任务1.2 初识开发板硬件电路

本书使用的开发板由核心板和扩展板组成，核心板上的微控制器是ST公司的采用Cortex-M4内核的STM32F407ZGT6，在使用开发板时可通过SWD方式对程序进行调试和下载。

扩展板提供了常用的模块，包括按键、LED、采用SPI接口的显示屏、采用I2C总线接口的OLED等模块，并把核心板的GPIO接口都连接到了扩展板，方便读者进行嵌入式开发实验。

1.2.1 核心板的电路原理图

核心板的电路原理图如图1-13所示，核心板的实物图如图1-14所示。

1.电源模块的电路原理图

STM32F4系列微控制器的工作电压为1.8～3.6 V，核心板的电源电路原理图如图1-15所示。电源模块先通过USB接口获取5 V的电压，再通过LM1117-3.3生成稳定的3.3 V电压。当系统供电后，电源指示灯被点亮，提示系统处于供电状态。

2.外部复位模块的电路原理图

由于STM32F4系列微处理器有完善的内部复位电路，因此其外部复位电路就特别简单，只需要使用阻容复位方式即可。系统复位模块的电路原理图如图1-16所示。

3.时钟模块的电路原理图

STM32F4系列微控制器既可以使用外部晶振或外部时钟源，经过或不经过内部PLL为系统提供参考时钟；也可以使用内部RC振荡器，经过或不经过内部PLL为系统提供参考时钟。外部晶振的频率为4～16 MHz，可以为系统提供精确的参考时钟。

本书使用的核心板通过8 MHz的高速外部晶振为系统提供精确的参考时钟；通过32.768 kHz的低速外部晶振作为RTC的时钟源，连接到芯片的PC14、PC15引脚。高速外部晶振和低速外部晶振的电路原理图如图1-17和图1-18所示。

4.下载电路模块的电路原理图

本书使用的核心板集成了下载电路模块，分别采用JTAG接口（其电路原理图如图1-19所示）和SWD接口（其电路原理图如图1-20所示），支持多种下载方式。

5.启动模式

STM32F4系列微控制器的不同下载方式对应的启动模式也不同，表1-2给出了三种不同的启动模式。

第一种启动模式是最常用的，即通过用户Flash启动，正常工作就是通过这种启动模式启动的，STM32F4系列微控制器的Flash可以擦除10万次。

第二种启动方式是系统存储器启动方式，即我们常说的串口下载方式。不建议用户使用这种启动模式，因为其速度比较慢。STM32F4系列微控制器中自带的BootLoader就是这种启动方式。如果出现程序或硬件错误，则可以切换到系统存储器启动模式，在该模式下重新烧写Flash即可恢复正常工作。

第三种启动方式是STM32F4系列微控制器中内嵌的SRAM启动模式，该模式用于调试代码。

当BOOT0为0时，程序在下载后可以直接运行；当BOOT0为1时，可以通过USART下载程序，必须将BOOT0重新设置为0后程序才能正常运行。

启动模块的电路原理图如图1-21所示，该电路的BOOT0和BOOT1都接地，因此使用的是第一种启动模式。

1.2.2 扩展板的电路原理图

扩展板的电路原理图如图1-22所示。

1.键盘和LED模块的电路原理图

本书使用的扩展板有8个按键和8个LED，分别为S1～S8和D1～D8，如图1-23所示。由于按键一端接GND，当按键按下时I/O口的电平是低电平，因此在设置按键时需要将连接按键的I/O口的设置为上拉模式。LED显示电路可以让初学者按照自己的设置方式来实现不同的效果，这样有利于初学者设计自己喜欢的效果，更容易掌握GPIO的使用方法。

2.I2C接口的电路原理图

STM32F4系列微控制器有3个I2C接口，这3个I2C接口都能配置成100 kHz的标准模式和400 kHz的高速通信模式。本书使用的扩展板集成了具有I2C接口的OLED，可以通过I2C接口实现数据的读/写等操作。I2C接口的电路原理图如图1-24所示。

3.SPI接口的电路原理图

STM32F4系列微控制器有3个SPI接口，最高工作频率可以达到42 MHz。扩展板可以通过SPI接口来控制TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）显示屏的显示。SPI接口的电路原理图如图1-25所示，通过拨码开关可以选择使用SPI接口或I2C接口。