Современные 32-разрядные ARM-микроконтроллеры серии STM32: отладочная плата Open746I-C Standart на основе STM32F746IGT6

Введение

Отладочная плата Open746I-C Standart создана на основе ARM Cortex-M7 микроконтроллера STM32F746IGT6 компании STMicroelectronics [1] и сочетает в себе массу возможностей для отладки программ с различной периферией.

Данное изделие конструктивно состоит из материнской платы и платы микроконтроллера Core746I. Отладочная плата поддерживает широкое функциональное расширение с использованием дочерних плат для специальных приложений.

Модульность и открытый дизайн делают эту отладочную плату идеальной для старта разработки приложений на основе микроконтроллеров семейства STM32.

Стоимость данного изделия на сегодняшний день составляет около $60.

Материнская плата

Материнская плата представляет собой печатную плату с установленными на ней разъёмами для внешних адаптеров и некоторых пассивных компонентов. Общий вид материнской платы с обозначением всех основных элементов, установленных на ней, представлен на рисунке 1.
Рис. 1. Общий вид материнской платы Open746I-C

Материнская плата имеет следующие компоненты:

Разъём платы микроконтроллера: для подключения модуля Core746I.
Интерфейс Arduino [2]: для подключения Arduino шилдов.
DCMI-интерфейс: для подключения видеокамеры.
8-bit FMC-интерфейс: для упрощения подключения такой периферии, как NandFlash.
ULPI-интерфейс: для подключения высокоскоростной (HS) USB-периферии (в STM32F746I интегрирован и контроллер USB HS без PHY).
LCD-интерфейс 1: для подключения 10,1″ LCD, 7″ LCD.
LCD-интерфейс 2: для подключения 4,3″ LCD.
SAI1-интерфейс: для подключения аудиомодулей, таких как модуль UDA1380.
ICSP-интерфейс: Arduino ICSP.
SPI1/SPI2-интерфейсы:

подключение к периферии SPI, такой как DataFlash (AT45DBxx, W25QXX), SD card, MP3 module и др.;
подключение к AD/DA-модулям (SPI1 характеризуется альтернативной функцией AD/DA).

Ethernet-интерфейс: для подключения модулей Ethernet.
I²S2/I²S3/I²C1-интерфейс: подключение I²S-периферии, такой как модуль аудио и др.
USART1: разъём USB-USART преобразователя (через встроенный конвертер CP2102).
QUADSPI-интерфейс: четырёхпроводный SPI-интерфейс (новый периферийный интерфейс в серии F7) для подключения модулей последовательной Flash-памяти, подобных W25QXXBoard.
SDMMC-интерфейс: для подключения MicroSD-модуля (интерфейс характеризуется гораздо более высокой скоростью, чем SPI).
USART3-интерфейс: простое подключение к RS-232, RS-485, USB-RS- 232 и т.д.
CAN2-интерфейс: для подключения модулей CAN.
CAN1-интерфейс: для подключения модулей CAN.
I²C1/I²C4-интерфейс: простое подключение к I²C-периферии, такой как расширитель портов I/O (PCF8574), EEPROM (AT24Cxx), 10 DOF IMU Sensor и др.
Разъём для доступа к контактам MCU: все I/O-порты MCU выведены на разъём расширения.
Разъём питания 5 В DC.
5/3,3 В вход/выход питания: обычно используется как выход питания, а также как земля для других пользовательских плат.
Переключатель источника питания: выбор источника питания 5 В DC или USB-соединения.
CP2102: USB–UART-преобразователь.
Светодиоды: удобны для индикации статуса I/O и/или состояния запущенной программы.
Joystick: пятипозиционный.
Кнопка WAKE UP: используется как обычная кнопка, и/или для пробуждения STM32 MCU (выход из режима сна).
Кнопка сброса.
Джампер USART1.
Джампер LED:

джампер устанавливается для подключения к выводам I/Os, используемым по умолчанию в примерах кодов;
джампер удаляют для подключения к пользовательским выводам I/Os посредством соединительных проводов.

Джампер ключа (KEY):

устанавливается для подключения выводов I/O, используемых для примеров кодов;
джампер удаляют для подключения к пользовательским выводам I/Os посредством соединительных проводов.

Джампер Arduino:

замкнуты верхние выводы, A4, A5, используется как AD;
замкнуты нижние выводы, A4, A5, используется как I²C.

Плата микроконтроллера

Плата микроконтроллера имеет компоненты с двух сторон. Её внешний вид сверху и снизу с обозначением всех основных элементов представлен на рисунке 2.
Рис. 2. Плата микроконтроллера Core746I

Плата микроконтроллера имеет следующие компоненты и характеристики.

STM32F746IGT6: высокопроизводительный STM32 MCU:

ядро: Cortex-M7 32 бит RISC + FPU + Chrom-ART графический ускоритель;
особенность: однотактные DSP-инструкции;
рабочая частота: 216 МГц, 462 DMIPS / 2,14 DMIPS/МГц;
рабочее напряжение: 1,7…3,6 В;
корпус: LQFP176;
память: 1024 КБ Flash, 320 + 16 + 4 КБ SRAM;
коммуникационные интерфейсы MCU:

6 × SPI, 4 × USART, 4 × UART, 3 × I²S, 4 × I²C,
2 × CAN, 1 × QUAD-SPI, 1 × DCMI, 2 × SAI,
1 × FMC, 1 × SDMMC, 14 × TIM , 1 × LPTIM,
1 × LCD-TFT, 1 × SPDIFRX, 1 × HDMI-CEC,
1 × USB 2.0 OTG FS,
1 × USB 2.0 OTG HS (поддерживает внешний HS PHY через ULPI),
1 × 10/100 Ethernet MAC;

AD & DA converters: 3 × AD (12 бит); 2 × DA (12 бит);
Debugging/Programming: поддержка JTAG/SWD-интерфейсов, поддержка IAP.

Микросхема памяти IS42S16400J: SDRAM 1 Мбит × 16 байт × 4 Banks (64 Мбит).
MIC2075: микросхема управления питанием USB.
AMS1117-3.3: стабилизатор напряжения 3,3 В.
Кварцевый резонатор 8M.
Кварцевый резонатор 32 768 кГц, для внутреннего RTC с калибровкой.
Кнопка сброса.
Индикатор VBUS LED.
Индикатор питания.
Переключатель источника питания, питание от 5 Vin или USB-соединения.
Boot Mode Selection (выбор режима загрузки) для конфигурирования вывода BOOT0.
JTAG/SWD-интерфейс: для отладки/программирования.
USB-разъём, поддерживает Device и/или Host.
MCU Pins Expander (разъёмы расширения), VCC, GND и все I/O-выводы микроконтроллера доступны на этих разъёмах.
Джампер питания:

VBAT: джампер устанавливают для использования источника питания системы, джампер удаляют для использования внешнего источника питания, такого как батарея;
VREF: джампер устанавливают для подключения VREF+ к VCC, джампер удаляют для подключения VREF+ к другим пользовательским выводам посредством соединительных проводов.

OTG-джампер:

джампер устанавливают, когда используют USB OTG/HOST;
джампер удаляют для отключения от связанных портов I/O.

Особенности отладочной платы

На отладочную плату не интегрирован какой-либо отладчик, поэтому для работы может понадобиться внешний программатор-отладчик. На рисунках 3 и 4 приведены сигналы интерфейсов JTAG и SWD.
Рис. 3. Сигналы интерфейса JTAG на 20-контактном разъёме
Рис. 4. Сигналы интерфейса SWD на 20-контактном разъёме

На рисунке 5 изображена отладочная плата Open746I-C с подключёнными к ней внешними адаптерами и графическим LCD-дисплеем, расширяющими её функциональные возможности.
Рис. 5. Отладочная плата Open746I-C с подключёнными адаптерами

При желании данную отладочную плату можно встроить в корпус и создать на её основе высокопроизводительное устройство. Габариты отладочной платы Open746I-C приведены на рисунке 6. Электрические принципиальные схемы на материнскую плату и плату микроконтроллера выложены в Интернете [3, 4, 5].
Рис. 6. Габариты отладочной платы Open746I-C

Программирование отладочной платы

Для технической информационной поддержки по программированию отладочной платы и её периферийных модулей в Интернете был создан специальный ресурс. Данный ресурс содержит большой объём полезной информации и ссылки на другие ресурсы, позволяющие быстро освоить конкретный интерфейс, устройство и т.п. С ресурсами для разработок на основе Open746I-C Standart можно познакомиться на сайте поддержки [6]. Там же, в частности, находятся примеры программ и полезные утилиты [5].

Литература

Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!