【2月DIY】STM32F7开发板自己造

cruelfox

【2月DIY】STM32F7开发板自己造 [复制链接]

 

　　我去年就想自己造个144脚STM32F7+SDRAM的板子了，针对音频处理算法开发。虽然在任性DIY活动中已经获得了一块强大的F746G-Disco，从功能上差不多是满足了我的需求，但灵活性还是不够。或者说，带的东西过于多了又显得浪费。春节假期间用了几天时间，终于把我自己设计的F7板子设计好了。
　　依旧是用Eagle免费版画的图和布线，依旧是两层PCB. 我没有把握这个板子上SDRAM能不能跑通，和8层PCB的F746G-Disco相比，板子的电气性能差太多。只能等板子做回来以后调试再检验。电路图就是围绕着STM32, SDRAM为重心的，再加了一片QuadSPI的Flash ROM，剩下就是IO口按功能编组，和我需要的光纤输入输出了。高速USB口因为ULPI需要的线太难加上去了就舍弃掉，对我来说也不是很需要做到这个板子上。SDMMC因为使用到PC9这个脚，和I2S_CKIN功能冲突了也被迫丢弃。以太网、TFT都没考虑，一则暂时没经历搞，二则板子能不能跑起来已经不确定了，多个香炉多个鬼么……

　　最终的元件摆放是这样子的：为了缩短STM32和SDRAM之间的连线，就把SDRAM放在MCU的背面去了。走等长的蛇形线？我根本没经验，这个软件也没这个功能，两层板已经布得我头都要炸了。
　　好歹最后还是连通了，尽管MCU下面大面积铺地不可能——地被走线割裂得支离破碎。丝印的设计我这次采用了新的标法：在功能为主的引出I/O口处，比如I2S连接，就在PCB正面标引脚功能，方便插线。而在PCB背面，同时也把GPIO引脚名也标上，这样在写程序的时候好查，不用再对照线路图或设计文档。

　　PCB图：黄色标出的是3.3V VDD
　　顶层，红色，GND加亮，梅红色的那几小块GND是经过过孔才和其他GND连起来的，没有在顶层直接连到周围一圈GND。


　　底层，蓝色，GND加亮，浅蓝色的那几小块GND是经过过孔才和其他GND连起来的，没有在底层直接连到周围一圈GND。


　　已经投出去制板，等回来焊了调才知道SDRAM究竟在这两层板上能运行得怎样。

==== 分割线 =========

　　PCB打样回来了，比预计慢了几天。马马乎乎，丝印做得偏了一点。



　　请主角出场了：比板子还贵的 STM32F746ZET6


　　开焊，有一段时间没焊这么多腿的芯片了，手生了……加之是晚上光线不很好，颇费眼神。不过运气不错，没有发生严重的锡粘连现象。先把MCU搞定，其它能省先省。


　　背后焊一些去耦电容，SDRAM和它的去耦先空着。


　　焊到这个程度，简单测一下VDD GND没有短路，就准备上电测试了。拿一块STM32 Nucleo, 把SWD线和一个3.3V连出来，接到新板子上。用万用表监测一下电流。

电流稳定在10mA左右，应该没有大问题。然后，运行一下STM32 ST-Link Utility, 看SWD是否能找到STM32F746, OK. 下面就可以弄个程序测试运行了——焊个LED点个灯呀。

　　我对ST的F0和F4系列已经熟悉了，F7是第一次开发，得先熟悉一下memory map. 结果手册里找不到熟悉的图——主要是想知道不同启动模式下Flash, SRAM是如何映射的到0地址的（在F0, F4下面是BOOT0引脚选择影射Flash还是Bootloader），结果发现F7里面不是这么回事，没有这个映射了。在地址0处，是 ITCM-RAM, 而 Flash 有两个地址：0x08000000也就是和F0/F4一样的，但是是从AXIM接口访问；以及0x00200000，从ITCM接口访问。F7的总线比F4更复杂了：


　　呃，先不管了，就放个程序到SRAM里面去运行吧。

　　就拿以前F030的某个测试改来用了，因为Timer6貌似功能是一样的。把头文件、用到的引脚改一下。Makefile也挪用老工程的。编译：
/mnt/e/_make_/arm/stm32f746z/test# make
arm gcc -c -g -O2 -Wall -mcpu=cortex-m7 -mthumb -DSTM32F746xx -I../../ST -I../../CMSIS test.c
arm gcc -nostdlib -mcpu=cortex-m7 -mthumb -T ../STM32F746ZGTx_FLASH.ld test.o gpio_config.o startup_stm32f746xx.o -o test.elf -lc
startup_stm32f746xx.o: In function `LoopFillZerobss':
E:\_make_\arm\stm32f746z\test/startup_stm32f746xx.s:111: undefined reference to `SystemInit'
e:/arm-2014q3/bin/../lib/gcc/arm-none-eabi/4.8.4/../../../../arm-none-eabi/lib/armv7e-m\libc.a(lib_a-init.o): In function `__libc_init_array':
init.c:(.text.__libc_init_array+0x22): undefined reference to `_init'
collect2.exe: error: ld returned 1 exit status

　　这错是 ST原始的 startup_xxxx 那个汇编程序里面调用 SystemInit() 没有定义，因为我现在不打算用库，干脆就不管它了。启动脚本可以不用，反正现在还不用中断。于是直接Link:
/mnt/e/_make_/arm/stm32f746z/test# arm ld test.o gpio_config.o -o test.elf -entry=main -Ttext 0 -Tdata 0x20000000
把包含 main() 的目标文件 test.o 和包含 gpio_config() 的目标文件 gpio_config() 组成一个程序，以 main 为入口地址。并且把代码段指定为 0x0, 数据段指定为 0x20000000.  这两个地址都是SRAM.


　　然后生成HEX文件
/mnt/e/_make_/arm/stm32f746z/test# arm objcopy -O ihex test.elf test.hex

　　现在需要把 HEX 写到 0 地址的SRAM中去，我要用OpenOCD来干:
E:\OpenOCD\share\openocd\scripts>\OpenOCD\bin\openocd -f interface\stlink-v2-1.cfg -f target\stm32f7x.cfg
Open On-Chip Debugger 0.9.0 (2015-08-15-12:41)
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
     http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
Info : auto-selecting first available session transport "hla_swd". To override use 'transport select '.
Info : The selected transport took over low-level target control. The results might differ compared to plain JTAG/SWD
adapter speed: 2000 kHz
adapter_nsrst_delay: 100
srst_only separate srst_nogate srst_open_drain connect_deassert_srst
Info : Unable to match requested speed 2000 kHz, using 1800 kHz
Info : Unable to match requested speed 2000 kHz, using 1800 kHz
Info : clock speed 1800 kHz
Info : STLINK v2 JTAG v25 API v2 SWIM v14 VID 0x0483 PID 0x374B
Info : using stlink api v2
Info : Target voltage: 3.257482
Info : stm32f7x.cpu: hardware has 8 breakpoints, 4 watchpoints

用telnet 连本机的4444端口:
Open On-Chip Debugger
> halt
target state: halted
target halted due to debug-request, current mode: Handler HardFault
xPSR: 0x41000003 pc: 0x00000036 msp: 0x20000fa8
> load_image f:/test.hex
212 bytes written at address 0x00000000
downloaded 212 bytes in 0.000000s (inf KiB/s)
> reg sp 0x20001000
sp (/32): 0x20001000
> reg pc 0x1
pc (/32): 0x00000001
> resume
>

上面蓝色标出的是输入的命令，第一条是停止CPU的执行，然后载入HEX文件到内存，接着修改 SP 寄存器，设置一个可用的堆栈在SRAM中，再把 PC 改到要执行的程序的地址（我的程序从0开始执行），最后 resume 是恢复程序的执行，就从新的 PC 开始了。LED亮起来

　　因为初始化了GPIO，总电流比没有程序的状态减少。STM32F746的默认时钟是16MHz的HSI，这个电流对照手册属于合理范围。后面再把启动代码、GNU LD脚本准备一下，正儿八经下程序，然后测试SDRAM.

------------------- 更新 --------------------

SDRAM也焊上了，学习了若干知识后，终于可以读写SDRAM了。目前只是在默认的16MHz时钟下操作的，初步验证板子可用，至于高频下性能如何，我将在 "当STM32遇到SDRAM" 这个主题中分享。

此内容由EEWORLD论坛网友cruelfox原创，如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处

freebsder

点赞！难得见到一个用eagle的 两层板走这个东西出来确实显功夫。
8.02都出了居然已经归autodesk。
等长蛇线是这个吗？
http://v.youku.com/v_show/id_XMjQ4OTE3MTg2NA==.html

cruelfox

占楼，预留

电子微创意

DIY精神可嘉

飞鸿浩劫

这个芯片的包装，难道是样片

DavidZH

F7一片多少钱啊，赞赞赞

cruelfox

飞鸿浩劫 发表于 2017-2-15 10:43
这个芯片的包装，难道是样片

不是。这是武汉力源的包装盒。

cruelfox

DavidZH 发表于 2017-2-15 10:48
F7一片多少钱啊，赞赞赞

这款F746ZE我买的五十多RMB一片.
还买了款F765ZG就一片超过一百了……

Juggernaut

PCB可以多打几块给战友

大秦正声

厉害

浪迹天涯关小熙

厉害了，我的哥

lzmnsn

小编，请问PCB版去哪里造？可以告诉我渠道吗？

lzmnsn

小编，请问PCB版去哪里造？可以告诉我渠道吗？

ddllxxrr

eagle画完楼主是转GERBER文件给厂家还是直接给PCB文件呢？？？？

cruelfox

ddllxxrr 发表于 2017-2-15 16:10
eagle画完楼主是转GERBER文件给厂家还是直接给PCB文件呢？？？？

当然是给Gerber咯。
Eagle出Gerber很容易的。

suoma

不错，看后续动作

ddllxxrr

楼主难道用的是LINUX系统么？？？？怎么ARM命令都得自己键入呢？？？？

woody_chen

楼主NB，没用IDE，而用GCC。OpenOCD是调试器吗？

xiongpb

eagle7可以布蛇形等长线了

电子微创意

老司机啊，不用ide

cruelfox

ddllxxrr 发表于 2017-2-15 21:21
楼主难道用的是LINUX系统么？？？？怎么ARM命令都得自己键入呢？？？？

现在用的是WinXP, 下面也用了cygwin，所以有类似linux的shell环境。
arm是我自己写的一个小程序，用来简化 arm-none-eabi-gcc，arm-none-eabi-objdump 这样的调用，直接执行arm gcc 以及 arm objdump 就可以了。