AliOS Things Starter Kit Hardware Guide - Shaofa/AliOS-Things-Certification-Manual GitHub Wiki
本开发板是基于STM32L433CCT6芯片所研发的一款智能开发板,STM32L433CCT6这款芯片具有高性能、低功耗的特点。其内核为ARM 32位Cortex-M4 CPU,最高80MHZ的主频率,256KB的闪存,82个高速IO口以及丰富的通讯接口。
本开发板包括用户按键Key、用户LED、耳机、光距传感器、加速度传感器、LCD显示屏及Wi-Fi模块。
图1-1 开发套件组装图(顶视图)
本开发板可用于以下多个领域:
智能家居
智能交通
开发套件主板的模块关系结构如图1-2所示。整体电路连接关系如下:5VUSB输入降压至3.3V,3.3V为STM32L433CCT6(MCU)和部分外设供电。LED灯、按键连接至MCU的IO口,由MCU控制; Audio codec 连接至 MCU 的I2S接口,由MCU 控制,光距传感器、加速度传感器通过I2C连接至MCU;LCD显示屏与MCU是SPI总线连接,Wi-Fi 模块通过UART总线连接至MCU。
如下分别介绍主板上的芯片与主要功能模块。
图1-2 模块关系结构图
图1-3 主板各功能模块
STM32L433CCT6:开发板的主控芯片。主控芯片是整个板子的核心,STM32L433CCT6(以下用MCU称呼)是ST公司产品,我们采用的是LQFP48封装。主控芯片的电路原理图如图1-4所示。
图1-4 主控芯片电路原理图
USB: 开发板的电源输入口,连接PC USB5V 接口。开发板供电电压为 DC5V。
开发板的下载调试口。连接USB数据线指电脑端,主板Default 配置是NUCLEO Selected,连接USB至PC,用来进行开发板和PC端之间的交互,打印开发板的调试信息、下载程序。其原理图如图1-5所示。
图1-5 MCU下载调试串口
MCU_RST:MCU的复位按键。按下时MCU侧为低电平,MCU恢复到起始状态。其电路原理图如图1-6所示。
图1-6 MCU的复位电路
KEY:3个用户按键。按键按下时,MCU侧为低电平;不按时,MCU侧为高电平。可供用户作为开关等使用,其电路原理图如图1-7所示。
图1-7 用户按键原理图
POWER:电源指示灯。如果5V稳压到3.3V成功,则表明系统供电正常,电源指示灯点亮。电源指示灯原理图如图1-8所示。
图1-8 电源指示灯
LED:2颗单色LED灯,一颗三色LED:当MCU的引脚输出为低电平时,LED会被点亮。可供用户测试开发板性能或用作信号灯。其电路图如图1-9所示。
图1-9 用户LED灯 LCD:LCD显示屏接口,其电路原理图如图1-10所示。焊接时请观察FPC的接口信号标识,将其和主板的接口信号按对应关系焊接。
图1-10 LCD显示屏接口原理图
Sensor:2个sensor均通过I2C与MCU连接,其电路原理图如图1-11/1-12所示。
图1-11 G-sensor原理图
图1-12 ALS-Prox-Sensor原理图
Audio:Audio通过I2S与MCU连接,电路原理图如1-13所示:
图1-13 Audio codec原理图
Wi-Fi模块: Wi-Fi 块是通过小板的形式贴片在主板上,和主板的沟通通过UART 通信,电路原理图如1-14所示
图1-14 Wi-Fi原理图
MW31是一款功能齐全、模块高度集成、低功耗的低成本嵌入式WiFi模组。核心芯片采用ARM968E-S,该模块是具有丰富的外围控制接口,内置IEEE802.11b/g/n无线标准协议栈的专业控制与传输为一体模块。可直接实现对外围数据采集,通过标准网络数据进行传送和接收网络数据控制外置设备。本模组具有非常低的待机电流,同时支持内部定时唤醒以及外部中断唤醒,所以对需要节能减排等要求的各类应用无线的场合都是最佳的选择。图2.1为Wi-Fi子板的正反面图
图2.1 MW31子板
图2-1中的接口如表2-2所示:
图2-2 MW31接口定义
MW31与主板的连接通过Pin1/2/7/21/22/23/24/25连接,串口UART1进行通讯,还有WAKE_UP和Reset 控制,通过MCU 控制可以连接到AP,将主板上的sensor 数据上传到云端。 MW31出厂时模块已经预烧录软件,如有调试需求可以通过OTA升级。
图2-3 LCD显示屏
LCD显示屏主要采用了ST7789V,ST7789V是一款240X240 点阵式SPI屏幕。LCD显示屏与主板的接口分别是:SPI_TX、SPI_FRAM、SPI_CLK、LCD D/C、VCC、VDDIO、。LCD的供电电压VCC是3.3V,SPI_TX、SPI_FRAM、SPI_CLK分别是SPI的数据线、片选和时钟线。3-SPI:IM0 接高,IM1接低;4-SPI:IM0 接低,IM1接高用户只需要按照对应接口焊接即可。
图2-3中的接口说明如表2-4所示:
表2-4 LCD接口说明
Pin | Define|Description
- | :-: | :-: 1|GND|地 2| LEDK| LED 负极 3| LEDA| LED 正极 4| GND 地| 5| RESET| 复位 6| LCD_D/C| LCD data /command 7| SPI_TX |SPI数据 8| SPI_CLK |SPI时钟 9| VCC |供电电压3.3V 10| VDDIO| IO 口工作电压3.3V 11| SPI_FRAM| SPI片选 12| GND| 地 13| IM0| 3线选择 14| NC| NC 15| IM1| 4线选择 16| NC| NC 17| GND| 地 18| GND| 地
注意,此处接口定义,与主板上的LCD对应。
主控芯片STM32L433CCT6的供电电压为3.3V,我们需要将输入的5V电压稳压至3.3V。 5V稳压至3.3V,采用的是ETA8120降压DC/DC,ETA8120 是一颗高效率的可调节输出的降压DC/DC,支持轻载高效,输出最大电流为2A,SOT23-6 的通用封装。从图5.42所示电源模块原理图可以看到,5V电源经过一个10uF和一个0.1uF去耦电容进入ETA8120的IN端,其OUT端经过一个0.1uF和一个4.7uF去耦电容输出电压3.3V。输入端的10uF的电容可以储存电量,0.1uF的电容的ESL更低,适应高频电路,所以二者结合使用可以有效的减小电源纹波,减小电源噪声以及提高瞬态电流的响应时间。输出端的0.1uF电容和4.7uF电容的作用也是去耦,减小输出电压的噪声和纹波。
图3-1 电源线路图
原理图上USB_DM/DP从USB接口连至F103的PA12/PA13引脚上,F103 的功能程序实现了VCP(虚拟COM口)功能:由STLINK_TX(PA2)、STLINK_RX(PA3)引出实现。 ST-LINK 程序下载通过3V3、GND、STM_JTCK、STM_JTMS,主板预留了测试点。ST-LINK程序会在出厂前下载烧录进去。
图3-3 F103线路图
直接连接USB至电脑USB,开发板上电开机,这是会看到Power LED 亮起,RGB 三色灯会循环闪一遍,代表电源工作正常,打开PC Device manger,查看是否有映射ST-COM口。
图3-3 上电状态
通过USB 连接至PC, 打开ST-LINK Utility,点击connect,成功后选择烧录软件:STM32L433RCTxP.bin开始烧录。
图3-4 STM32 ST-LINK Utility程序下载软件
黄色LED 会闪烁,代表开发板正在烧录编程
本章主要介绍了A10开发板硬件的组成部分、部分硬件电路设计及使用步骤和注意事项。本套开发板硬件是基于STM32L433CCT6芯片研发的一款高性能智能开发套件,为用户提供了更多的学习选择,本章介绍的几个硬件电路可以帮助用户更好的理解开发板,使用开发板。
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