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【U013】如何使用探索者STM32控制板及扩展板
作者：机器谱
MCU-F4 v2.0 使用STLINK SH-F4TT扩展板 SH-F4ST扩展板 MCU-F4主控板 |
MCU-F4 v2.0
1. 简介
ST（意法半导体）推出了以基于ARM®；CortexTM-M4为内核的STM32F4系列高性能微控制器，其采用了90纳米的NVM工艺和ART（自适应实时存储器加速器AdaptiveReal-Time MemoryAcceleratorTM）。ART技术使得程序零等待执行，提升了程序执行的效率，将Cortext-M4的性能发挥到了极致，使得STM32F4系列可达210DMIPS@168MHz。
自适应实时加速器能够完全释放Cortex-M4内核的性能；当CPU工作于所有允许的频率(≤168MHz)时，在闪存中运行的程序，可以达到相当于零等待周期的性能。
STM32F4系列微控制器集成了单周期DSP指令和FPU（floating point unit，浮点单元），提升了计算能力，可以进行一些复杂的计算和控制。 STM32F4系列引脚和软件兼容于当前的STM32F2系列产品。
MCU-F4 V2.0主板实物图
MCU-F4 V2.0主板的引脚图
2. 特点
l 开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可依需求自己修改
l 可以采用USB接口供电，不需外接电源，也可以使用外部DC输入
l 具有宽泛的供电范围，电源电压可任选5v~12v的电源
l 采用堆叠设计，可任意堆叠扩展板。
l 主控板尺寸不超过54mm*105mm，便于给小型机电设备安装
l 板载USB驱动芯片及自动复位电路，烧录程序时无需手动复位
l 支持Keil uVision5编程
3. 参数
l 内核
带有FPU的 ARM®32位Cortex@-M4CPU、在 Flash 存储器中实现零等待状态运行性能的自适应实时加速器 (ART加速器 TM)、主频高达168MHz，MPU，能够实现高达210DMIPS/1.25DMIPS/MHz(Dhrystone 2.1）的性能，具有DSP指令集。
l 存储器
u 高达512KB Flash
u 高达192+4KB的 SRAM, 包括64-KB的 CCM（内核耦合存储器）数据 RAM
u 具有高达32位数据总线的灵活外部存储控制器： SRAM、PSRAM、NOR/NAND存储器
l LCD并行接口，兼容8080/6800模式
l 时钟、复位和电源管理
u 1.8V到3 . 6V供电和1/0
u POR、PDR、 PVD和BOR
u 4 至 2 6MHz晶振
u 内置经工厂调校的16MHz RC 振 荡 器 （ 1 % 精 度 ）
u 带校准功能的32kHz RTC振荡器
u 内置带校准功能的32kHz RC振荡器
l 低功耗
u 睡眠、停机和待机模式
u VBAT可为RTC、20×32位备份寄存器+可选的4KB备份 SRAM 供电
u 3个12位、2 . 4 MSPS ADC: 多达24通道，三重交叉模式下的性能高达7.2 MSPS
u 2 个1 2 位 D/A 转换器
l 通用DMA:
具有 FIFO 和突发支持的16路DMA 控制器
l 多达17个定时器：
12个16位定时器，和2个频率高达168MHz的32 位定时器，每个定时器都带有4个输入捕获/输出比较/PWM, 或脉冲计数器与正交（）增量）编码器输入
l 调试模式
u SWD&JTAG接口
u Cortex-M4跟踪宏单元 TM
l 多达140个具有中断功能的1/0端口
u 高 达 1 3 6 个快速1/0,最高84MHz
u 高 达 1 3 8 个 可 耐 5V 的1/0
l 多 达 1 5 个通信接口
u 多 达 3 个 1 2C 接口 (SMBus/PMBus)
u 高 达 4 个 USART/4 个 UART（10.5 Mbit/s、ISO7816 接口、LIN、IrDA、调
u 制解调器控制）
u 高 达 3 个 SPI（42Mbits/s），2 个具有复用的全双工12S，通过内部音频 PLL或外部时钟达到音频级精度
u 2 个 CAN (2.0B 主动)以及 SDIO 接口
l 高级连接功能
u 具有片上 PHY 的 USB2.0 全速器件/主机/OTG 控制器
u 具有专用 DMA、片上全速 PHY 和 ULPI 的 USB 2.0 高 速 / 全 速 器 件 / 主 机 /OTG控制器
u 具有专用 DMA 的10/100 以太网 MAC: 支持 IEEE 1588v2 硬 件 ，MI/RMII
l 8~14 位并行照相机接口：速度高达54MB/s
l 真随机数发生器
l CRC 计算单元
l RTC: 亚秒级精度、硬件日历
l 96 位唯一 ID
4. 电源
MCU-F4 可以通过3种方式供电，而且能自动选择供电方式
l 外部直流电源通过 DC 插座供电。
l 电池连接电源连接器的GND 和 VIN 引脚。
l USB 接口直接供电。
电源引脚说明
VIN--- 当外部直流电源接入电源插座时，可以通过 VIN 向外部供电；也可以通过此引脚向板子直接供电；VIN 有电时将忽略从 USB 或者其他引脚接入的电。
5V --- 通过稳压器或USB 的 5V 电压。
3.3V--- 通过稳压器产生的3.3V电压，最大驱动电流50mA。
GND--- 地脚。
5. 使用示例-点亮LED灯
主要器材：MCU-F4主控板×1、STLink、type-C线、锂电池×1;
功能：点亮主控板上的led灯（此灯的阵脚号为D15）
②打开程序,尝试去读取。
③编译程序。
点击左上方第三行选项栏第三个选项，编译程序。
④烧录程序。
点击左上方第三行选项栏第六个选项，即可烧录程序至主控板（所需烧录程序可在文末文件下载区获取）。
7. 资料清单
| 序号 | 内容 |
| ① | MCU-F4 v2.0主控板原理图 |
| ② | 实验例程 |
| ③ | STM32F407中文手册 |
MCU-F4 v2.0资料包.zip | 29.99MB | 下载64次 | 下载 |
#include "stm32f4xx.h" #include "delay.h" int main(void) { Delay_Init();
// 1. 使能GPIOD时钟 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE); // 2. 配置PD15为输出模式 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15; // 选择15引脚 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; // 输出模式 GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 推挽输出 GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_High_Speed; // 速度100MHz GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; // 无上下拉 GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct); // 3. 设置PD15为高电平 GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_15); while (1) { // 主循环 GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_15); Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_15); Delay_ms(500); } } |
在进行 STM32 MCU-F4 主控板的开发工作时，STLINK 下载器是实现程序烧录的核心工具，掌握其正确使用方法，是完成程序烧录与调试的基础。
一、准备工具
1．探索者 STM32 MCU-F4 主控板
2．STLINK 下载器
3．杜邦线
4．电脑
5．Keil5
二、STLINK 驱动安装
1. 找到STLINK下载器，如下图所示
2. 下载驱动程序压缩包（压缩包在本文末尾下载）
① 解压文件：下载完成后，右键点击压缩包，选择解压缩到指定文件夹；
② 启动安装程序：打开解压后的文件夹，双击setup.exe启动驱动安装向导；
③ 向导下一步操作：点击安装界面的【NEXT】，接着点击【YES】确认协议；
④ 选择安装路径：建议选择非系统盘路径，如D:\STLINK，选择后点击【NEXT】开始安装；
⑤ 完成安装：安装完成后，依次点击【下一页】-【完成】，当界面出现两个绿色对勾时，说明 STLINK 驱动安装成功。
三、STLINK 与 MCU-F4 主控板硬件连接
硬件连接需严格匹配引脚定义，使用杜邦线一对一连接，避免接错导致设备损坏，具体引脚对应关系如下表：
四、Keil5 中实现 STLINK 烧录程序
驱动安装成功、硬件连接完成后，即可通过 Keil5 进行程序烧录，需确保已有编辑好的 STM32 程序工程，具体步骤如下：
① 连接电脑：将 STLINK 下载器的 USB 口插入电脑，建立设备与电脑的连接；
② 验证驱动：打开电脑【设备管理器】，在【通用串行总线设备】中查看是否显示STM32 STLink，显示则说明驱动与硬件连接均正常；
③ 编译程序：打开 Keil5 中编辑好的程序工程，点击工具栏【build】按钮，等待编译完成，需确保编译结果为零错误、零警告，否则无法正常烧录；
④ 点击魔术棒按钮（Options for Target）
⑤ 打开后点击Debug，选择ST-Link Debugger调试器，再点击Settings
| ST-LINK 接口 | MCU-F4 接口 |
| SWCLK | SWC |
| SWDIO | SWD |
| GND | GND |
| 5.0V | 5V |
| 序号 | 内容 |
| ① | STLINK驱动.Zip |
⑥ 检查是否成功连入，识别出了设备号（表示成功连入）
⑦ 选择SW模式
⑧ 点击Flash Download界面，勾选Program、Verify、Reset and Run和选择Erase Sectprs，点击确定
⑨ 再点击OK
⑩ 点击Download（F8），底下出现进度条。
⑪ 进度条完成表示烧录成功。
具体操作视频如下：
五、资料清单
STLINK资料包.zip | 32.1MB | 下载21次 | 下载 |
1. 简介
通过SH-F4TT扩展板连接的电路可靠稳定，上面扩展了伺服电机接口、直流电机驱动、1个USB 5V供电接口、舵机控制引脚，可以说是MCU-F4主控板的必备配件。
2. 特点
l 完全兼容MCU-F4主控板接口；
l 不同引脚数量分组插针，一目了然；
l 优秀PCB设计，美观大方；
l 多种特殊接口设计，兼容所有探索者电子模块，使用方便；
l 所有3P、4P接口采用防反插设计，避免电子模块间连线造成的误操作；
l 板载舵机接口、直流电机接口，可直接驱动舵机、直流电机、数码管等机器人常规执行部件，无需外围电路；
l 具有5v和6v两种电源接口，便于为各类扩展模块供电；
3. 参数
l 4针防反插接口供电5v；
l 舵机接口使用3A的稳压芯片LM1085ADJ，为舵机提供6v额定电压；
4. 实物图片与接口
5. 电路原理图
6. 资料清单
| 序号 | 内容 |
| ① | SH-F4TT电路原理图 |
| ② | L9170芯片使用手册 |
| ③ | SH-F4TT PCB文件 |
SH-F4TT扩展板-资料包.zip | 7.13MB | 下载41次 | 下载 |
SH-F4ST扩展板
1. 简介
MCU-F4控制板是一款开源的控制板，非常适合爱好电子制作的朋友制作互动作品，但对于一些不熟悉电子技术的爱好者，要在MCU-F4主控板上添加电路是一个比较麻烦的事，所以我们设计了一个专用于简单机器人的SH-F4ST扩展板。
SH-F4ST扩展板上面扩展了伺服电机接口、直流电机驱动、一个USB（5V）供电接口、舵机控制引脚等，能将大部分传感器轻松地和MCU-F4主控板连接，电路可靠稳定，可以说是MCU-F4主控板的必备配件。
2. 特点
l 完全兼容MCU-F4控制板接口；
l 不同引脚数量分组插针，一目了然；
l 全部铜制插针，用料考究，电器性能稳定
l 优秀PCB设计，美观大方；
l 多种特殊接口设计，兼容所有探索者电子模块，使用方便；
l 所有3P、4P接口采用防反插设计，避免电子模块间连线造成的误操作；
l 板载舵机接口、步进电机驱动芯片，可直接驱动舵机、步进电机等机器人常规执行部件，无需外围电路；
l 具有5V、6V、VIN电源接口，便于为各类扩展模块供电。
3. 参数
l 4针防反插接口供电5V；
l 舵机接口使用3A的稳压芯片LM1085ADJ，为舵机提供6V额定电压；
l 板载四片步进电机驱动芯片A4988，可驱动四路步进电机。
l 步进电机有五种细分模式分别是：全步进、1/2步进、1/4步进、1/8步进、1/16步进
l A4988 模块上可调电位器可以调节最大电流输出，从而获得更高的步进率
l 模块上自动电流衰减模式检测\选择
l 接地短路保护和加载短路保护
4. 注意事项
步进电机驱动芯片 A4988 模块引脚图(图中最下面十字螺丝类似的是电位器，使用时需保证电位器十字尽量如图所示不偏移)
5. 细分设置
（1）关于三个模式选择端M0、M1、M2，我们全部接地，也就是全步进模式(转一圈要200个步进值或者一步进1.8°)，如果要求精度更高，我们
可以通过选择其他的模式，如选择1/4步进模式，那么我们电机转一圈就要送800个微步才能完成。
（2）模式选择与M0、M1、M2之间的关系：(对应细分跳线帽对应位置如下表所示，L表示去掉跳线帽，H表示插上跳线帽)
| M0 | M1 | M2 | 微步解析 |
| L | L | L | 全步进 |
| H | L | L | 1/2步进 |
| L | H | L | 1/4步进 |
| H | H | L | 1/8步进 |
| H | H | H | 1/16步进 |
6. 实物图片与接口
7. 电路图
8. 资料清单
序号 | 内容 |
| 1 | SH-F4ST扩展板板电路文件 |
【整体打包】-【U013】如何使用探索者STM32控制板及扩展板-SH-F4ST综合….zip | 12.1MB | 下载37次 | 下载 |
MCU-F4主控板采用ST（意法半导体）推出的以ARM Cortex™-M4为内核的STM32F4系列高性能微控制器。该微控制器采用了90 纳米的NVM 工艺和ART（自适应实时存储器加速器，Adaptive Real-Time MemoryAccelerator™）。ART技术使得程序零等待执行，提升了程序执行的效率，将Cortext-M4的性能发挥到了极致，使得STM32 F4系列可达到210DMIPS@168MHz。
自适应实时加速器能够完全释放Cortex-M4 内核的性能；当CPU 工作于所有允许的频率(≤168MHz)时，在闪存中运行的程序，可以达到相当于零等待周期的性能。
STM32F4系列微控制器集成了单周期DSP指令和FPU（floating point unit，浮点单元），提升了计算能力，可以进行一些复杂的计算和控制。STM32 F4系列引脚和软件兼容于当前的STM32 F2系列产品。
STM32F407VET6名称的含义为：
MCU-F4主控板
| 1 | STM32 | STM32代表ARM Cortex-M内核的32位微控制器。 |
| 2 | F | F代表芯片子系列。 |
| 3 | 407 | 407代表更强的性能。 |
| 4 | V | R这一项代表引脚数，其中T代表36脚，C代表48脚，R代表64脚，V代表100脚，Z代表144脚，I代表176脚。 |
| 5 | E | B这一项代表内嵌Flash容量，其中6代表32K字节Flash，8代表64K字节Flash，B代表128K字节Flash，C代表256K字节Flash，D代表384K字节Flash，E代表512K字节Flash，G代表1M字节Flash。 |
| 6 | T | T这一项代表封装，其中H代表BGA封装，T代表LQFP封装，U代表VFQFPN封装。 |
| 7 | 6 | 6这一项代表工作温度范围，其中6代表-40——85℃，7代表-40——105℃。 |
#include "led.h" #include "stm32f4xx.h" //LED IO初始化 void LED_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);//使能GPIOD时钟 //GPIOF9,F10初始化设置 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;//LED对应引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉 GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);//初始化 } |
2. 特点
l开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可依需求自己修改。
l可以采用USB接口供电，不需外接电源，也可以使用外部DC输入。
l具有宽泛的供电范围，电源电压可任选5v~12v的电源
l采用堆叠设计，可任意堆叠扩展板。
l主控板尺寸不超过54mm*105mm，便于给小型机电设备安装
l板载USB驱动芯片及自动复位电路，烧录程序时无需手动复位
l支持Keil uVision5 编程
3. 参数
l内核：带有 FPU 的 ARM® 32 位 Cortex®-M4CPU、在 Flash 存储器中实现零等待状态运行性能的自适应实时加速器 (ART 加速器 ™)、主频高达 168MHz，MPU，能够实现高达210 DMIPS/1.25DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1)的性能，具有 DSP 指令集。
l存储器
– 高
达512KB Flash
– 高达 192+4 KB的SRAM， 包括64-KB的CCM（内核耦合存储器）数据 RAM
– 具有高达 32 位数据总线的灵活外部存储控制器： SRAM、 PSRAM、 NOR/NAND存储器
lLCD 并行接口，兼容 8080/6800 模式
l时钟、复位和电源管理
– 1.8 V 到 3.6 V 供电和 I/O
– POR、 PDR、 PVD 和 BOR
– 4 至 26 MHz 晶振
– 内置经工厂调校的 16 MHz RC 振荡器（ 1% 精度）
– 带校准功能的 32 kHz RTC 振荡器
– 内置带校准功能的 32 kHz RC 振荡器
l低功耗
– 睡眠、停机和待机模式
– VBAT 可为 RTC、 20×32 位备份寄存器 + 可选的 4 KB 备份 SRAM 供电
l3 个 12 位、 2.4 MSPS ADC：多达 24 通道，三重交叉模式下的性能高达 7.2 MSPS
l2 个 12 位 D/A 转换器
l通用DMA：具有FIFO和突发支持的16路DMA控制器
l多达17个定时器： 12个16位定时器，和2个频率高达 168 MHz 的 32 位定时器，每个定时器都带有 4 个输入捕获 / 输出比较 /PWM，或脉冲计数器与正交 ( 增量 ) 编码器输入
l调试模式
– Cortex-M4 跟踪宏单元
l多达 6个通信接口
– 多达 1个 I2C 接口 (SMBus/PMBus)
– 高达 3 个 USART/4 个 UART（ 10.5 Mbit/s、ISO7816接口、 LIN、 IrDA、 调制解调器控制）
– 高达 1 个 SPI （ 42 Mbits/s）， 2 个具有复用的全双工 I2S， 通过内部音频 PLL 或外部时钟达到 音频级精度
– 1 个 CAN （ 2.0B 主动）以及 SDIO 接口
l高级连接功能
– 具有片上PHY的USB 2.0全速器件/主机/OTG控制器
– 具有专用 DMA、片上全速 PHY 和 ULPI 的USB 2.0 高速 / 全速器件 / 主机 /OTG 控制器
– 具有专用 DMA 的 10/100 以太网 MAC：支持IEEE 1588v2 硬件， MII/RMII
l真随机数发生器
lCRC 计算单元
lRTC：亚秒级精度、硬件日历
l96 位唯一 ID
4. 电源
MCU-F4可以通过3种方式供电，而且能自动选择供电方式
l外部直流电源通过DC插座供电。
l电池连接电源连接器的GND和VIN引脚。
lUSB接口直接供电。
电源引脚说明：
VIN --- 当外部直流电源接入电源插座时，可以通过VIN向外部供电；也可以通过此引脚向板子直接供电；
VIN有电时将忽略从USB或者其他引脚接入的电源。
5V --- 通过稳压器或USB的5V电压。
3.3V --- 通过稳压器产生的3.3V电压，最大驱动电流50mA。
GND --- 地脚。
5. 使用示例——点亮LED灯
编程环境：keil5
功能：点亮主控板上的led灯（此灯的阵脚号为D15）
7. 电路图
8. 资料下载
序号 | 内容 |
| 1 | MCU-F4主控板电路文件 |
| 2 | MCU-F4主控板实验例程 |
| 3 | STM32F407VET6芯片手册 |
【整体打包】-【U013】如何使用探索者STM32控制板及扩展板-MCU-F4主控….zip | 12.84MB | 下载99次 | 下载 |
6.使用串口下载
