正点原子探索者STM32F407STM32开发指南--第一章 实验平台简介

　　本章，主要向大家简要介绍我们的实验平台：ALIENTEK战舰STM32开发板。通过本章的学习，你将对我们后面使用的实验平台有个大概了解，为后面的学习做铺垫。
　　本章将分为如下两节：
　　1.1，ALIENTEK战舰STM32开发板资源初探;
　　1.2，ALIENTEK战舰STM32开发板资源说明;
　　1.1 ALIENTEK战舰STM32开发板资源初探
　　在ALIENTEK 战舰STM32开发板之前，ALIENTEK推出过MiniSTM32开发板，在两年的时间里面，售出8000多套，连续一年多稳居淘宝STM32开发板销量之首。而这款战舰STM32开发板，则是MiniSTM32开发板的超级加强版。下面我们开始介绍战舰STM32开发板。
　　ALIENTEK战舰STM32开发板的资源图如图1.1.1所示：
　　


　　图1.1.1 战舰STM32 开发板资源图
　　从图1.1.1可以看出，ALIENTEK战舰STM32开发板，资源十分丰富，并把STM32F103的内部资源发挥到了极致，基本所有STM32F103的内部资源，都可以在此开发板上验证，同时扩充丰富的接口和功能模块，整个开发板显得十分大气。
　　开发板的外形尺寸为11.2cm*15.6cm大小，板子的设计充分考虑了人性化设计，并结合广大客户对Mini板提出的改进意见，经过反复修改(在面市之前，硬件就改版了8次之多,目前最新版本为V2.0)，最终确了定这样的设计。
　　ALIENTEK战舰STM32开发板板载资源如下：
　　CPU：STM32F103ZET6，LQFP144，FLASH：512K，SRAM：64K;
　　外扩SRAM：IS62WV51216，1M字节
　　外扩SPI FLASH：W25Q64，8M字节
　　1个电源指示灯(蓝色)
　　2个状态指示灯(DS0：红色，DS1：绿色)
　　1个红外接收头，并配备一款小巧的红外遥控器
　　1个 EEPROM芯片，24C02，容量256字节
　　1个重力加速度传感器芯片，ADXL345
　　1个高性能音频编解码芯片，VS1053
　　1个FM立体声收发芯片，RDA5820
　　1个2.4G无线模块接口(NRF24L01)
　　1路CAN接口，采用TJA1050芯片
　　1路485接口，采用SP3485芯片
　　1路RS232(串口)接口，采用SP3232芯片
　　1个PS/2接口，可外接鼠标、键盘
　　1个游戏手柄接口，可以直接插FC(红白机)游戏手柄
　　1路数字温湿度传感器接口，支持DS18B20 /DHT11等
　　1个标准的2.4/2.8/3.5寸LCD接口，支持触摸屏
　　1个摄像头模块接口
　　2个OLED模块接口
　　1个USB串口，可用于程序下载和代码调试(USMART调试)
　　1个USB SLAVE接口，用于USB通信
　　1个有源蜂鸣器
　　1个FM收发天线接口，并配天线
　　1个RS232/RS485选择接口
　　1个CAN/USB选择接口
　　1个串口选择接口
　　1个SD卡接口(在板子背面，支持SPI/SDIO)
　　1个SD卡/网络模块选择接口
　　1个标准的JTAG/SWD调试下载口
　　1个VS1053的IIS输出接口
　　1个MIC/LINE IN选择接口
　　1个录音头(MIC/咪头)
　　1路立体声音频输出接口
　　1路立体声录音输入接口
　　1组多功能端口(DAC/ADC/PWM DAC/AUDIO IN/TPAD)
　　1组5V电源供应/接入口
　　1组3.3V电源供应/接入口
　　1个参考电压设置接口
　　1个直流电源输入接口(输入电压范围：6~16V)
　　1个启动模式选择配置接口
　　1个RTC后备电池座，并带电池
　　1个复位按钮，可用于复位MCU和LCD
　　4个功能按钮，其中WK_UP兼具唤醒功能
　　1个电容触摸按键
　　1个电源开关，控制整个板的电源
　　独创的一键下载功能
　　除晶振占用的IO口外，其余所有IO口全部引出
　　ALIENTEK战舰STM32开发板的特点包括：
　　1) 接口丰富。板子提供十来种标准接口，可以方便的进行各种外设的实验和开发。
　　2) 设计灵活。板上很多资源都可以灵活配置，以满足不同条件下的使用。我们引出了除晶振占用的IO口外的所有IO口，可以极大的方便大家扩展及使用。另外板载一键下载功能，可避免频繁设置B0、B1的麻烦，仅通过1根USB线即可实现STM32的开发。
　　3) 资源充足。外扩1M字节SRAM和8M字节FLASH，满足大内存需求和大数据存储。板载MP3和FM收发芯片，娱乐学习两不误。板载3D加速度传感器和各种接口芯片，满足各种应用需求。
　　4) 人性化设计。各个接口都有丝印标注，使用起来一目了然;接口位置设计安排合理，方便顺手。资源搭配合理，物尽其用。
　　1.2 ALIENTEK战舰STM32开发板资源说明
　　资源说明部分，我们将分为两个部分说明：硬件资源说明和软件资源说明。
　　1.2.1硬件资源说明
　　这里我们首先详细介绍战舰STM32开发板的各个部分(图1.1.1中的标注部分)的硬件资源，我们将按逆时针的顺序依次介绍。
　　W25Q64 64M FALSH
　　这是开发板外扩的SPI FLASH芯片，容量为64Mbit，也就是8M字节，可用于存储字库和其他用户数据，满足大容量数据存储要求。当然如果觉得8M字节还不够用，你可以把数据存放在外部SD卡。
　　IS62WV51216 8M SRAM
　　这是开发板外扩的SRAM芯片，容量为8M位，也就是1M字节，这样，对大内存需求的应用(比如GUI)，就可以很好的实现了。
　　SD卡/网络模块接口选择接口
　　这里是一个由3拍排针(在板上标号[下同]为：P10、P11和P12)组成的复合接口，当不用网络模块的时候，这个组合就变成了SD卡的接口选择接口，可以通过跳线帽选择SDIO/SPI(我们默认是设置在SPI接口的)。但是，如果需要网络模块(网络模块接P12)，那么SD卡就只能用SDIO模式了。
　　4. 引出IO口
　　这里是一组54个IO口的引出(P5)，在它的右侧不远，是另外一组54个IO口的引出(P4)，这两组排针引出108个IO，而STM32F103ZET6总共只有112个IO，除去RTC晶振占用的2个IO，还剩下PA9和PA10没有在这里引出(由P6引出)。
　　CAN/USB选择接口
　　这是一个USB/CAN的选择接口(P13)，因为STM32的USB和CAN是共用一组IO(PA11和PA12)，所以我们通过跳线帽来选择不同的功能，以实现USB/CAN的实验。
　　JTAG/SWD接口
　　这是ALIENTEK战舰STM32开发板板载的20针标准JTAG调试口(JTAG)，该JTAG口直接可以和ULINK、JLINK或者STLINK等调试器(仿真器)连接，同时由于STM32支持SWD调试，这个JTAG口也可以用SWD模式来连接。
　　用标准的JTAG调试，需要占用5个IO口，有些时候，可能造成IO口不够用，而用SWD则只需要2个IO口，大大节约了IO数量，但他们达到的效果是一样的，所以我们强烈建议你的仿真器使用SWD模式!
　　USB串口/串口1
　　这是USB串口同STM32F103ZET6的串口1进行连接的接口(P6)，标号RXD和TXD是USB转串口的2个数据口(对CH340G来说)，而PA9(TXD)和PA10(RXD)则是STM32的串口1的两个数据口(复用功能下)。他们通过跳线帽对接，就可以和连接在一起了，从而实现STM32的程序下载以及串口通信。
　　设计成USB串口，是出于现在电脑上串口正在消失，尤其是笔记本，几乎清一色的没有串口。所以板载了USB串口可以方便大家下载代码和调试。而在板子上并没有直接连接在一起，则是出于使用方便的考虑。这样设计，你可以把ALIENTEK战舰STM32开发板当成一个USB串口，来和其他板子通信，而其他板子的串口，也可以方便地接到ALIENTEK战舰STM32开发板上。
　　STM32F103ZET6
　　这是开发板的核心芯片(U5)，型号为：STM32F103ZET6。该芯片具有64KB SRAM、512KB FLASH、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、2个DMA控制器(共12个通道)、3个SPI、2个IIC、5个串口、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO接口、1个FSMC接口以及112个通用IO口。
　　STM32 USB口
　　这是开发板板载的一个MiniUSB头(USB)，用于STM32与电脑的USB通讯，通过此MiniUSB头，开发板就可以和电脑进行USB通信了。开发板总共板载了2个MiniUSB头，一个用于USB转串口，连接CH340G芯片;另外一个用于STM32内带的USB。
　　同时开发板可以通过此MiniUSB头供电，板载两个MiniUSB头(不共用)，主要是考虑了使用的方便性，以及可以给板子提供更大的电流(两个USB都接上)这两个因素。
　　10. 后备电池接口
　　这是STM32后备区域的供电接口，可以用来给STM32的后备区域提供能量，在外部电源断电的时候，维持后备区域数据的存储，以及RTC的运行。
　　USB转串口
　　这是开发板板载的另外一个MiniUSB头(USB_232)，用于USB连接CH340G芯片，从而实现USB转串口。同时，此MiniUSB接头也是开发板电源的主要提供口。
　　OLED/摄像头模块接口
　　这是开发板板载的一个OLED/摄像头模块接口(P8)，如果是OLED模块，靠左插即可(右边两个孔位悬空)。如果是摄像头模块(ALIENTEK提供)，则刚好插满。通过这个接口，可以分别连接2个外部模块，从而实现相关实验。
　　13. 有源蜂鸣器
　　这是开发板的板载蜂鸣器(BEEP)，可以实现简单的报警/闹铃。让开发板可以听得见。
　　14. 红外接收头
　　这是开发板的红外接收头(U14)，可以实现红外遥控功能，通过这个接收头，可以接受市面常见的各种遥控器的红外信号，大家甚至可以自己实现万能红外解码。当然，如果应用得当，该接收头也可以用来传输数据。
　　战舰STM32开发板给大家配备了一个小巧的红外遥控器，该遥控器外观如图1.2.1.1所示：
　　


　　图 1.2.1.1 红外遥控器
　　DS18B20/DHT11接口
　　这是开发板的一个复用接口(U13)，该接口由4个镀金排孔组成，可以用来接DS18B20/DS1820等数字温度传感器。也可以用来接DHT11这样的数字温湿度传感器。实现一个接口，2个功能。不用的时候，大家可以拆下上面的传感器，放到其他地方去用，使用上是十分方便灵活的。
　　2个LED灯
　　这是开发板板载的两个LED灯(DS0和DS1)，DS0是红色的，DS1是绿色的，主要是方便大家识别。这里提醒大家不要停留在51跑马灯的思维，搞这么多灯，除了浪费IO口，实在是想不出其他什么优点。
　　我们一般的应用2个LED足够了，在调试代码的时候，使用LED来指示程序状态，是非常不错的一个辅助调试方法。战舰STM32开发板几乎每个实例都使用了LED来指示程序的运行状态。
　　3. 启动选择端口
　　这是开发板板载的启动模式选择端口(BOOT)，STM32有BOOT0(B0)和BOOT1(B1)两个启动选择引脚，用于选择复位后STM32的启动模式，作为开发板，这两个是必须的。在开发板上，我们通过跳线帽选择STM32的启动模式。关于启动模式的说明，请看2.1.8小节。
　　4. 复位按钮
　　这是开发板板载的复位按键(RESET)，用于复位STM32，还具有复位液晶的功能，因为液晶模块的复位引脚和STM32的复位引脚是连接在一起的，当按下该键的时候，STM32和液晶一并被复位。
　　5. 参考电压选择端口
　　这是STM32的参考电压选择端口(P7)，我们默认是接开发板的3.3V和GND。如果大家想设置其他参考电压，只需要把你的参考电压源接到REF-和REF+上即可。
　　WK_UP及3个普通按钮
　　这是开发板板载的4个机械式输入按键(KEY0、KEY1、KEY2和WK_UP)，其中WK_UP具有唤醒功能，该按键连接到STM32的WAKE_UP(PA0)引脚，可用于待机模式下的唤醒，在不使用唤醒功能的时候，也可以做为普通按键输入使用。
　　其他3个是普通按键，可以用于人机交互的输入，这3个按键是直接连接在STM32的IO口上的。这里注意WK_UP是高电平有效，而KEY0、KEY1和KEY2是低电平有效，大家在使用的时候留意一下。
　　7. 触摸按钮
　　这是开发板板载的一个电容触摸输入按键(TPAD)，用于实现触摸按键。现在触摸按键非常流行，所以我们在开发板上也设计了一个，咱得跟上时代的步伐。
　　8. 电源指示灯
　　这是开发板板载的一颗蓝色的LED灯(PWR)，用于指示电源状态。在电源开启的时候(通过板上的电源开关控制)，该灯会亮，否则不亮。通过这个LED，可以判断开发板的上电情况。
　　9. 多功能端口
　　这里大家可别小看这6个排针，这可是本开发板设计的很巧妙的一个端口(由P3和P14组成)，这组端口通过组合可以实现的功能有：ADC采集、DAC输出、PWM DAC输出、外部音频输入、电容触摸按键、DAC音频、PWM DAC音频、DAC ADC自测等，所有这些，你只需要1个跳线帽的设置，就可以逐一实现。
　　MIC(咪头)
　　这是开发板的板载录音输入口(MIC)，该咪头直接接到VS1053的输入上，可以用来实现录音功能。
　　11. 录音输入接口
　　这 是开发板板载的外部录音输入接口(LINE_IN),通过咪头我们只能实现单声道的录音，而通过这个LINE_IN，我们可以实现立体声录音。
　　MIC选择口
　　这是开发板板载录音的接入选择口(P2)，如果使用LINE_IN录音的时候，我们把P2断开，以排除来自咪头的干扰信号，从而可以更好的立体声录音。而使用咪头录音的时候，我们短接P2即可。
　　13. 耳机输出接口
　　这是开发板板载的音频输出接口(PHONE)，战舰STM32开发板有多个音频输出(VS1053/收音机/PWM DAC等)，通过74HC4052实现音频选择，输入到TDA1308，再输出到该音频输出口，实现开发板的音频输出。
　　VS1053 IIS输出口
　　这是VS1053的IIS输出接口(P1)，该接口可以用来连接外部DAC，实现更好的音质输出。其实我觉得VS1053本身的音频DAC已经很好了。这个接口适合发烧友使用。
　　5V电源输入/输出
　　这是开发板板载的一组5V电源输入输出排针(2*3)(VOUT2)，用于给外部提供5V的电源，也可以用于从外部取5V的电源给板子供电。
　　大家在实验的时候可能经常会为没有5V电源而苦恼不已，有了ALIENTEK战舰STM32开发板，你就可以很方便的拥有一个简单的5V电源(最大电流不能超过500ma)。
　　3.3V电源输入/输出
　　这是开发板板载的一组3.3V电源输入输出排针(2*3)(VOUT1)，该排针用于给外部提供3.3V的电源，也可以用于从外部取3.3V的电源给板子供电。
　　同样大家在实验的时候可能经常会为没有3.3V电源而苦恼不已，ALIENTEK充分考虑到了大家需求，有了这组3.3V排针，你就可以很方便的拥有一个简单的3.3V电源(最大电流不能超过500ma)。
　　ADXL345加速度传感器
　　这是开发板板载的一个3轴加速度传感器(U11)，ADXL345分辨率高(13位)，测量范围大(±16g)，可以通过SPI/IIC访问，战舰开发板采用IIC访问它。有了这个，大家就可以实现一些比较有意思的应用(比如测量倾角等)
　　18. 电源开关
　　这是开发板板载的电源开关(K1)。该开关用于控制整个开发板的供电，如果切断，则整个开发板都将断电，电源指示灯(PWR)会随着此开关的状态而亮灭。
　　DC6~16V电源输入
　　这是开发板板载的一个外部电源输入口(DC_IN)，采用标准的直流电源插座。开发板板载了DC-DC芯片(MP2359)，用于给开发板提供高效、稳定的5V电源。由于采用了DC-DC芯片，所以开发板的供电范围十分宽，大家可以很方便的找到合适的的电源(只要输出范围在DC6~16V的基本都可以)来给开发板供电。特别注意：如果你使用的是战舰V2.0以前的版本，输入电压建议不要超过9V!切记不能超过12V!战舰V2.0及以后的版本才支持DC6~16V的宽输入范围。
　　FM收发天线接口
　　这个是开发板板载FM收发芯片的天线接口(ANT)，同时我们安装有天线在这个上面。通过这个天线，可以很好的实现FM收音和FM发射。
　　RS485总线接口
　　这是开发板板载的RS485总线接口(RS485)，通过3个端口和外部485设备连接。一 般情况下，只需要连接2个端口即可，即A和B，并不需要连接GND。这里提醒大家，RS485通信的时候，必须A接A，B接B。否则可能通信不正常!
　　RS232/485选择接口
　　这是开发板板载的RS232/485选择接口(P9)，因为RS485基本上就是一个半双工的串口，为了节约IO，我们把RS232和RS485共用一个串口，通过P9来设置当前是使用RS232还是RS485。当然，这样的设计还有一个好处。就是我们的开发板既可以充当RS232到TTL串口的转换，又可以充当RS485到TTL485的转换。(注意，这里的TTL高电平是3.3V)
　　RS232接口
　　这是开发板板载的RS232接口(COM)，通过一个标准的DB9母头和外部的串口连接。通过这个接口，我们可以连接带有串口的电脑或者其他设备，实现串口通信。
　　24C02 EEPROM
　　这是开发板板载的EEPROM芯片(U15)，容量为2Kb，也就是256字节。用于存储一些掉电不能丢失的重要数据，比如系统设置的一些参数/触摸屏校准数据等。有了这个就可以方便的实现掉电数据保存。
　　PS/2鼠标/键盘接口
　　这是开发板板载的一个标准PS/2母头(PS/2)，用于连接电脑鼠标和键盘等PS/2设备。
　　通过PS/2口，我们仅仅需要2个IO口，就可以扩展一个键盘，所以大家不必要对板上只有4个按键而感到担忧。ALIENTEK提供了标准的鼠标驱动例程，方便大家学习PS/2协议。
　　26. 游戏手柄接口
　　这是开发板板载的一个9针游戏手柄接口(JOY_PAD)，可以用来连接FC手柄(红白机/小霸王游戏机手柄)，这样大家可以在开发板上编写游戏程序，直接通过手柄玩游戏了。我们的综合实验提供有一个简单的NES模拟器，大家可以直接从网上下载nes游戏，放到开发板上玩。
　　LCD/OLED模块接口
　　这是战舰STM32开发板的又一个特色设计，一个接口，兼容多种模块。如果是OLED模块，请靠左侧插。如果是LCD模块，则靠右侧插。OLED模块支持ALIENTEK的单色/双色OLED模块。LCD模块则支持ALIENTEK的2.4/2.8/3.5寸LCD模块，并且支持触摸屏功能。
　　CAN总线接口
　　这是开发板板载的CAN总线接口(CAN)，通过3个端口和外部CAN总线连接。一般情况下，只需要连接2个端口即可，即CANH和CANL，并不需要连接GND。这里提醒大家，CAN通信的时候，必须CANH接CANH，CANL接CANL。否则可能通信不正常!
　　NRF24L01模块接口
　　这是开发板板载的NRF24L01模块接口(U7)，只要插入模块，我们便可以实现无线通信，从而使得我们板子具备了无线功能，但是这里需要2个模块和2个开发板同时工作才可以。如果只有1个开发板或1个模块，是没法实现无线通信的。
　　1.2.2软件资源说明
　　上面我们详细介绍了ALIENTEK战舰STM32开发板的硬件资源。接下来，我们将向大家简要介绍一下战舰STM32开发板的软件资源。
　　战舰STM32开发板提供的标准例程多达57个，一般的STM32开发板仅提供库函数代码，而我们则提供寄存器和库函数两个版本的代码(本指南以寄存器版本作为介绍)。我们提供的这些例程，基本都是原创，拥有非常详细的注释，代码风格统一、循序渐进，非常适合初学者入门。而其他开发板的例程，大都是来自ST库函数的直接修改，注释也比较少，对初学者来说不那么容易入门。
　　战舰STM32开发板的例程列表如表1.2.2.1所示：
　　


　　表1.2.2.1 ALIENTEK战舰STM32开发板例程表
　　从上表可以看出，ALIENTEK战舰STM32开发板的例程基本上涵盖了STM32F103ZET6的所有内部资源，并且外扩展了很多有价值的例程，比如：FLASH模拟EEPROM实验、IAP实验、拼音输入法实验、手写识别实验、综合实验等。
　　而且从上表可以看出，例程安排是循序渐进的，首先从最基础的跑马灯开始，然后一步步深入，从简单到复杂，有利于大家的学习和掌握。所以，ALIENTEK战舰STM32开发板是非常适合初学者的。当然，对于想深入了解STM32内部资源的朋友，ALIENTEK战舰STM32开发板也绝对是一个不错的选择。
　　这里特别说明一下战舰系统综合实验，这个实验使得ALIENTEK战舰STM32开发板更像一个产品，而不单单是一个开发板了，它拥有目前市面上所有开发板中最复杂，最强大的功能，可玩性极高，它的实现，充分向大家展示了ALIENTEK战舰开发板的优势，同时也证明了STM32的强悍性能。解决了一部分人，STM32能干啥的顾虑。