[测评nucleo开发板f413zh]第3篇数据手册之特性与原理图

机器人爱好者1991

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[测评nucleo开发板f413zh]第3篇数据手册之特性与原理图

一、简介

        本次申请到的是STM32 Nucleo-144通用开发板，它可以适配NUCLEO-F207ZG、NUCLEO-F303ZE、NUCLEO-F412ZG、NUCLEO-F413ZH、NUCLEO-F429ZI、NUCLEO-F446ZE、NUCLEO-F722ZE、NUCLEO-F746ZG、NUCLEO-F767ZI和NUCLEO-H743ZI等多种型号。本次申请的开发板是NUCLEO-F413ZH，除了集成NUCLEO-F413ZH的功能外，板子上还有一个自带的ST-LINK下载器，集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器，Zio连接器扩展了Arduino Uno V3的连接功能，morpho扩展Nucleo开发板的各种接口。

       ST公司的Nucleo-F413ZH是一款基于STM32F413ZH微控制器的开发板。它提供了丰富的硬件资源和功能，适用于嵌入式系统开发和原型设计。以下是该开发板的一些主要特点和规格：

1. 微控制器：STM32F413ZH微控制器，具有ARM Cortex-M4内核，时钟速度最高可达100 MHz。
2. 存储：具有1MB的Flash存储器和320KB的RAM。
3. 外设：包括多个通用定时器、串口通信接口、SPI、I2C、ADC等丰富的外设。
4. 连接性：具备USB、CAN、以太网、SDIO、USART等通信接口，便于连接其他设备和外部模块。
5. Arduino兼容性：支持Arduino连接，方便使用Arduino扩展模块进行原型设计。
6. ST morpho连接：可通过ST morpho扩展连接器扩展功能和外设。
7. 集成ST-LINK调试器/编程器：内置ST-LINK/V2-1，可用于调试和烧录程序。
8. 丰富的示例代码和文档：ST提供了丰富的示例代码和文档，帮助开发者快速上手和开发应用。

二、官网资料

       官网地址www.st.com提供了一些资料，包括但不限于产品概述、供下载的pdf资料、开发的工具与软件等。

三、硬件布局和配置

       这部分参考了官网的数据手册。板子采用的是144引脚的LQFP封装，包括STM32芯片及其外围元器件，包括ST-LINK下载器、主控、电源、LED、USB、Zio连接器、morpho连接器等。在硬件的布局上，ST-link下载器和其他元器件虽说在一个板子上，但是可以通过切割的方式，将一个板子分离成两个。

3.1 ST-link下载器

       板子支持板载下载器和外部下载器下载程序，是由CN4来进行控制的。当两个CN4的跳线帽接通的时候，选择的是板载下载器；当两个CN4的跳线帽均断开的时候，选择的是外部下载器。我的stm32cubeide在安装的时候，自动安装了ST-LINK的驱动。当插入电脑的时候，是可以看到一个stlink的虚拟串口设备的。另外，我在使用板载下载器的时候，对stlink的驱动进行了升级。

另外，这个板子的ST-LINK的芯片是stm32f103c8t6，有时间再对ST-LINK的电路进行详细的学习。

3.2电源

       JP3是一个2X3的排针，246引脚分别连接着E5V、U5V和VIN_5V，135引脚电气上是连接在一起的。竖着的短接帽只能三选一，使得E5V、U5V和VIN_5V的其中一路变成+5V，+5V经过LD39050PU333R稳压成+3V3。+3V3又直接变成+3V3_PER。+3V3只有经过P5的短接，才能变成VDD。

       外部供电VIN。VIN经过LD1117S50TR稳压成VIN_5V，VIN的来源是CN8的15引脚和CN11的24引脚，属于输入引脚。电压范围7-12V，最大电流800mA。当然，输入电流和输入电压也有关系。当VIN=7V时，输入电流可以等于800mA，当VIN=9-12V时，输入电流可以等于250mA。

       外部供电E5V。CN11的6号引脚，这个没有经过稳压芯片，输入电压范围4.75-5.25V，最大电流是500mA。

       来自ST-LINK的U5V供电。从原理图上看，U5V是CN1的VBUS直接输出的。在U4的ST890CDR上，12和67引脚之间的SB1是Open状态，也就是说ST890CDR电源负载开关在控制输入的电流。ST890CDR是意法半导体（STMicroelectronics）制造的一款高栅极驱动器电源开关限流芯片，简单看了一下数据手册，8号引脚是低电平的时候，LD5会亮起，故障表现为温度过高或者电流过大；67引脚是输出引脚；3号引脚是开关，低电平有效。

       +3.3V。当ST-Link的板子被掰掉，或者SB3变成Open而且SB111(NRST中间通过SB111和T_NRST连接)变成Closed。此时，由CN8的引脚7或者CN 11的16引脚输入，输入电压的范围是3-3.6V。

3.3 LED

       led的数目还是比较多的。

       Led1，用户指示灯。根据电路图，要是使用默认的Zio接口的话，PB0与SB120-Closed状态连接led1。要是使用PA5，就设置SB120-Open和SB199-Closed。TSV631AILT是ST/意法半导体的运算放大器，当PB0输出高电平的时候，LD1就亮，显示为绿色。       

       Led2，用户指示灯。连接到PB7，显示为蓝色。       

       Led3，用户指示灯。连接到PB14，显示为红色。

       LD4，ST-link的通信状态指示灯。从电路图上看到，灯有两种颜色，红色Red和绿色Green，控制颜色的引脚是LED_STLINK。估计橙色是由两种颜色交叠出来的，有空去尝试一下。不同的显示颜色和交替频率会有多种指代，这里就不再赘述。

       LD5，USB电源指示灯。LD5亮起之后，就表示板载功耗大于500ma，需要选择外部电源供电。ST890CDR的8号引脚FAULT连接led的负极，led的正极由USB_5V供电。

       LD6，绿色的LED。表示+5V已经有电，JP3的跳接帽负责选择外部E5V、U5V或者VIN。其中，U5V表示USB5V，来自于ST-link。E5V和VIN是从Morpho和Zio连接器输入的。CN8上的引脚9显示+5V是输出。

       LD7和LD8。控制LD8开关的三极管，再接收到VBUS的或者STMPS2151STR的OUT引脚的输出，都可以亮起。对于LD7，是低电平点亮。LD7的负极连接着的是PG7，符号是USB OverCurrent，USB过电流。

3.4 按钮

       B1用户按钮，默认连接到PC13，SB173的状态是Closed，SB180是Open。它和PA0之间有个Usr But的电气符号，当SB173是Open，SB180 Closed的时候，就拥有了Wake Up的唤醒功能。

       B2，直接连接到25号引脚，NRST，用于reset STM32控制器。

3.5 JP5(IDD)

       我看到电路图上的JP5的一端是VDD的符号标签，数据手册上写的IDD，这里先存疑一下。JP5短接后，+3V3流向VDD，VDD又连接着单片机的通电。

       第二个功能就是JP5的两端，连接电流表的两根表笔，测STM的工作电流。

3.6 USBOTG

       CN13的Micro AB连机器，没有见过这样的接口。CN13跟电脑和U12 STMPS2151STR电源开关连接，支持USB OTG功能。注意的是，CN13是不能供电的，要注意安全，板子先上电，再把CN13和电脑连接。

3.7 锡短路

       SBxxx是Solder Bridges的缩写，我看翻译是锡短路、焊接桥、 焊桥等等的意思，以前只知道0欧姆电阻，涨知识了。各个SBxxx的具体功能，需要在电路图上去查看，这里不再列举。

3.8连接器

       Zio连接器对Arduino V3的支持，包括CN7、CN8、CN9、CN10。我这里没有V3的板子，注意事项也没有详细的阅读。不过数据手册的6.14的图表，对引脚的名称、信号名称、对应的STM32单独型号的引脚机器作用，做了详细的解释。

       morpho连接器，默认没有焊接排针的，由CN11和CN12组成。所有电源和引脚信号都在这上面引出了，可以扩展Nucleo开发板的功能，可以连接各种扩展板、传感器和其他模块来实现更多的功能和应用。

3.9 网口

       这个板子没有网口，不赘述。

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stm32-nucleo144的数据手册

lugl4313820

楼主在这里介绍得非常详细，非常用心呀！

机器人爱好者1991

lugl4313820 发表于 2023-9-15 18:39 楼主在这里介绍得非常详细，非常用心呀！

谢谢关注，谢谢您的肯定，一起交流。