【F769IDISCOVERY评测】STM32F769I-DISCO开发包简介(二)

【F769IDISCOVERY评测】STM32F769I-DISCO开发包简介(二)_板载部件...

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wolfgang 提问时间：2016-11-24 23:13 /

一、板载集成ST-LINK/V2-1简介

A、功能简介

ST-LINK/V2-1 编程及调试工具接口已集成在STM32F769I-DISCOVER开发板（STM32官网）上，ST-LINK/V2-1的板载功能特性包含：

支持USB 软件自检功能，上电后对MCU进行自检测试；

支持USB接口方式的虚拟串口，可以通过虚拟串口连接MCU；

支持USB 大容量存储器，将MCU的内置FLASH虚拟成为大容量存储器；

支持USB电源管理要求的大于100毫安电源规范。

ST-LINK固件及驱动支持通过www.st.com网站下载，也可通过https://www.stmcu.org.cn 社区资料中下载，在此感谢STM论坛提供的资料分类和资料的下载地址，让我们十分方便的下载ST-LINK的固件及驱动程序；同时也感谢ST官网对资料准确制作、详细归类、及时更新发布等工作的努力。

a、ST-Link/V2 Win7、Vista和WinXP的PC端USB驱动：

STSW-LINK003

https://www.stmcu.org.cn/document/detail/index/id-216339

b、ST-Link/V2-1在Win7，8的PC端USB驱动：

STSW-LINK008

https://www.stmcu.org.cn/document/detail/index/id-216349

c、ST-Link/V2和ST-Link/V2-1开发板通过USB端口进行固件升级程序：

STSW-LINK007 http://my.st.com/content/my_st_ ... e/stsw-link007.html

B、ST-LINK硬件电路实现简介

USB_Micro接口电路

USB接口电路实现这里很技巧的用了一个SOT23 封装的9013 NPN小功率三极管作为 STlink_USB DP的上拉电源开关，意在告诉PC该USB设备是一个快速或高速的USB2.0设备。这里9013还受到一个从STM32F103C8(后简称：103C8)引脚PA15/JTDI的控制，初始上电时，USB_RENUMn为高电平时，USB_DP接1.5K上拉电阻，进一步通过“103C8”中的参数“speed detection handshake”设定是HS还是FS。当完成“speed detection” PA15设置为开漏低电平关闭对USB_DP的上拉。不过在使用过程中PA15还是要处于上拉状态。

ST-LINK/V2-1功能实现芯片（STM32F103C8）

在原理图上:

网络标号USB_STLK_P、USB_STLK_N分别直联到“103C8” 的 PA12、PA11引脚上；

“103C8”的功能程序实现了JTAG和VCP（虚拟Com口）功能:

1）JTAG由引脚：T_JTCK(PA5、PB13)、T_JTMS(PB14)、T_NRST(PB0)、T_SWO(PA10)引出实现；

2）VCP由引脚：STLINK_TX(PA2)、STLINK_RX(PA3)引出实现。

“103CB”自身的程序下载接口孔位已经预留在板上（并未焊接），是为ST-LINK量产下载程序时使用。

ST-LINK程序下载引脚：STM_JTCK(JTCK)、STM_JTMS(JTMS)

此外控制电源芯片的ST890CDR由引脚PWR_ENn(PB15)是由“103CB”中引出；控制USB_DP的上拉电阻开关由引脚USB_RENUMn(PA15)引出。

C、功能简评

板载带有ST-LINK/V2-1的USB调试接口，能给调试带来极大便利。虽然JLINK、ST-LINK工具十分普的，可以完全不考虑接口方式（比如：1.27 2*5、2.54 2*5、2.54 2*10等），只是用MicroUSB接口进行程序下载、调试的工作，不用为接口不对而四处找寻的烦恼；正是这便捷的设计，给ST公司的带来口碑的正面加分，降低了推广门槛。

STM32F769I-DISCO开发板的ST-LINK/V2-1为支持ARM mbed平台，特别FLASH作为大容量存储器，将ARM mbed平台编译的bin文件，复制到大容量存储器中，即可完成程序的下载更新。这种技术不仅在DISCO系列中具备,Nucleo系列中也使用了这种技术，保持各系列的通用性惯例。

二、电源支持简介

A、功能简介

STM32F769I-DISCOVER开发板支持5V直流电源供电，支持多种电源提供方式，通过CN3跳线，能分别实现电源适配器接口、Arduino UNO电源接口、ST-LINK的USB接口、USBOTG接口及其RJ45以太网供电，CN3跳线在背板的左下角：

1、通过5V直流电源适配器连接供电

当CN3选择ext5V时，由JP1（开发板正面右下侧）的外部5V电源供电

JP1为2PIN外部电源接入接口

2、通过7V至12V直流电源通过Arduino UNO接口供电

当CN3选择ext5V时，还能由CN11（开发板背面）的Vin引脚提供电源

3、通过USB 接口的ST-LINK的5V 直流电源供电

当选择chgr时，STM32F769I-DISCOVER开发板使用ST-LINK/V2-1 的USB接口上的5V直流电源供电。

注意：如果USB接口接反了，会损害PC的USB接口。

4、通过RJ45以太网接口的48V直流电源供电

当选择poe5V时，开发板使用以太网的RJ45接口上45V直流电供电，由板上的PoE（以太网供电）模块产生5V电压，它能够产生高达600毫安的驱动能力，这个模块是一个符合标准IEEE802.3af 1级/2级的动力装置。外部电源必须完全符合IEEE802.3af标准。

关于POE的内容，我会放到后边专门章节介绍

5、通过USB OTG 高速率接口的5V直流电源供电

6、通过ST-LINK供电时

注意：当使用ST-LINK 的USB供电时，如果PC主机只提供了100毫安的电流，在启动的电源侦测后，发现USB供电不能满足开发板消耗的最大500毫安电流时，st890仍然处于关闭状态，会强制使用外部电源。这里用stlk与chgr是相同的。

B、电源硬件电路实现简介

CN3原理电路

ST-LINK供电电路

通过CN3的原理电路可以看出，分别通过5V_ST_LINK、5V_USB_HS、E5V、5V_POE、5V_USB_CHARGER的跳接，实现对电路板上5V的电路供电。而且不管以5V_USB_HS、E5V、5V_POE、5V_USB_ST_LINK的哪种方式供电，电源会由SB7连接的U4的“LD3985M33R”DC-DC为ST-LINK提供3.3稳定电源。

板载电源DC-DC转换

5V在U7处通过“LD39050PU33R”的DC-DC提供稳定的3.3V电源输出，通过U14处的“LD1117S18TR”的DC-DC提供稳定的1.8V电源输出。这里5V_ST_LINK与5V_USB_CHARGER是连通的（待获得实体版后具体测量）；

1、通过5V直流电源适配器连接供电电路

外部电源插座

通过JP1外供电，以及CN3(PIN5、PIN6)的跳接，实现外部电源为开发板供电。

2、通过7V至12V直流电源通过Arduino UNO接口供电

ArduinoUNO电源引脚

开发板背面的Arduino UNO接口的CN11 跳线柱，Pin8是外部电源输入的引脚VIN，VIN 通过 U18处的“LD1117S50TR”DC-DC提供稳定的E5V电源，E5V经CN3为全板供电。

3、通过USB 接口的ST-LINK的5V 直流电源供电

ST890CDR电路原理图

当为5V_USB_ST_LINK供电时，通过U22的“ST890CDR”实现对5V电源的电流保护, 5V_USB_ST_LINK的电流大于1.2A时，起到关断保护作用。

4、通过RJ45以太网接口的48V直流电源供电

（后边章节具体介绍，这里略）

5、通过USBOTG 高速率接口的5V直流电源供电

通过USB_Micro-AB接口提供电源

6、通过ST-LINK供电时

因这里用stlk与chgr是相连接的，电路与第3点的电路原理相同

7、ST-LINK程序下载及调试供电选择的注意事项

在使用 JP1(外接5V电源) 、CN11(Vin电源)、CN10(POE供电)、CN15(USB HS)等接口获取电源供电时，程序下载及调试的流程是：先通过以上方法接通电源，然后用USB线连接电脑主机。这种方式能确保在有外部电源供电下的ST-LINK能自检成功。

如果不按照先提供外接电源，再连接ST-LINK的USB的顺序，会造成以下问题：

1、如果板卡需要的电流超过500mA，会触发上位电脑的电流限制乃至于烧毁主机中的USB接口；

2、在不足500mA的电流供电下自检是有风险的，自检程序可能被拒绝也有可能自检不成功。

C、功能简评

一个开发板的优劣绝对与开发板的电源息息相关。此开发板能拥有5种供电模式能丰富对电源管理的知识，应衬DISCOVER系列命题。特别指出得是，此开发板能用POE供电模式，带来的不仅IEEE802.3af标准规范，而且更多的体验能将这一技术拓展到相关网络设备检测、控制中，我十分看好未来POE相关的应用。

三、时钟源及复位介绍

A、STM32F769I-DISCO板上提供了3个时钟源

X1：提供给高速USB OTG PHY使用的24MHz 晶振

X1 24MHz无源晶振

X2：为STM32F769NIH6控制器和以太网PHY使用的25MHz晶振

NZ2520SB25MHz有源晶振

X3：为STM32F769NIH6嵌入式实时时钟(RTC)使用的 32KHz的晶振；

这是STM32F7内部自带32KHZ RC振荡时钟源，这个LSI RC时钟是一个低功耗，低成本的可选主时钟源，也可在停机(Halt)模式下作为维持独立看门狗和自动唤醒单元(AWU)运行的低功耗时钟源。

LSI的相关技术指标

B、复位信号是低电平有效复位源

1)B2按钮复位

B2按钮复位原理图

由原理图得知，STM32F769I-DISCO支持低电平复位信号。当B2按下时电源仅10K电阻直接与地导通，致使NRST为低电平，芯片获得复位信号。

2)Arduino Uno CN11接口上的复位口

CNN11 接口上的复位口

可为外部设备提供复位信号；

3)ST-LINK/V2-1上提供的复位

ST-LINK/V2-1提供的复位信号

ST-LINK下载、调试程序是，支持软件控制复位。

C、功能简评

时钟、复位是开发板的基础功能，开发板上的各种应用离不开对时钟复位电路的了解，不过ST为提供了一个很好的时钟配置工具STM32CubeMX。芯片的时钟配置可以直接生成可编程的代码，极大的加快开发进度、降低了入手门槛。

赞收藏 5 评论9 发布时间：2016-11-24 23:13

9个回答

wolfgang 回答时间：2016-11-24 23:14:08

本帖最后由 wolfgang2015 于 2016-12-15 22:38 编辑

四、音频功能介绍

A、WM8994ECS/R音频芯片及电路实现简介

一颗CIRRUS 公司的WM8994ECS/R芯片上具有4个DAC和2个ADC音频编解码能力，连接到STM32F769N芯片的SAI接口上。这块WM8994ECS/R芯片的IIC引脚接到从STM32F769N的IIC总线上，该IIC总线与LCD DSI接口上，通过LCD DSI接口实现扩展IIC元器件的控制访问。

1)模拟线路输入通过3.5mm音频插孔CN6连接到WM8994ECS/R的ADC上

CN6音频插孔连接原理图

2)模拟线路输出通过3.5mm音频插孔CN7连接到WM8994ECS/R的DAC上

CN7音频插孔连接原理图

3)两部外部扬声器可以通过左右扬声器的JP2、JP3连接到WM8994ECS/R

外部扬声器连接原理图

4)DSI接口的语音输出连接到WM8994ECS/R 的IIC总线接口上

WM8994ECS/R IIC接口原理图

LCD DSI接口原理图

WM8994ECS/R、STM32F769N及LCD DSI接口 IIC总线连接表

WM8994ECS/R这款芯片是针对智能手机和其他多功能便携音频应用设计的。连三星的Wave和Galaxy S两个系列智能手机都采用了WM8994，该芯片是欧胜成功的高性能、超低功耗音频中心解决方案的系列产品之一。WM8994可提供市场领先的音频性能，显著延长回放时间，提供特别出色的语音通话质量，并对智能手机和其它功能丰富的便携式多媒体设备的多种用户使用模式提供支持。通过管理、转换和处理一整套包括语音、扬声器、麦克风、音乐及耳机信号在内的多样化音频信号源， WM8994能够将便携式多媒体设备的功能和性能进行转换并进而支持多种新型音频应用。

5)WM8994ECS/R 芯片与STM32F769N芯片的SAI接口连接

WM8994ECS/R与STM32F769NSAI接口引脚连接表

STM32F769N 提供两个独立的串行音频接口（SAI），通过控制F769内部的FIFO发送/接收器可与标准音频模式（如：标准IIS模式、LSB/MSB模式、PCM/DSP模式、TDM模式、AC'97模式以及SPDIF模式）实现通信输出，支持从8KHz到192KHz的音频采用频率。两个SAI模块均可配置主/从模式，在主模式、主时钟配置下在按256倍的采样频率对外进行DAC及解码输出。

B、数字麦克风芯片音频芯片及电路实现简介

开发板上的四个MP34DT01TR型号的数字麦克风（ST MEMS麦克风），连接到STM32F769NIH6芯片上的DFSDM（Sigma-Delta调制器数字滤波器）功能引脚上，与之形成完美的语音搭配范例。

四数字麦克风连接原理图

数字麦克风封装形式及引脚功能说明

需要特殊说明的是这里有4颗MP34DT01数字麦克风，它们是一款超小型，低功耗，全方位数字MEMS麦克风，内置电容传感元器件和一个贴片的IC接口，传感元器件能够检测声波。其特点：单电源电压，低功耗、120 dBSPL声过载点，63dB信噪比，全向灵敏度，-26 dBFS的灵敏度，PDM信号输出(脉冲密度调制)

MP34DT01数字麦克风具有5个引脚，分别是：电源(VDD)，地(GND)，时钟(CLK)，数据(DAT)和通道选择(L/R)， LR引脚接地代表左声道，通过10K电阻上拉代表右声道。U6、U9是右声道的设置、U5、U8是左声道的设置；麦克风阵列的上下两颗麦克风分别连DFSDM DATIN1和DFSDM DATIN5，数字采样的信号经过不同的设置和路径传给MCU进行声道处理和进一步降噪。

DFSDM与STM32F769N引脚连接表

数字麦克风PDM信号输出与STM32F769N 的DFSDM连接，而F769N上的DFSDM功能带有4数字过滤器模块和8个外部输入穿行通道。MP34DT01 数字语音调制（PDM）与STM32F769N 内部的对收到的数据流模拟值进行过滤，这二者形成了完美的搭配。STM32F769N数字滤波器模块可为开发者提供最终24位ADC分辨率的过滤处理能力。

C、STM32F769N SPDIF接口音频输入输出及电路实现简介

1)同轴电缆连接器CN12 ，是为STM32F769I-DISCOVERY 通过SPDIF规格接口接收外部音频数据。

SPDIF_RX连接原理图

原理图上，在STM32F769N的SPDIF_RX引脚接收到信号前，有两级反相器对信号进行整形以及平衡延时的作用，并变为标准电压的高电平输入。

SPDIF接收机用于接收符合IEC-60958和IEC61937标准的S/PDIF信号。这些标准支持简单高采样率的立体声数据流及高压缩多声道环绕声数据流，比如：那些Dolby或DTS的数据定义。

STM32F769 的SPDIF接收机功能如下：

*4个可用输入；

*自动侦测符率；

*最大符率，12.288MHz；

*支持从32到192KHz的立体声数据流；

*支持消费应用的音频标准：IEC-60968和IEC-61937；

*支持奇偶校验位管理

*支持音频样本使用DMA通信

*支持控制和用户信道信息使用DMA通信

*支持输入中断

SPDIF接收机提供了所有必要的功能来检测符率及解码输入数据流。当有效信号可用时，用户可以选择需要的作为SPDIF的输入，SPDIF接收机将重新采样输入信号、解码曼彻斯特码流、识别帧和块元素。接收机提供给CPU解码后的数据和相关标志位。

SPDIF接收机还提供了一个名为spdif_frame_sync的信号，将用于推断时钟漂移算法精确的采样率时是否切换S/PDIF子帧速率。

2)同轴电缆连接器CN8 ，是为STM32F769I-DISCOVERY 通过SPDIF规格接口向发送音频数据。

SPDIF_TX连接原理图

SPDIF与STM32F769引脚连接表

SPDIF发送机为音频IIS的和SAI应用使用一个专用PLL电平信号处理单元。它可以实现无插座的IIS采样始终精度而不影响CPU性能，并同时使用USB外设。这PLL电平的IIS配置可以修改管理一个IIS/SAI采样率修改而无需禁用主PLL电平——主要用于CPU、USB和以太网接口。

这音频PLL允许以非常低的错误编程为代价，获取从8KHz到192KHz采样率范围。

除了音频PLL，一个主时钟输入引脚可用于同步一个外部PLL（或编解码器输出）的IIS/SAI流。

D、音频功能简评

STM32F769I-DISCO开发板为我们呈现出3种不同的音频解决方案，F7几乎可胜任各种对音频信号不同品质要求的消费类电子需求：

通过自身的DFSDM 数字音频处理能力，实现小体积低功耗的数字麦克风的信号接收与处理。

通过使用自身的SPDIF接收器以及IIS功能实现音频的输入输出。

通过外接WM8994这类高品质音频IC，让其多媒体音频输入、输出处理能力更上一个等级。

五、本节小结

本节的首先介绍了ST-LINK/V2-1，跟其他的Nucleo32、64、144系列的开发办一样，DISCO系列的开发板也自带一个ST-LINK/V2-1，下载和调试程序只需要USB即可完成，不过在调试之前，因注意电源电流是否满足程序的需求；

顺理成章的带来了第二个主题——电源模式选择与配置，这个DISCO开发板外接功能特别多，板载功耗和外接设备的功耗都要考虑到电源功率是否满足负载要求。值得注意的是，开发板考虑到上位机USB受电源管理的限制，最大USB供电能力为500mA，在某些实验程序的下载、调试时需要先外接电源，然后再连接ST-LINK/V2-1；

第三个主题是板载时钟源，这影响到后期的各种试验过程，确定时钟源稳定后对于后期的各种试验、甚至CPU的CoreMark跑分测试均会受到影响；

第四个主题是本节的核心内容，音频功能介绍，STM32F769I-DISCO板卡把F7的音频功能展现的淋漓尽致：

1）STM32F769 具备的DFSDM数字音频处理能力，配合同厂的ST MEMS麦克风，将音频输入数字化技术展现在诸位眼前，能为其拥有者能够方便的深入研究数字音频的处理技术。

2）STM32F769 的SPDIFRX和独立通道的IIS 成为板载SPIDF RX和SPIDF TX接口的功能主角，经典的音频处理电路再一次呈现在诸位的眼前，让熟知该技术的人热泪盈眶，让初入者更容易了解音频电路的实现。

3)不仅如此 STM32F769的SAI音频扩展能力，展示出其在音频应用的巨大潜力。通过外接消费类电子主打音频芯片WM8994ECS，提高音频音质播放和声音采集。

即便如此STM32F769I-DISCO仅展现出其强大处理能力的冰山一角。在以后的介绍中还将介绍其它更为闪亮的应用功能，比如网络，比如SDI LCD,比如.....敬请期待。

前文回顾：

STM32F769I-DISCO开发包评测系列(目录)

STM32F769I-DISCO开发包简介(一)_开发板总揽

文章接续：

STM32F769I-DISCO开发包简介(三)_板载部件介绍

STM32F769I-DISCO开发包简介(四)_板载部件介绍