【F769IDISCOVERY评测】STM32F769I-DISCO开发包简介(三)

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wolfgang 提问时间：2016-12-1 22:09 /

六、高速USB OTG介绍

A、功能简介

开发板上micro-AB USB连接器同一颗USB高速PHY芯片（USB3320C-EZK）相连，开发板的USB连接器提供5V直流电源，限制电流为500mA。

当USB插入到CN15接口并连接到VBUS提供了电源时，绿色LED（LD5）亮起时包括扩以下几种情况：

LD5工作原理图

1）电源已经接通，开发板已作为USBHost工作；

2）VBUS为其他USB HOST提供电源，并且开发板已经作为一个USB设备工作。

LD4工作原理图

当红色LED(LD4)亮起时，发生了过载

注意：因开发板USB供电电流有限，应在由外部电源供电情况下使用OTG功能。

B、USB OTG硬件电路实现简介

高速USB OTG 实现原理图

STM32F769I-DISCO开发板（STM32官网）中选用USB3320作为USB OTG的PHY器件，它是满足USB2.0规范，以480M/s的传输速度传送数据的物理层芯片。

ULPI通信功能示意

STM32F769I的 ULPI功能控制引脚

STM32F769I-Disco 开发板是利用STM32F769N主控芯片的ULPI接口实现全速(12Mbit/s)和高速度操作(480Mbit/s)的操作，当在高速模式下使用USB OTG HS功能时，使用ULPI连接到外部PHY设备，并由外部PHY设备实现了高速(HS)模式下与micro USB接口连接。

ULPI高速USB 2.0标准接口实现与MCU链路连接，ULPI标准接口定义USB IP控制器（例如:musb-hdrc）和 PHY或收发器驱动之间的实际数据总线。ULPI接口降低和约束使用高速USB PHY的引脚数，MCU不必消耗过多的PIN资源满足高速度通过USB传输数据的需求。F7芯片中采用了ULPI接口及控制方式，这代表ULPI接口经过七年的应用沉淀，技术逐步成熟并在高性能单片机上的以推广。

附上USB 2.0 OGT 接口参考：

http://www.mentor.com/products/ip/usb/usb20otg/phy_interfaces

C、功能简评

STM32F769N具备ULPI接口，可通过外接ULPI收发器芯片实现HS的数据传输，这里选用的ULPI收发器芯片为USB3320，这款芯片具有高集成度、全功能、满足USB2.0高速传输需求，同时具备ULPI收发器能力。USB3320全功能的USB芯片适合使用的场景：网络、音视频、医疗器械、工业计算机、中继器及通信等方面。

七、miroSD卡介绍

A、功能简介

开发板支持2G以上容量的microSD卡连接到SDMMC2接口上。

SD卡读卡器引脚功能：

SDMMC_D0、D1、D2、D3分别为读卡器的数据引脚；

SDMMC_CMD 为命令状态引脚

SDMMC_CK 未时钟引脚。

+3.3V、VSS/GND、GND为电源引脚

microSD Card_detect 为是否插卡识别引脚，低电平有效。

B、miroSD硬件电路实现简介

SD卡原理图(采用PJS008-2003封装)

STM32F769N的 SD卡功能控制引脚

STM32F769N的SDMMC接口

1)支持多媒体系统规范4.2版中的三种不同数据总线模式:1-bit(默认),4-bit 以及8bit模式。

2)允许符合SD内存卡规范V2.0版本的数据在50MHz的频率下传输。

3)也支持SDMMC卡规范V2.0版本中两种数据总线模式：1-bit(默认) and 4-bit。

目前F7内该版本SDMMC接口仅支持SD/SDMMC/MMC4.2其中一种类型的卡，或与MMC4.1协议栈兼容的卡。该SDMMC可以由DMA控制器控制。

C、功能简评

STM32F769I-Disco 开发板是利用STM32F769N主控芯片的SDMMC接口功能实现对SD卡的读写操作。板载PJS008-2003封装读卡器是直接与MCU 对应引脚关联，通过SDMMC相关寄存器直接控制，即可实现对SD卡的读写操作。加上STM32CubeMX中的可视化参数配置与代码生成，开发SD卡读写应用时间会大幅缩短,简化了应用程序的开发与数据读写的实现。

八、以太网功能介绍

A、功能简介

RJ45接口图

RJ45引脚说明

STM32F769I-DISCOVERY板通过一颗MiroCHIP公司的LAN8742A-CZ-TR PHY 芯片实现10/100Mbit以太网通信，连接接口为全功能RJ45连接器。以太网PHY通过RMII 连接到STM32F769NIH6芯片上。由X2 处的25MHz有源晶振提供给PHY精确时钟，PHY 上的RMII_REF_CLK为 STM32F769NIH6芯片提供了50MHz的时钟信号

B、以太网硬件电路实现简介

LAN8742A连接原理图

RMII引脚对应

LAN8742A电路概念框图

LAN8742用于构件以太网络标准的物理层信号（简称PHY）, 将通信信号进行编/解码（4B/5B编解码）等系列信号转换工作,以便链路层与物理层缆线进行信息交互。PHY的原理是通过RMII接口与MCU连接，在固定晶振倍频频率下实现MDI与RMII的双向4B/5B编解码等工作，并连接网络变压器芯片和RJ45接口，实现数据的发送与接收转换工作。

LAN8742 支持“局域网唤醒”(Wakeon LAN)模式，可让系统进入低功耗状态，并在特定的网络流量出现时唤醒系统，因此可在待机期间节省资源。这些创新设计使客户仅需更换以太网络PHY便能升级其现有系统，以取得更好的能源效率。LAN8742A除了符合IEEE 802.3/802.3u标准、UNH互操作性认证、支持HP Auto-MDIX和MII/RMII接口等标准特性外，还包括以下特性：

1)SMSC的flexPWRTM技术，可支持低功耗和可变I/O电压

2)能够回报缆线故障和主动系统维护的缆线诊断功

3)满足工业应用中精密时序所需的确定性延迟

4)单颗25MHz石英振荡器设计

5)支持宽泛的商业(摄氏0度至70度)和工业(摄氏-40度至+85度)温度范围

6) 小巧的4x4mm 24QFN (LAN8742) RoHS兼容封装

C、功能简评

STM32F769I-DISCO的以太网PHY延续经典设计，继ST其它系列的板卡采用后，在这里再次沿用设计继续使用。这对网络功能应用的移植带来便利，不必再用再为网络驱动而重新设计应用。

九、以太网供电（POE）介绍

A、功能简介

这STM32F769I-DISCO开发板使用以太网集成了一个功率模块，这个模块围绕ST PM8800A基于简单二极管桥式整流反激式拓扑结构电路，兼容IEEE802.3af, 1级/2级的POE。这个模块作为受电端设备（PD, Powered Device）接受输入48V，并为主板能提供5V 、600毫安（约3W）的动力输出。

B、POE硬件电路实现简介

POE电路原理图

这原理图看起来很复杂,其实这POE电路实质上就是一个典型的开关电路,RJ45上的能用于网络通信功能的引脚为1、2、3和6引脚，余下的4、5、7和8就处于空闲或屏蔽线的作用。这里使用4、5、7、8的中带有杂波的直流电分别接入到二极管整流桥形成脉动直流电压，用电容对脉动电压进行虑波后形成直流电（DC），这时的DC依然不够纯净，会产生一定的波纹，利用稳压二极管矫正成较为纯净的直流电，这样就可送入下一级的MOSFET芯片——PM8800A电路回路中。

以PM8800A为中心的后端回路，主要用途是按照负载所需功率值进行闭环回路系统的PWM调制，最终形成稳定5V_POE电源。这里5V_POE可根据外部相连的耗电设备功耗进行自我调节，从而达到更少的释放热量、更好的减少变压器的发热量的目的，提高MOSFET电转换工作效率。

这里用到的PM8800芯片具有以下特征：

PM8800A PWM控制器电路的基本特性：

1) PD接口符合IEEE802.3a/f规范；

2) 集成的100V、0.5Ω、800mA热切换MOSFET；

3) 集成特征波形电阻；

4) 可编程起动电流限制；

5) 可编程分类电流；

6) 可编程的直流电流限制高达800mA；

7) 高压起动偏置稳压器；

8) 热停机保护；

9) 电流模式PWM控制器；

10)可编程振荡器频率；

C、功能简评

POE电路是利用双绞线传递的直流电,因受到10MHz/100MHz信号的干扰，这时的电流是不纯净，需要通过整流桥滤波，滤波后的电流通过PM8800的MOSFET功能转换为稳定的直流电流电源,并为主板提供动力。虽然POE不是什么新技术，但STM32F769I-DISCO主板设计者还是将这款基础功率模块能设计在开放板上，还是颇花费了不少心思，6层PCB设计，信号层上下均有地隔离，设计十分规整教科书般的电气布线，为该板增色不少。

D、附ST官网 POE相关资料下载网址：

想必这块板子还搭载着ST对于POE技术推广的使命，毕竟POE对于ST来说还比较新的业务，是其未来业务增长亮点之一，附上POE相关资料的查询链接，有兴趣者可以进一步关注和了解。

http://www.st.com/content/st_com/en/products/power-management/power-over-ethernet-ics/pm8800.html

十、本节小结

本节首先介绍了高速OTG 、SDMMC、以太网等众多接口，还特别仔细地介绍了POE供电相关技术，技术是一方面，这里对技术的规范作一个归纳小结，毕竟还有许多人为此费心劳力，拈断数根须。

1）首先是高速USB OTG,STM32F769N具备ULPI接口控制器,能实现与带有OLPI接口规范的USB PHY芯片（USB3320）实现控制和通信，最终满足全速(12Mbit/s)和高速度操作(480Mbit/s)速度要求。这里值得关注的内容《高速USB收发器的ULPI接口规范》，STM32F7系列已经将该规范的接口定义实现在系统级芯片(SoC)中了，给开发者带来的好处就是节省了开发时间、简化了验证和产品测试过程，还能保证嵌入式USB核心逻辑器件与USB收发起互联互通；

借此机会向ULPI工作组成员科胜讯、Mentor Graphics、飞利浦、SMSC和TransDimension Inc.表示致敬，他们公布这个接口的时间节点为2005年8月。同时也感谢ST将这一接口规范应用在F7系列芯片中，为这款高性能MCU搭配了一条高速的数据出入通道；

2）其次介绍了microSD卡接口，STM32F769N提供的SDMMC接口满足《多媒体系统规范4.2版本》、《SD内存卡规范V2.0版本》、《SDMMC卡规范V2.0版本》等众多卡片规范。满足F7这款高性能MCU对数据存储速度通道的需要

3）以太网功能中介绍了以LAN8742A为代表的PHY芯片提供最高100Mbit/s的数据传输，这块PHY芯片符合《IEEE 802.3/802.3u》规范，为F7高速网络数据接收与传送提供了必要通道；

4）最后介绍的是POE技术，该技术围绕ST的电源管理器件PM8800A展开，兼容 IEEE802.3af, 1级/2级的POE，作为POE的受电设备，支持48V输入和5V 、600毫安（约3W）动力输出。POE虽然在1999年就开始在IEEE制定标准，但该标准的缺点一直制约着市场的扩大，核心问题是器件防雷。直到2003年6月，IEEE批准了802. 3af标准。它明确规定了远程系统中的电力检测和控制事项，并对路由器、交换机和集线器通过以太网电缆向IP电话、安全系统以及无线LAN接入点等设备供电的方式进行了规定。IEEE 802.3af的发展包含了许多公司专家的努力，这也使得该标准可以在各方面得到检验。

ST在STM32F769I-DISCO开发板中使用POE技术，标志着ST公司在POE技术上使用日趋成熟，是随PowerDsine、Maxim、TI之后，又一家可提供POE技术解决方案的厂家。

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

STM32F769I-DISCO开发包简介(二)_板载部件介绍

文章接续：

STM32F769I-DISCO开发包简介(四)_板载部件介绍

STM32F769I-DISCO开发包简介(五)_板载部件介绍