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超大型多功能吊装装备的嵌入式智能前端硬件设计(9)
基于Cortex-M3处理器内核的STM32系列芯片按性能分成两个不同的系列:STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。根据功能需求在本文中我们选用STM32F103“增强型”系列。增强型STM32F103的功能特点如下[17]:
(1)内核:ARM 32位的Cortex-M3 CPU最高工作频率72MHz,0等待周期的存储器。
(2)存储器:具有从32K 字节至128K字节的闪存程序存储器以及从6K字节至20K 字节的SRAM。
(3)时钟:内嵌4至16MHz高速晶体振荡器 、经出厂调校的8MHz 的RC振荡器、40kHz 的RC振荡器 、PLL供应CPU时钟、带校准功能的32kHz RTC振荡器。
(4)DMA:具有7通道DMA控制器,支持的外设:定时器、ADC、SPI、I2C 和USART。
(5)多达80个快速I/O口: 26/37/51/80个多功能双向5V兼容的I/O 口,所有I/O口可以映像到16个外部中断。
(6)多达7个定时器:3个16位定时器,一个6 位6通道高级控制定时器,2个看门狗定时器(独立的和窗口型的),一个系统时间定时器。
(7)多达9个通信接口:2个I2C 接口,3个USART接口,2个SPI同步串行接口,CAN 接口(2.0B 主动),USB 2.0全速接口。
(8)STM32F103xx增强型系列能够工作于-40°C 至+105°C的温度范围,供电电压2.0V 至3.6V ,一系列的省电模式保证了其低功耗应用的要求。
完整的STM32F103xx增强型系列产品包括从36脚至100 脚的五种不同封装形式;根据不同的封装形式,器件中的外设配置不尽相同。在本文的设计当中,考虑到所需功能较多,连接到芯片的外设也相对较多,同时还考虑到以后的扩展性,所以需要较多的引脚。因此选用100引脚封装的STM32F103Vx型号芯片,以满足开发设计的需要。
在本文的设计中选用的具体型号为STM32F103的芯片(其封装见图3.2)。
3.3.2 电源模块
整个嵌入式单元需要5V直流电源驱动外设,以及3.3V直流电源驱动主芯片。对于5V直流电源我们选用电源适配器将220V交流电源转化为所需的5V直流电源;对于STM32芯片,该设备要求2.0V到3.6V的操作电压(VDD)。当VDD关闭
图3.2 STM32F103 100引脚封装
或电压过低时,实时时钟(RTC)和备用寄存器可以从VBAT电压获得能量,从而保证了系统的可靠性。
首先是对芯片稳定供能的VDD是由AMS1117-3.3电压转换芯片将输入系统的5V电压转换为3.3V工作电压输出,输入输出端接47uF的钽制电容以吸收电压不稳定部分,使输出的电压平滑。具体原理图见图3.3 。
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