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飞控主控最小系统电路

一、原理
1、供电部分

以下为官方手册(规格书 PDF 在线查看 – ICSpec)中的全部供电部分。

图中所有电源引脚

VDD(5个):数字电源。所有VDD接3.3V稳压模块过来的3.3V,和官方手册中一致,每个VDD引脚,单独引一个100nF电容接地进行高频滤波。整个电源需要一个4.7uF电容进行储能和稳压。 VDDA(1个):模拟电源。直接接接3.3V稳压模块过来的3.3V,没有和数字电源隔离,同样引一个100nF电容接地进行高频滤波。 VREF+(1个):模拟参考电源。直接接接3.3V稳压模块过来的3.3V,和VDDA共用一个滤波电容。 VCAP(2个):内部核心LDO。和官方手册中推荐的一致,两个VCAP引脚各自通过一个2.2uF电容接地。 VSS:数字地。所有的VSS直接接GND; VDDA:模拟地。

电容与引脚分配关系如下:

位号容值对应引脚功能/作用
C1 100nF Pin75 (VDD) 高频滤波
C2 100nF Pin11/20 (VDD/VREF+) 高频滤波
C3 100nF Pin50 (VDD) 高频滤波
C4 100nF Pin20/21 (VREF+/VDDA) 高频滤波
C5 100nF Pin21/27 (VDDA/VDD) 高频滤波
C6 4.7uF Pin11/20/21 (VDD/VDDA) 储能和低频滤波
C8 1uF Pin11/20 (VDD) 储能和中频滤波
C9 100nF Pin14 (NRST) 高频滤波
C10/C11 2.2uF Pin48/73 (VCAP1/VCAP2) 稳压(内部LDO)
2、时钟部分

        晶振接在Pin12(PH0-OSC_IN)和Pin13(PH1-OSC_OUT)之间,这个晶振内置了起振电容的,所以不需要外接起振电容。

3、复位部分

        NRST 的全称是 Negative Reset(低电平复位)。刚上电的瞬间,C9电容无电,两端电压不能突变,相当于电容短路,NRST接地,直接触发复位,随后电容通过芯片内部上拉电阻充电,电压升到阈值后,芯片退出复位,开始正常运行。没有外部按钮手动复位。

4、下载部分

        支持USB – TypeC、SWD下载。其中SWD使用引脚Pin72(SWD_SWDIO)和Pin76(SWD_SWCLK)进行下载。

5、启动模式部分

        BOOT0 = 0(正常模式):即未按下按钮,BOOT0引脚通过一个10K电阻下拉接地,此时引脚为低电平,芯片从主闪存(Flash)启动并正常运行程序;

        BOOT0 = 1(刷机模式):按下按钮,BOOT0引脚直接接VDD,此时引脚为高电平,芯片从系统存储器(System Memory)启动,运行官方的烧录工具(ISP Bootloader),用户此时可以通过 USB – TypeC为芯片刷入新固件。

二、注意事项
1、VDD补充

1、核心域

  • VDDLDO:内部核心稳压器的电源输入,通常与VDD共用3.3V,在芯片内部自己降压到 1.2V左右(Vcore),专门给CPU和RAM供电。

  • VCAP1 / VCAP2:内部核心LDO的输出引脚。必须外接2.2μF电容到地,用于稳定内部 Vcore(核心电压)。详细来说,外接电容起①滤波;②CPU的瞬态电流补给(防止内部稳压输出电压被拉低);③内部LDO闭环控制系统的外置环路补偿。

2、备份域 

  • VBAT:备份电池电源输入(1.2V~3.6V),用于在VDD掉电时维持RTC和备份寄存器。

3、模拟域

  • VDDA :模拟电源输入,给ADC、DAC等供电。

  • VREF+:参考电压输入。ADC 是把连续的模拟电压(比如电池电压)转换成离散的数字量(比如0~4095)。VREF+ 定义了转换的满量程上限。例如,VREF+ = 3.3V 时,数字 4095 对应 3.3V,此时如果引脚采集到电压为1.65V,那此时计算出的值就是(1.65/3.3)*4096=2048.

4、VDD域

  • VDD:主数字电源输入,通常为3.3V,给所有I/O和PLL等供电。如通过I/O口点亮LED的电就由该引脚提供。

5、USB

  • VDD33USB:通过外接3.3V供电,此时内部USB稳压器禁用(VDD50USB直接接地),给USB通信供电;

  • VDD50USB:通过外接5V供电,内部USB稳压器稳压至3.3V(VDD33USB外接一个 1μF电容到地 进行稳压和滤波),用于给USB通信供电。

5、VSS

  • VSS:VSS为上述所有模块的共用地,虽然走线路径上隔开了模拟/数字等,但最后都会回到VSS。

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