRST引腳為低電平，STM32F103RCT6芯片才進(jìn)行一次系統(tǒng)復(fù)位。B00T0引腳(60號引腳)、B00T1引腳(28號引腳)為STM32F103RCT6芯片啟動模塊選擇接口，當(dāng)B00T0為低電平時(shí)，系統(tǒng)從內(nèi)部Iash啟動。因此，默認(rèn)情況下，J6跳線不需要連接。STM32核心板電路簡介29.STM32微控制器電路

STM32核心板上的STM32F103RCT6芯片總共有51個(gè)通用I/0接口，分別是PA0~15、PB0~15、PC0~15、PD0~2。其中，PC14、PC15連接外部的32.768kHz晶振，PD0、PD1連接外部的8MHz晶振，除了這4個(gè)引腳，STM32核心板通過J1、J2、J3共3組排針引出其余47個(gè)通用/0接口。外擴(kuò)腳電路圖如圖2-9所示。

讀者可以通過這3組排針，自由擴(kuò)展外設(shè)。此外，J1、J2、J3這3組排針分別還包括2組3.3V電源和接地(GND),這樣就可以直接通過STM32核心板對外設(shè)進(jìn)行供電，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。因此，利用這3組排針，可以將STM32核心板的功能發(fā)揮到極致。3基于STM32核心板可以開展的實(shí)驗(yàn)基于STM32核心板可以開展的實(shí)驗(yàn)3基于STM32核心板可以開展的實(shí)驗(yàn)非常豐富，這里儀列出具有代表性的22個(gè)實(shí)驗(yàn)，如表2-3所示。4本章任務(wù)本章任務(wù)4完成本章的學(xué)習(xí)后，應(yīng)重點(diǎn)掌握STM32核心板的電路原理，以及每個(gè)模塊的功能。感謝觀看，再見！電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材·卓越工程師培養(yǎng)系列STM32核心板程序下載與驗(yàn)證第三章電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材·卓越工程師培養(yǎng)系列1準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作1在進(jìn)行STM32核心板程序下載與驗(yàn)證之前，先確認(rèn)STM32核心板套件是否完整。STM32核心板開發(fā)套件由基礎(chǔ)包、物料包、工具包組成，具體詳見1.5節(jié)。2將通信-下載模塊連接到STM32核心板將通信-下載模塊連接到STM32核心板2首先，取出開發(fā)套件中的通信-下載模塊、STM32核心板（將OLED顯示屏插在STM32核心板的J7母座上）、1條Mini-USB線、1條XH-6P雙端線。

將Mii-USB線的公口（B型插頭）連接到通信-下載模塊的U$B接口，再將XH-6P雙端線連接到通信-下載模塊的白色XH-6P底座上。然后將XH-6P雙端線接在STM32核心板的J4底座上，如圖3-1所示。最后將Mini-USB線的公口(A型插頭)插在計(jì)算機(jī)的USB接口上。3安裝CH340驅(qū)動安裝CH340驅(qū)動3接下來，安裝通信-下載模塊驅(qū)動。在本書資料包的Software目錄下找到“CH340驅(qū)動(USB串口驅(qū)動)XP_WIN7共用”文件夾，雙擊運(yùn)行SETUP.EXE,單擊“安裝”按鈕，在彈出的DriverSetup對話框中單擊“確定”按鈕，即安裝完成，如圖3-2所示。安裝CH340驅(qū)動3驅(qū)動安裝成功后，將通信-下載模塊通過USB線連接到計(jì)算機(jī)，然后在計(jì)算機(jī)的設(shè)備管理器里面找到USB串口，如圖3-3所示。注意，串口號不一定是COM4,每臺計(jì)算機(jī)可能會不同。4通過mcuisp下載程序通過mcuisp下載程序4在Software目錄下找到并雙擊mcuisp軟件，在圖3-4所示的菜單欄中單擊“搜索串口(X)”按鈕，在彈出的下拉列表中選擇“COM4:空閑USB-SERIALCH340”（再次提示，不一定是COM4,每臺機(jī)器的COM編號可能會不同），如果顯示“占用”，則嘗試重新插拔通信-下載模塊，直到顯示“空閑”字樣。通過mcuisp下載程序4如圖3-5所示，首先定位。hex文件所在的路徑，即在本書配套資料包中的STM32KeilProject\HexFile目錄下，找到STM32KeilPrj.hex文件。然后勾選“編程前重裝文件”項(xiàng)，再勾選“校驗(yàn)”項(xiàng)和“編程后執(zhí)行”項(xiàng)，選擇“DTR的低電平復(fù)位，RTS高電平進(jìn)BootLoad-er”，單擊“開始編程(P)”按鈕，出現(xiàn)“成功寫入選項(xiàng)字節(jié)，

向您報(bào)告，命令執(zhí)行完畢，一切正?！北硎境绦蛳螺d成功。5通過串口助手查看接收數(shù)據(jù)通過串口助手查看接收數(shù)據(jù)5在Software目錄下找到并雙擊“運(yùn)行串口助手”軟件(sscom42.exe),如圖3-6所示。選擇正確的串口號，與mcuisp串口號一致，將波特率改為“115200”，然后單擊“打開串口”按鈕，取消勾選“HEX顯示”項(xiàng)，當(dāng)窗口中每隔ls彈出“ThisisaSTM32demoproject，byZhangSan'”時(shí)，表示成功。注意，實(shí)驗(yàn)完成后，先單擊“關(guān)閉串口”按鈕將串口關(guān)閉，再關(guān)閉STM32核心板的電源。6查看STM32核心板工作狀態(tài)查看STM32核心板工作狀態(tài)6此時(shí)可以觀察到STM32核心板上電源指示燈（紅色）正常顯示，藍(lán)色LED和綠色LED交替閃爍，而且OLED顯示屏上的日期和時(shí)間正常運(yùn)行，如圖3-7所示。7通過ST-Link下載程序查看STM32核心板工作狀態(tài)7從開發(fā)套件中再取出1個(gè)ST-Link調(diào)試器、1條Mini-USB線，1條20P灰排線。在前面連接的基礎(chǔ)上，將Mini-USB線的公口(B型插頭)連接到ST-Link調(diào)試器；將20P灰排線的一端連接到ST-Link調(diào)試器，將另一端連接到STM32核心板的TAG/SWD調(diào)試接口(編號為J8).最后將兩條Mii-USB線的公口(A型插頭)均連接到計(jì)算機(jī)的USB接口，如圖3-8所示。查看STM32核心板工作狀態(tài)7在Software目錄下找到并打開“ST-LINK驅(qū)動”。文件夾，找到應(yīng)用程序dpinst_amd64和dpinst_x86。雙擊dpinst_amd64即可安裝，如果提示錯(cuò)誤，可以先將dpinst_.amd64卸載，然后雙擊安裝dpinst_x86(注意，dpinst僅安裝一個(gè)即可)，如圖3-9所示。查看STM32核心板工作狀態(tài)7

ST-Link驅(qū)動安裝成功后，可以在設(shè)備管理器中看到STMicroelectronicsSTLinkdongle,如圖3-10所示。查看STM32核心板工作狀態(tài)7打開KeiluVision5軟件①，如圖3-11所示，單擊OptionsforTarget按鈕，進(jìn)入設(shè)置界面。查看STM32核心板工作狀態(tài)7如圖3-12所示，在彈出的OptionsforTarget‘Target1?對話框中的Debug標(biāo)簽頁中，在Use下拉列表中選擇ST-LinkDebugger,然后單擊Settings按鈕。查看STM32核心板工作狀態(tài)7如圖3-13所示，在彈出的Cortex--MTargetDriverSetup對話框中的Debug標(biāo)簽頁中，在ort下拉列表中選擇SW,在Max下拉列表中選擇1.8MHz,最后單擊“確定”按鈕。查看STM32核心板工作狀態(tài)7如圖3-14所示，在OptionsforTarget‘Target1’對話框中，打開Utilities標(biāo)簽頁，勾選UseDebugDriver和UpdateTargetbeforeDebugging項(xiàng)，最后單擊OK按鈕。查看STM32核心板工作狀態(tài)7

ST-Link調(diào)試模式設(shè)置完成后，在如圖3-15所示的界面中，單擊Download按鈕，將程序下載到STM32單片機(jī)，下載成功后，在BulidOutput面板中將出現(xiàn)如圖3-15所示的字樣，表明程序已經(jīng)通過ST-Link調(diào)試器成功并下載到STM32單片機(jī)中。8本章任務(wù)本章任務(wù)8完成本章的學(xué)習(xí)后，應(yīng)能熟練使用通信-下載模塊進(jìn)行STM32核心板的程序下載，能熟練使用ST-Lik仿真器進(jìn)行STM32核心板的程序下載，并能夠用萬用表測試STM32核心板上的5V和3.3V兩個(gè)測試點(diǎn)的電壓值。感謝觀看，再見！電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材·卓越工程師培養(yǎng)系列STM32核心板焊接第四章電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材·卓越工程師培養(yǎng)系列1焊接工具和材料焊接工具和材料1大多數(shù)介紹電路設(shè)計(jì)與制作的書籍，通常都是按照軟件介紹與安裝、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、電路板打樣、焊接調(diào)試的順序進(jìn)行講解。本書將焊接調(diào)試調(diào)整到原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)前，這種安排有幾個(gè)好處：

(1)快速焊接并調(diào)試成功一塊電路板，可以迅速建立初學(xué)者的自信心，自信心演變成興趣，興趣又會吸引初學(xué)者進(jìn)入原理圖和PCB設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)；(2)電路板實(shí)物中的電路比PCB設(shè)計(jì)軟件中的電路更加形象、逼真，如電路板尺寸、元器件結(jié)構(gòu)、元器件間距、焊盤大小、焊盤間距、絲印尺寸等，通過實(shí)物焊接，初學(xué)者對這些概念的理解將更加深刻，從而在學(xué)習(xí)原理圖和PCB設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就更容易上手；(3)在焊接過程中，通過實(shí)訓(xùn)可對各種焊接工具，如電烙鐵、焊錫、松香、鑷子，有更加深刻的認(rèn)識。當(dāng)然，焊接之前先要準(zhǔn)備好焊接所需的工具和材料，如表4-1所示，下面簡要介紹。焊接工具和材料1焊接工具和材料1電烙鐵有很多種，常用的有內(nèi)熱式、外熱式、恒溫式和吸錫式。為了方便攜帶，建議使用內(nèi)熱式電烙鐵。此外，還需要有烙鐵架和海綿，烙鐵架用于放置電烙鐵，海綿用于擦拭烙鐵錫渣，海綿不應(yīng)太濕或太干，應(yīng)手?jǐn)D海綿直至不滴水為宜。電烙鐵常用的烙鐵頭有四種，分別是刀頭、一字形、馬蹄形、尖頭，如圖4-1所示。本書建議初學(xué)者直接使用刀頭，因?yàn)镾TM32核心板上的絕大多數(shù)元器件都是貼片封裝的，刀頭適用于焊接多引腳器件以及需要托焊的場合，這對于焊接STM32芯片及排針非常適合。刀頭在焊接貼片電阻、電容、電感時(shí)也非常方便。1.1電烙鐵焊接工具和材料1①先接上電源，數(shù)分鐘后待烙鐵頭的溫度升至焊錫熔點(diǎn)時(shí)，蘸上助焊劑（松香），然后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲，使烙鐵頭上均勻地鍍上一層錫(亮亮的、薄薄的即可)。這樣做，便于焊接并防止烙鐵頭表面氧化。沒有蘸上錫的烙鐵頭，焊接時(shí)不容易上錫。②進(jìn)行普通焊接時(shí)，一手拿格鐵，一手拿焊錫絲，靠近根部，兩頭輕輕一碰，一個(gè)焊點(diǎn)就形成了。③焊接時(shí)間不宜過長，否則容易燙壞元器件，必要時(shí)可用鑷子夾住引腳幫助散熱。④焊接完成后，一定要斷開電源，等電烙鐵冷卻后再收起來。(1)電烙鐵的使用方法焊接工具和材料1①使用前認(rèn)真檢查烙鐵頭是否松動。②使用時(shí)不能用力敲擊，烙鐵頭上焊錫過多時(shí)用濕海綿擦拭，不可亂甩，以防燙傷他人。③電烙鐵要放在烙鐵架上，不能隨便亂放。④注意導(dǎo)線不能觸碰到烙鐵頭，避免引發(fā)火災(zāi)。⑤不要讓電烙鐵長時(shí)間處于待焊狀態(tài)，因?yàn)闇囟冗^高也會造成烙鐵頭“燒死”。⑥使用結(jié)束后務(wù)必切斷電源。(2)電烙鐵使用注意事項(xiàng)焊接工具和材料1焊接電路板常用的鑷子有直尖頭和彎尖頭，建議使用直尖頭。1.2鑷子焊錫是在焊接線路中連接電子元器件的重要工業(yè)原材料，是一種熔點(diǎn)較低的焊料。常用的焊錫主要是用錫基合金做的焊料。根據(jù)焊錫中間是否含有松香，將焊錫分為實(shí)心焊錫和松香芯焊錫。焊接元器件時(shí)建議采用松香芯焊錫，因?yàn)檫@種焊錫熔點(diǎn)較低，而且內(nèi)含松香助焊劑，松香能起到濕潤、降溫、提高可焊性的作用，使用極為方便。1.3焊錫焊接工具和材料1萬用表一般用于測量電壓、電流、電阻和電容，以及檢測短路。在焊接ST32核心板時(shí)，萬用表主要用于：1.4萬用表(1)測量電壓；(2)測量某一個(gè)回路的電流；(3)檢測電路是否短路；(4)測量電阻的阻值；(5)測量電容的容值。焊接工具和材料1將黑表筆插入COM孔，紅表筆插人V孔，旋鈕旋到合適的電壓擋（萬用表表盤上的電壓值要大于待測電壓值，且最接近待測電壓值的電壓擋位）。然后，將兩個(gè)表筆的尖頭分別連接到待測電壓的兩端(注意，萬用表是并聯(lián)到待測電壓兩端的)，保持接觸穩(wěn)定，且電路應(yīng)處于工作狀態(tài)，電壓值即可從萬用表顯示屏上讀取。注意，萬用表表盤上的“V-”表示直流電壓擋，“V~”表示交流電壓擋，表盤上的電壓值均為最大量程。由于STM32核心板采用直流供電，因此測量電壓時(shí)，要將旋鈕旋到直流電壓擋。(1)測電壓焊接工具和材料1將黑表筆插人COM孔，紅表筆插人mA孔，旋鈕旋到合適的電流擋（萬用表表盤上的電流值要大于待測電流值，且最接近待測電流值的電流擋位）。然后，將兩個(gè)表筆的尖頭分別連接到待測電流的兩端(注意，萬用表是串聯(lián)到待測電流的電路中的)，保持接觸穩(wěn)定，且電路應(yīng)處于工作狀態(tài)，電流值即可從萬用表顯示屏上讀取。注意，萬用表表盤上的“A-”表示直流電流擋，“A~”表示交流電流擋，表盤上的電流值均為最大量程。由于ST32核心板上只有直流供電，因此測量電流時(shí)，要將旋鈕旋到直流電流擋。而且，STM32核心板上的電流均為毫安(mA)級。(2)測電流焊接工具和材料1將黑表筆插入COM孔，紅表筆插入VD孔，旋鈕旋到蜂鳴/二極管擋。然后，將兩個(gè)表筆的尖頭分別連接到待測短路電路的兩端（注意，萬用表是并聯(lián)到待測短路電路的兩端的），保持接觸穩(wěn)定，將電路板的電源斷開。如果萬用表蜂鳴器鳴叫且指示燈亮，表示所測電路是連通的，否則，所測電路處于斷開狀態(tài)。(3)檢測短路將黑表筆插入C0M孔，紅表筆插人V孔，旋鈕旋到合適的電阻擋（萬用表表盤上的電阻值要大于待測電阻值，且最接近待測電阻值的電阻擋位）。然后，將兩個(gè)表筆的尖頭分別連接到待測電阻兩端(注意，萬用表是并聯(lián)到待測電阻兩端的)，保持接觸穩(wěn)定，將電路板的電源斷開，電阻值即可從萬用表顯示屏上讀取。如果直接測量某一電阻，可將兩個(gè)表筆的尖頭連接到待測電阻的兩端直接測量。注意，電路板上某一電阻的阻值一般小于標(biāo)識阻值，因?yàn)殡娐钒迳系碾娮枧c其他等效網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，并聯(lián)之后的電阻值小于其中任何一個(gè)電阻。(4)測電阻焊接工具和材料1將黑表筆插入COM孔，紅表筆插入V孔，旋鈕旋到合適的電容擋（萬用表表盤上的電容值要大于待測電容值，且最接近待測電容值的電容擋位）。然后，將兩個(gè)表筆的尖頭分別連接到待測電容兩端(注意，萬用表是并聯(lián)到待測電容兩端的)，保持接觸穩(wěn)定，電容值即可從萬用表顯示屏上讀取。注意，待測電容應(yīng)為未焊接到電路板上的電容。(5)測電容焊接工具和材料1松香在焊接中作為助焊劑，起助焊作用。

從理論上講，助焊劑的熔點(diǎn)比焊料低，其比重、黏度、表面張力都比焊料小，因此在焊接時(shí)，助焊劑先融化，很快流浸、覆蓋于焊料表面，起到隔絕空氣防止金屬表面氧化的作用，并能在焊接的高溫下與焊錫及被焊金屬的表面發(fā)生氧化膜反應(yīng)，使之熔解，還原純凈的金屬表面。合適的焊錫有助于焊出滿意的焊點(diǎn)形狀，并保持焊點(diǎn)的表面光澤。

松香是常用的助焊劑，它是中性的，不會腐蝕電路元器件和烙鐵頭。如果是新印制的電路板，在焊接之前要在銅箔表面涂上一層松香水。如果是已經(jīng)印制好的電路板，則可直接焊接。

松香的具體使用因個(gè)人習(xí)慣而不同，有的人習(xí)慣每焊接完一個(gè)元器件，都將格鐵頭在松香上浸一下，有的人只有在電烙鐵頭被氧化，不太方便使用時(shí)，才會在上面浸一些松香。

松香的使用方法也很簡單，打開松香盒，把通電的烙鐵頭在上面浸一下即可。如果焊接時(shí)使用的是實(shí)心焊錫，加些松香是必要的，如果使用松香錫焊絲，可不使用松香。1.5松香焊接工具和材料1在焊接引腳密集的貼片元器件時(shí)，很容易因焊錫過多導(dǎo)致引腳短路，使用吸錫帶就可以“吸走”多余的焊錫。

吸錫帶的使用方法很簡單：用剪刀剪下一小段吸錫帶，用電烙鐵加熱使其表面蘸上一些松香，然后用鑷子夾住將其放在焊盤上，再用電烙鐵壓在吸錫帶上，當(dāng)吸錫帶變?yōu)殂y白色時(shí)即表明焊錫被“吸走”了。注意，吸錫時(shí)不可用手碰吸錫帶以免燙傷。1.6吸錫帶常用的焊接工具還包括吸錫槍等，由于STM32核心板上主要是貼片元器件，基本用不到吸錫槍，因此這里就不詳細(xì)介紹，如需了解其他焊接工具和材料，可以查閱相關(guān)教材或者網(wǎng)站。1.7其他工具2STM32核心板元器件清單STM32核心板元器件清單2

STM32核心板的元器件清單，也稱為B0M,如表4-2所示STM32核心板元器件清單2無論是讀者自己焊接，還是由貼片廠焊接，都需要準(zhǔn)備元器件（也稱物料）。

根據(jù)表4-2中：

第一列的編號可方便進(jìn)行物料定位和備料，有了編號，就可以快速找到所需的物料，這種優(yōu)勢在進(jìn)行復(fù)雜電路板備料時(shí)更加明顯。STM32核心板元器件清單2第二列的元器件編號相當(dāng)于每個(gè)元器件的身份證號碼。企業(yè)一般都會有自己的元器件編號，由于物料系統(tǒng)比較龐雜，作為初學(xué)者，建立自己的物料體系是不現(xiàn)實(shí)的。那么，如何能夠既不用親自建立自己的物料庫，又能夠方便使用規(guī)范的物料庫呢？推薦直接使用“立創(chuàng)商城”()的物料體系。因?yàn)榱?chuàng)商城上的物料體系比較嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范，而且采購非常方便，價(jià)格也較實(shí)惠，讀者可以只花1元就能買到100個(gè)貼片電阻，更重要的是可以基本實(shí)現(xiàn)一站式采購。這樣既省時(shí)，又節(jié)約成本，可大大降低初學(xué)者學(xué)習(xí)的門檻和成本。當(dāng)然，立創(chuàng)商城的元器件也常常會出現(xiàn)下架和缺貨的情況，但是，立創(chuàng)商城提供的物料種類非常全，讀者可以非常容易地在其網(wǎng)站上找到可替代的元器件。因此，本書直接引用了立創(chuàng)商城提供的元器件編號，這樣，讀者就可以方便地在立創(chuàng)商城上根據(jù)ST32核心板元器件清單上的元器件編號采購所需的元器件。第三列是元器件名稱。電容是以容值、精度、耐壓值和封裝進(jìn)行命名的，電阻是以阻值、精度和封裝進(jìn)行命名的，每種元器件都有其嚴(yán)格的命名規(guī)范，后續(xù)章節(jié)將詳細(xì)介紹。第四列是元器件號(Reference),元器件號是電路板上的元器件編號，由大寫字母+數(shù)字構(gòu)成。字母R代表電阻，字母C代表電容，字母J代表插件，字母D代表二極管，字母U代表芯片。相同型號的元器件被列在同一欄中，以便于備料。STM32核心板元器件清單2第五列是封裝(PCBFootprint),每個(gè)元器件都有對應(yīng)的封裝，在備料時(shí)一定要確認(rèn)封裝是否正確。第六列是數(shù)量(Quantity),使用PCB工具生成物料清單時(shí)，相同型號的物料被歸類在一起，用元器件號加以區(qū)分，這里的數(shù)量就是相同型號的物料的數(shù)量。需要強(qiáng)調(diào)的是，在備料時(shí)，電阻、電容、二極管等小型低價(jià)元器件按照電路板實(shí)際所需數(shù)量的120%準(zhǔn)備，其他可以按照100%~110%準(zhǔn)備。比如要生產(chǎn)10套電路板，每種型號的電阻按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量的12倍準(zhǔn)備；如果某種規(guī)格的排針需要30條，可以準(zhǔn)備30~33條；如果某種規(guī)格的芯片需要10片，可以準(zhǔn)備10~11片。經(jīng)過若干輪實(shí)踐證明，絕大多數(shù)初學(xué)者都能在焊接第三塊電路板前，至少調(diào)試通一塊電路板。當(dāng)然，也有很多初學(xué)者每焊接一塊就能調(diào)試通一塊，焊接后面的兩塊電路板是為了鞏固焊接和調(diào)試技能。鑒于此，本書提供3套開發(fā)套件，建議讀者在備料時(shí)也按照3套的數(shù)量準(zhǔn)備，即按照表格中的數(shù)量乘以3進(jìn)行備料，電阻、電容、二極管等小型低價(jià)元器件可以多備一些。3STM32核心板焊接步驟STM32核心板焊接步驟3準(zhǔn)備好空的STM32核心板、焊接工具和材料、元器件后，就可以開始電路板的焊接。很多初學(xué)者在學(xué)習(xí)焊接時(shí)，常常拿到一塊電路板就急著把所有的元器件全部焊上去。由于在焊接過程中沒有經(jīng)過任何測試，最終通電后，電路板要么沒有任何反應(yīng)，要么被燒壞，而真正一次性焊接好并驗(yàn)證成功的極少。而且，出了問題，不知道從何處解決。盡管STM32核心板電路不是很復(fù)雜，但是要想一次性焊接成功，還是有一定的難度。本書將ST32核心板焊接分為五個(gè)步驟，每個(gè)步驟完成后都有嚴(yán)格的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，出了問題可以快速找到問題。即使從未接觸過焊接的新手，也能通過這五個(gè)步驟迅速掌握焊接的技能。STM32核心板焊接的五個(gè)步驟如表4-3所示，每一步都有要焊接的元器件，同時(shí)，每一步焊接完成后，都有嚴(yán)格的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。STM32核心板焊接步驟34STM32核心板分步焊接STM32核心板分步焊接4焊接前首先按照要求準(zhǔn)備好焊接工具和材料，包括電烙鐵、焊錫、鑷子、松香、萬用表、吸錫帶等，同時(shí)也備齊STM32核心板的電子元器件。4.1焊接第一步

焊接的元器件號：U1。焊接第一步完成后的效果圖如圖4-2所示。

焊接說明：拿到空的STM32核心板后，首先要使用萬用表測試5V、3.3V和GND三個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)相互之間有沒有短路。如果短路，直接更換一塊新板，并檢測無短路，然后參照4.5.1節(jié)（STM32F103RCT6芯片焊接方法）將準(zhǔn)備好的STM32F103RCT6芯片焊接到U1所指示的位置。注意，STM32F103RCT6芯片的1號引腳務(wù)必與電路板上的1號引腳對應(yīng)，切勿將芯片方向焊錯(cuò)。

驗(yàn)證方法：使用萬用表測試STM32芯片各相鄰引腳之間無短路，芯片引腳與焊盤之間沒有虛焊。由于STM32芯片的絕大多數(shù)引腳都被引到排針上，因此，測試相鄰引腳之間是否短路可以通過檢測相對應(yīng)的焊盤之間是否短路進(jìn)行驗(yàn)證。虛焊可以通過測試芯片引腳與對應(yīng)的排針上的焊盤是否短路進(jìn)行驗(yàn)證。這一步非常關(guān)鍵，盡管煩瑣，但是絕不能疏忽。如果這一步?jīng)]有達(dá)標(biāo)，則后續(xù)焊接工作將無法開展。STM32核心板分步焊接44.2焊接第二步

焊接的元器件號：U2、C16、D1、C17、C18、L2、C19、PWR、R9、R7、R8、J4。焊接第二步完成后的效果圖如圖4-3(a)所示，上電后的效果圖如圖4-3(b)所示。

焊接說明：將上述元器件號對應(yīng)的元器件依次焊接到電路板上。各元器件焊接方法可以參照4.5節(jié)的介紹。需要強(qiáng)調(diào)的是，每焊接完一個(gè)元器件，都用萬用表測試是否有短路現(xiàn)象，即測試5V、3.3V和GND三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互之間是否短路。此外，二極管(D1)和發(fā)光電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)二極管(PWR)都是有方向的，切勿將方向焊反，通信-下載模塊接口(J4)的缺口應(yīng)朝外。

驗(yàn)證方法：在上電之前，首先檢查5V、3.3V和GND三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互之間是否短路。確認(rèn)沒有短路，再使用通信-下載模塊對STM32核心板供電。供電后，使用萬用表的電壓擋檢測5V和3.3V測試點(diǎn)的電壓是否正常。STM32核心板的電源指示燈(PWR)應(yīng)為紅色點(diǎn)亮狀態(tài)。STM32核心板分步焊接4STM32核心板分步焊接44.3焊接第三步

焊接的元器件號：R6、R14、R15、R20、R21、LED1、LED2、Y1、C11、C12、L1、RST、C13、R13。焊接第三步完成后的效果圖如圖4-4(a)所示，上電后的效果圖如圖4-4(b)所示。

焊接說明：將上述元器件號對應(yīng)的元器件依次焊接到電路板上。各元器件的焊接方法可以參照4.5節(jié)的介紹。每焊接完一個(gè)元器件，都用萬用表測試是否有短路現(xiàn)象，即測試5V、3.3V和GND三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互之間有沒有短路。此外，發(fā)光二極管(LED1、LED2)是有方向的，切勿將方向焊反。

驗(yàn)證方法：在上電之前，首先檢查5V、3.3V和GND三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互之間是否短路。確認(rèn)沒有發(fā)生短路，再使用通信-下載模塊對$TM32核心板供電。供電后，使用萬用表的電壓擋檢測5V和3.3V的測試點(diǎn)的電壓是否正常，STM32核心板的電源指示燈(PWR)應(yīng)為紅色點(diǎn)亮狀態(tài)。然后，使用mcuisp軟件將STM32KeilPrj..hex下載到STM32芯片。正常狀態(tài)是程序下載后，電路板上的藍(lán)燈和綠燈交替閃爍，串口能正常向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。下載程序和查看串口發(fā)送數(shù)據(jù)的方法可以參照3.4節(jié)的介紹。STM32核心板分步焊接4STM32核心板分步焊接44.4焊接第四步

焊接的元器件號：C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C14、C15、Y2、R16、R17、R18、R19、J7.焊接第四步完成后的效果圖如圖4-5(a)所示，上電后的效果圖如圖4-5(b)所示。焊接說明：將上述元器件號對應(yīng)的元器件依次焊接到電路板上。各元器件的焊接方法可參見4.5節(jié)。每焊接完一個(gè)元器件，都用萬用表測試是否有短路現(xiàn)象，即測試5V、3.3V和GND三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互之間是否短路。驗(yàn)證方法：在上電之前，首先檢查5V、3.3V和GND三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互之間是否短路。確認(rèn)沒有發(fā)生短路，再使用通信-下載模塊對STM32核心板供電。供電后，使用萬用表的電壓擋檢測5V和3.3V的測試點(diǎn)的電壓是否正常。STM32核心板的電源指示燈(PWR)應(yīng)為紅色點(diǎn)亮狀態(tài)，電路板上的藍(lán)燈和綠燈應(yīng)交替閃爍，串口能正常向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，OLED能夠正常顯示日期和時(shí)間。STM32核心板分步焊接4STM32核心板分步焊接44.5焊接第五步

焊接的元器件號：5.焊接的元器件號：C8、C9、C10、R10、R11、R12、KEY1、KEY2、KEY3、R1、R2、R3、R4、R5、J8、J6、J1、J2、J3。焊接第五步完成后的效果圖如圖4-6(a)所示，上電后的效果圖如圖4-6(b)所示。

焊接說明：將上述元器件號對應(yīng)的元器件依次焊接到電路板上。各元器件的焊接方法可參見4.5節(jié)。每焊接完一個(gè)元器件，都用萬用表測試是否有短路現(xiàn)象，即測試5V、3.3V和GND三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互之間是否短路。注意，JTAG/SWD調(diào)試接口(J8)的缺口朝外，切勿將方向焊反。驗(yàn)證方法：焊接完第五步后，在上電之前，首先檢查5V、3.3V和GND三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互之間是否短路。確認(rèn)沒有出現(xiàn)短路現(xiàn)象，再使用通信-下載模塊對STM32核心板供電。供電后，使用萬用表的電壓擋檢測5V和3.3V的測試點(diǎn)的電壓是否正常。STM32核心板的電源指示燈(PWR)應(yīng)為紅色點(diǎn)亮狀態(tài)，電路板上的藍(lán)燈和綠燈應(yīng)交替閃爍，串口能正常向算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，OLED能夠正常顯示日期和時(shí)間?？梢詫T-Link連接到JTAG/SWD調(diào)試接口進(jìn)行程序下載。注意，將ST-Lik連接到JTAG/SWD調(diào)試接口進(jìn)行程序下載的方法可參見3.7節(jié)。STM32核心板分步焊接45元器件焊接方法詳解元器件焊接方法詳解5STM32核心板使用到的元器件有24種，讀者只需要掌握其中8類有代表性的元器件的焊接方法即可，這8類元器件的焊接方法幾乎覆蓋了所有元器件的焊接方法。

這8類元器件包括：STM32F103RCT6芯片、貼片電阻（電容）、發(fā)光二極管、肖特基二極管、低壓差線性穩(wěn)壓電源芯片、晶振、貼片輕觸開關(guān)、直插元器件。如果按封裝來分，24種元器件還可以分為兩類：直插元器件和貼片元器件。STM32核心板上的絕大多數(shù)元器件都是貼片元器件，只有不得已才使用直插元器件。這是因?yàn)橘N片元器件相對于直插元器件主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)貼片元器件體積小、重量輕，容易保存和郵寄，易于自動化加工；(2)貼片元器件比直插元器件容易焊接和拆卸；(3)貼片元器件的引入大大提高了電路的穩(wěn)定性和可靠性，對于生產(chǎn)來說也就是提高了產(chǎn)品的良率。

因此，STM32核心板上凡是能使用貼片封裝的，通常不會使用直插元器件。同時(shí)，也建議讀者在后續(xù)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)盡可能選用貼片元器件。元器件焊接方法詳解55.1STM32F103RCT6芯片焊接方法STM32核心板上最難焊接的當(dāng)屬封裝為LQFP64的STM32F103RCT6芯片。對于剛剛接觸焊接的人來說，引腳密集的芯片會讓人感到頭痛，尤其是這種LQFP封裝的芯片，因?yàn)檫@種芯片的相鄰引腳間距常常只有0.5mm或0.8mm。實(shí)際上，只要掌握了焊接技巧，這種芯片相對于以往的直插元器件(如DP40)焊接起來會更加簡單、容易。對于焊接貼片元器件來說，元器件的固定非常重要。有兩種常用的元器件固定方法，單腳固定法和多腳固定法。像電阻、電容、二極管和輕觸開關(guān)等引腳數(shù)為2~5個(gè)的元器件常常采用單腳固定法。而多引腳且引腳密集的元器件（如各種芯片）則建議采用多腳固定法。此外，焊接時(shí)要注意控制時(shí)間，不能太長也不能太短，一般在1~4s內(nèi)完成焊接。時(shí)間過長容易損壞元器件，時(shí)間太短則焊錫不能充分熔化，造成焊點(diǎn)不光滑、有毛刺、不牢固，也可能出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。元器件焊接方法詳解5焊接STM32F103RCT6芯片所采用的就是多腳固定法。

下面詳細(xì)介紹如何焊接STM32F103RCT6芯片。

(1)往STM32F103RCT6芯片封裝的所有焊盤上涂一層薄薄的錫，如圖4-7所示。元器件焊接方法詳解5

(2)將STM32F103RCT6芯片放置在STM32電路板的U1位置，如圖4-8所示，在放置時(shí)務(wù)必確保芯片上的圓點(diǎn)與電路板上絲印的圓點(diǎn)同向，而且放置時(shí)芯片的引腳要與電路板上的焊盤一一對齊，這兩點(diǎn)非常重要。芯片放置好后用鑷子或手指輕輕壓住以防芯片移動。元器件焊接方法詳解5

(3)用電烙鐵的斜刀口輕壓一邊的引腳，把錫熔掉從而將引腳和焊盤焊在一起，如圖4-9所示。要注意在焊接第一個(gè)邊的時(shí)候，務(wù)必將芯片緊緊壓住以防止芯片移動。再以同樣的方法焊接其余三邊的引腳。元器件焊接方法詳解5

(4)STM32F103RCT6芯片焊完之后，還有很重要的一步，就是用萬用表檢測64個(gè)引腳之間是否存在短路，以及每個(gè)引腳是否與對應(yīng)的焊盤虛焊。

短路主要是由于相鄰引腳之間的錫渣把引腳連在一起所導(dǎo)致的。檢測短路前，先將萬用表旋到短路檢測擋，然后將紅、黑表筆分別放在STM32F103RCT6芯片兩個(gè)相鄰的引腳上，如果萬用表發(fā)出蜂鳴聲，則表明兩個(gè)引腳短路。

虛焊是由于引腳和焊盤沒有焊在一起所導(dǎo)致的。將紅、黑表筆分別放在引腳和對應(yīng)的焊盤上，如果蜂鳴器不響，則說明該引腳和焊盤沒有焊在一起，即虛焊，需要補(bǔ)錫。

(5)清除多余的焊錫。清除多余的焊錫有兩種方法：吸錫帶吸錫法和電烙鐵吸錫法。①吸錫帶吸錫法：在吸錫帶上添加適量的助焊劑（松香），然后用鑷子夾住吸錫帶緊貼焊盤，把干凈的電烙鐵頭放在吸錫帶上，待焊錫被吸入吸錫帶中時(shí)，再將電烙鐵頭和吸錫帶同時(shí)撤離焊盤。如果吸錫帶粘在了焊盤上，千萬不要用力拉扯吸錫帶，因?yàn)閺?qiáng)行拉扯會導(dǎo)致焊盤脫落或?qū)⒁_扯歪。正確的處理方法是重新用電烙鐵頭加熱后，再輕拉吸錫帶使其順利脫離焊盤。②電烙鐵吸錫法：在需要清除焊錫的焊盤上添加適量的松香，然后用干凈的電烙鐵把錫渣熔解后將其一點(diǎn)點(diǎn)地吸附到電烙鐵上，再用濕潤的海綿把電烙鐵上的錫渣擦拭干凈，重復(fù)上述操作直到把多余的焊錫清除干凈為止。元器件焊接方法詳解55.2貼片電阻（電容）焊接方法本書中貼片電阻（電容）的焊接采用單腳固定法。下面詳細(xì)說明如何焊接貼片電阻。

(1)先往貼片電阻的一個(gè)焊盤上加適量的錫，如圖4-10所示。元器件焊接方法詳解5

(2)使用電烙鐵頭把(1)中的錫熔掉，用鑷子夾住電阻，輕輕將電阻的一個(gè)引腳推入熔解的焊錫中，時(shí)間約為3~5s,如圖4-11(a)所示。然后移開電烙鐵，此時(shí)電阻的一個(gè)引腳已經(jīng)固定好，如圖4-11(b)所示。如果電阻的位置偏了，則把錫熔掉，重新調(diào)整位置。元器件焊接方法詳解5

(3)如圖4-12(a)所示，用同樣的方法焊接電阻的另一個(gè)引腳。注意，加錫要快，焊點(diǎn)要飽滿、光滑、無毛刺。焊接完第二個(gè)引腳后的效果圖如圖4-12(b)所示。焊接完成后，測試電阻兩個(gè)引腳之間是否短路，再測試電阻引腳與焊盤之間是否虛焊。元器件焊接方法詳解55.3發(fā)光二極管(LED)焊接方法與焊接貼片電阻（電容）的方法類似，焊接發(fā)光二極管(LED)采用的也是單腳固定法。下面詳細(xì)介紹如何焊接發(fā)光二極管。

(1)發(fā)光二極管和電阻（電容）不同，電阻（電容）沒有極性，而發(fā)光二極管有極性。首先往發(fā)光二極管的正極所在的焊盤上加適量的錫，如圖4-13所示元器件焊接方法詳解5

(2)使用電烙鐵頭把(1)中的錫熔掉，用鑷子夾住發(fā)光二極管，輕輕將發(fā)光二極管的正極（綠色的一端為負(fù)極，非綠色一端為正極）引腳推入熔解的焊錫中，時(shí)間約為3~5s,然后移開電烙鐵，此時(shí)發(fā)光二極管的正極引腳已經(jīng)固定好，如圖4-14所示。需要注意的是，電烙鐵頭不可碰及貼片LED燈珠膠體，以免高溫?fù)p壞LED燈珠。元器件焊接方法詳解5

(3)用同樣的方法焊接發(fā)光二極管的負(fù)極引腳，如圖4-15所示。焊接完后檢查發(fā)光二極管的方向是否正確，并測試是否存在短路和虛焊現(xiàn)象。元器件焊接方法詳解55.4肖特基二極管(SS210)焊接方法焊接肖特基二極管(SS210)仍采用單腳固定法，在焊接時(shí)也要注意極性。下面詳細(xì)介紹如何焊接肖特基二極管(SS210)。

(1)肖特基二極管也有極性。首先往肖特基二極管的負(fù)極所在的焊盤上加適量的錫，如圖4-16所示。元器件焊接方法詳解5

(2)使用電烙鐵頭把(1)中的錫熔掉，用鑷子夾住肖特基二極管，輕輕將負(fù)極（有豎向線條的一端為負(fù)極）引腳推入熔解的焊錫中，時(shí)間約為3~5s,然后移開電烙鐵，此時(shí)肖特基二極管的負(fù)極引腳已經(jīng)固定好，如圖4-17所示。元器件焊接方法詳解5

(3)用同樣的方法焊接正極，如圖4-18所示。焊接完后檢查肖特基二極管的方向是否正確，并測試是否存在短路和虛焊現(xiàn)象。元器件焊接方法詳解55.5低壓差線性穩(wěn)壓芯片(AMS1117)焊接方法

STM32核心板上的低壓差線性穩(wěn)壓芯片(AMS1117)有4個(gè)引腳，焊接采用的同樣是單腳固定法。下面詳細(xì)介紹焊接低壓差線性穩(wěn)壓芯片(AMS1117)的方法。

(1)先往低壓差線性穩(wěn)壓芯片(AMS1117)的最大引腳所對應(yīng)的焊盤上加適量的錫，再用鑷子夾住芯片，輕輕將最大引腳推入熔解的焊錫中，時(shí)間約為3~5s,然后移開電烙鐵，此時(shí)芯片最大的引腳已經(jīng)固定好，如圖4-19所示。元器件焊接方法詳解5

(2)向其余3個(gè)引腳分別加錫，如圖4-20所示。焊接完后測試是否存在短路和虛焊現(xiàn)象。元器件焊接方法詳解5

STM32核心板上有兩個(gè)晶振，分別是尺寸大一點(diǎn)的8MHz晶振(Y1)和尺寸小一點(diǎn)的32.7568kHz晶振(Y2),這兩個(gè)晶振都只有2個(gè)引腳，焊接時(shí)采用單腳固定法。由于兩種晶振的焊接方式一樣，下面以8MHz晶振為例介紹焊接方法。

(1)先往其中一個(gè)焊盤上加適量的錫，如圖4-21所示。這兩個(gè)晶振都沒有正負(fù)極之分。5.6晶振焊接方法元器件焊接方法詳解5

(2)使用電烙鐵頭把(1)中的錫熔掉，用鑷子夾住晶振，輕輕將晶振的一個(gè)引腳推入熔解的焊錫中，時(shí)間約為3~5s,然后移開電烙鐵，此時(shí)晶振的一個(gè)引腳已經(jīng)固定好，如圖4-22所示。元器件焊接方法詳解5

(3)用同樣的方法焊接晶振的另一個(gè)引腳，如圖4-23所示。焊接完后，測試晶振是否存在短路和虛焊現(xiàn)象。元器件焊接方法詳解5

STM32核心板的底部有三個(gè)輕觸開關(guān)(KEY1、KEY2、KEY3),這種輕觸開關(guān)只有4個(gè)引腳，焊接時(shí)采用單腳固定法。下面詳細(xì)介紹4腳貼片輕觸開關(guān)的焊接方法。

(1)先往其中一個(gè)焊盤上加適量的錫，如圖4-24所示。5.7貼片輕觸開關(guān)焊接方法元器件焊接方法詳解5

(2)如圖4-25(a)所示，使用電烙鐵頭把(1)中的錫熔解，用鑷子夾住輕觸開關(guān)，輕輕將輕觸開關(guān)的一個(gè)引腳推入熔解的焊錫中，時(shí)間約為3~5$，然后移開電烙鐵，此時(shí)輕觸開關(guān)的一個(gè)引腳已經(jīng)固定好，如圖4-25(b)所示。元器件焊接方法詳解5

(3)繼續(xù)焊接其余3個(gè)引腳，如圖4-26所示。焊接完后測試是否存在短路和虛焊現(xiàn)象。元器件焊接方法詳解5

STM32核心板上的絕大多數(shù)元器件都是貼片封裝，但是也有一些元器件，如排針、插座等，屬于直插封裝。直插封裝的焊接步驟如下：按照電路板上的編號，將直插元器件插入對應(yīng)的位置，有方向和極性的元器件要注意不要插錯(cuò)；直插元器件定位完成后，再將電路板反過來放置，用電烙鐵給其中一個(gè)焊盤上錫，焊接對應(yīng)的引腳；重復(fù)以上步驟焊接其余引腳。下面介紹如何焊接2腳排針。

(1)在STM32核心板上找到編號J6,將2腳排針插人對應(yīng)的位置，注意將短針插入電路板中，如圖4-27所示。5.8直插元器件焊接方法元器件焊接方法詳解5

(2)將電路板反過來放置，用電烙鐵給其中一個(gè)焊盤加錫，如圖4-28所示。元器件焊接方法詳解5

(3)用同樣的方法焊接另一個(gè)引腳，如圖4-29所示。焊接完后測試是否存在短路和虛焊現(xiàn)象。6本章任務(wù)本章任務(wù)6學(xué)習(xí)完本章后，應(yīng)能熟練使用焊接工具，完成至少一塊STM32核心板的焊接，并驗(yàn)證通過。感謝觀看，再見！電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材·卓越工程師培養(yǎng)系列CadenceAllegro軟件介紹第五章電路設(shè)計(jì)與制作實(shí)用教程(Allegro版)普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材·卓越工程師培養(yǎng)系列1PCB設(shè)計(jì)軟件介紹PCB設(shè)計(jì)軟件介紹1PCB設(shè)計(jì)軟件，一般都包含原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)兩大部分。PCB產(chǎn)業(yè)發(fā)展到目前為止經(jīng)歷了許多變革。從開始的眾家廠商在自己擅長的領(lǐng)域發(fā)展，到后期不斷地修改和完善，或優(yōu)存劣汰、或收購兼并、或強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，如今在國內(nèi)被人們熟知的PCB設(shè)計(jì)軟件廠商主要有Altium、Ca-dence和Mentor，它們出品的PCB設(shè)計(jì)軟件分別是AltiumDesigner、CadenceAllegro和PADS。CadenceAllegroPADSAltiumDesigner也就是以前的Protel,在人性化方面做得較好，上手也比較容易，但是AltiumDesigner對系統(tǒng)配置要求較高，運(yùn)行時(shí)占用太多系統(tǒng)資源，布線時(shí)有時(shí)不夠流暢，對于復(fù)雜的高速多層板設(shè)計(jì)，效率較低