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STM32U575/585 MCU 硬件开发入门

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STMCU小助手 发布时间:2023-2-13 21:01
引言 2 r( L& ~% W# k! m* `

+ d( k1 z, \$ a- ^# W5 D$ \本应用笔记为系统开发者概述了开发板特性的硬件实现。开发板特性为供电电源、时钟管理、复位控制、自举模式设置和调试管理。本文档详细介绍了如何使用 STM32U575xx 和 STM32U585xx 微控制器(也称为 STM32U575/585)。其中介绍了使用这些 MCU开发应用程序所需的最少硬件资源。
% Z1 D! Z# d" H0 A! ^$ }本文还包括了详细的参考设计原理图,说明了其主元件、接口和模式。
# E! v( J2 B! T8 ?  m& v/ k- _1 E, l. M4 [! U! y
6 X4 T/ e9 K; K& a1 @! _( D
1概述
; R" z1 C7 \- h( ~, X7 q) `6 U提示本文档适用于基于 Arm®的 STM32U575/585 微控制器。  H+ r, W, E0 {/ A
: [/ J+ G3 E) j( }

1 S+ ?9 ^7 S- H/ h$ q2 电源管理9 f* d) E: L5 e, {; t% X& C% ~2 u
2.1 电源
" @$ [4 o/ S6 z" e5 j8 _( {STM32U575/585 器件要求 1.71 至 3.6 V 的工作电压电源(VDD)。/ D: ?$ j/ `% s+ p3 x* C# ?1 s# ?& u
下面列出的独立电源可用于特定外设:
2 T5 t1 t( e, B5 h! E% X! f$ I3 ^0 ~• VDD = 1.71 V 至 3.6 V3 b# L; U/ x) L2 X# n; A
VDD 是为 I/O、内部稳压器和系统模拟信号(如复位、电源管理和内部时钟)供电的外部电源。VDD 通过VDD 引脚从外部提供。  G" E5 o& a' A- i  Y/ U! X; ?
• VDDA = 1.58 V (COMPs) / 1.6 V (DACs/OPAMPs) / 1.62 V (ADCs) / 1.8 V (VREFBUF) 至 3.6 VVDDA 是为 A/D 转换器、D/A 转换器、电压参考缓冲器、运算放大器和比较器供电的外部模拟电源。VDDA 电压电平独立于 VDD 电压。不使用这些外设时,VDDA 引脚必须优先连接至 VDD 电压电源。% Y  X8 B/ N9 I. D; P, e7 s
提示 如果 VDDA 引脚保持为高阻抗或连接至 VSS,则可施加到 I/O(具有"_a" I/O 结构)上的最大输入电压将降低(参见器件数据手册以了解更多详细信息)。
1 P4 C; \# K! o% E• VDDSMPS = 1.71 V 至 3.6 VVDDSMPS 是为 SMPS 降压转换器供电的外部电源。它通过 VDDSMPS 引脚从外部提供,且必须连接到与VDD 引脚相同的电源。
7 j% V' ]$ p- Z: c' H• VLXSMPSVLXSMPS 引脚是开关 SMPS 降压转换器输出。& G1 h' Q/ X* ]
• VDD11VDD11 是通过内部 SMPS 降压转换器 VLXSMPS 引脚提供的数字内核电源。仅出现在具有内部 SMPS 的封装上的两个 VDD11 引脚连接至总量为 4.7 µF(典型值)的外部电容。此外,每个 VDD11 引脚需要一个 100 nF陶瓷电容。1 k' K6 t& \, [9 r. T- T' c* C
• VCAPVCAP 是来自内部 LDO 稳压器的数字内核电源。VCAP 引脚(一个或两个)仅出现在只具有 LDO(无SMPS)的封装上,需要连接至总量为 4.7 μF(典型值)的外部电容。此外,每个 VCAP 引脚需要一个 100nF 陶瓷电容。) ?: n/ R- S6 c7 A" X; g$ r- j7 J

2 X" `% m: c. A$ k6 o! K+ C, R" @

' c2 o/ B, Y, i1 u: i提示
) e: t% _3 c* l/ s8 I" n8 t– 如果有两个 VCAP 引脚(UFBGA169 封装),则每个引脚必须连接至 2.2 µF 电容(总量约为 4.4 µF)(最大 4.7 µF)。每个 VCAP 还需要一个 100 nF 陶瓷电容。
* b( `2 ~1 i$ U7 J+ D– SMPS 电源引脚(VLXSMPS、VDD11、VDDSMPS、VSSSMPS)仅在具有 SMPS 的封装上可用。在此类封装中,STM32U575/585 器件并联嵌入了两个稳压器(一个 LDO 和一个 SMPS),以便为数字外设提供VCORE 电源。
' a2 q) A6 T5 a( l' r( FVDD11 引脚上需要总 4.7 μF 的外部电容和 2.2 µH 线圈。此外,每个 VDD11 引脚需要一个100 nF 陶瓷电容。' B6 I0 a) f. L  l* J& J" F; V
– Flash 由 VCORE 和 VDD 供电。
6 ]# t  }1 t- Z$ Z* b9 n8 Y• VDDUSB = 3.0 V 至 3.6 5 {5 [" D  ~( p4 r  x$ S" W
VVDDUSB 为外部独立电源,为 USB 收发器供电。VDDUSB 电压电平独立于 VDD 电压。5 H( e  E( i# r- p0 c
不使用 USB 时,VDDUSB 引脚必须优先连接至 VDD 电压电源。) V" q0 I/ U2 m6 u8 u
提示 如果 VDDUSB 引脚保持为高阻抗或连接至 VSS,则可施加到 I/O(具有"_u" I/O 结构)上的最大输入电压将降低(参见器件数据手册以了解更多详细信息)。/ E! n2 |& }7 o( ?# h
• VDDIO2 = 1.08 V 至 3.6 V( L7 l$ q" y6 U. G/ M
VDDIO2 是为 14 个 I/O (port G[15:2])供电的外部电源。VDDIO2 电压级别与 VDD 电压无关,不使用 PG[15:2]时,最好连接到 VDD。
) Z+ h& O# f" q. }2 g3 S' V提示 在小封装上,VDDA、VDDIO2 或 VDDUSB 独立电源可能不作为专用引脚出现,且内部连接至 VDD 引脚。如果产品上不支持某功能,则该功能也不会出现。# ^: R" c4 n) b+ ]' C( X
• VBAT = 1.65 V 至 3.6 V(保证功能降至 VBOR_VBAT 最小值,参见产品数据手册)
/ w2 F  Q2 w  X- {1 b, g当 VDD 掉电时(通过电源开关),VBAT 为 RTC、TAMP、外部时钟 32 kHz 振荡器、备份寄存器和可选备份SRAM 提供电源。
. Y# N7 {" N' l+ g" F" r• VREF- 和 VREF+
" e/ H0 k9 \: u: h+ a3 N3 CVREF+ 为 ADC 和 DAC 的输入参考电压。使能时,它还是内部电压参考缓冲器(VREFBUF)的输出。当ADC 和 DAC 不使能时,VREF+引脚可接地。  J2 |8 k( [/ c* `
内部电压参考缓冲器支持四个输出电压,可利用 VREFBUF_CSR 寄存器中的 VRS[2:0]字段进行配置:7 E7 C3 X$ K8 j( j* C
– VREF+大约为 1.5 V。这要求 VDDA ≥ 1.8 V。$ A$ D* q* n3 l' }- N& w$ M5 W
– VREF+大约为 1.8 V。这要求 VDDA ≥ 2.1 V。. K# ^; E8 _; ~- \, W# k
– VREF+大约为 2.048 V。这要求 VDDA ≥ 2.4 V。
+ ]8 V$ e+ S  L2 h% H– VREF+大约为 2.5 V。这要求 VDDA ≥ 2.8 V。
( J/ f+ C- S) I' K# n, AVREF- 和 VREF+ 引脚并非在所有封装上可用。当不可用时,它们分别与 VSSA 和 VDDA 引脚绑定。当 VREF+引脚与 VDDA 在一个封装中互相绑定时,内部 VREFBUF 不可用且必须禁用。VREF- 必须始终等于 VSSA。
( x/ @) Y* j0 K+ o7 ~/ y2 `下图显示了 STM32U575/585 器件电源概述,具体取决于 SMPS 存在性。
9 F- H0 X+ |' Z3 w+ ~5 y
1 V/ p( F2 o- [- F) M% W' B

. i! b& g+ c; K/ G7 e: r2 e) F
6 z( I8 W  [6 Q! u
- P- b1 w$ B% a' c  V _7$_XG3%`%2_[FHVYR5BD~Y.png 9 O! h* h- Q8 U8 _% e

1 y- u3 E3 h' l2 e: x

: F1 A0 t, B- t  S1 G1 K) ]. H8 D6 e在无 SMPS 的器件中,I/O 和系统模拟外设(如 PLL 和复位模块)由 DD 电源供电。为数字外设和存储器供电的VCORE 电源由 LDO 生成。如果选定的封装具有 SMPS 降压转换器选项,但 SMPS 不被应用程序使用(而是使用嵌入式 LDO),则建议设置 SMPS 电源引脚,如下所示:• 将 VDDSMPS 和 VLXSMPS 连接至 VSS4 e% M: [1 A! X: L
• 将 VDD11 引脚通过两个(2.2 µF + 100 nF)电容连接至 VSS(如在正常模式下)3 q; ^$ Z5 W5 o! b( ?

2 S/ _( I) F) W* A& Q

  {; V6 @: q7 j1 }独立模拟外设电源
! D% n: p. W. V7 M/ m为了提高 ADC 和 DAC 转换精度、扩展供电的灵活性,模拟外设配有独立电源,可以单独滤波并屏蔽 PCB 上的噪声。. o8 m5 R: `4 Y
模拟外设的电压电源输入在单独的 VDDA 引脚上可用。VSSA 引脚提供了独立的电源接地连接。
  r3 {5 n9 H3 X; rVDDA 电源电压可与 VDD 不同。复位后,由 VDDA 供电的模拟外设是逻辑隔离且电隔离的,因而不可用。当 VDDA电源存在时,使用这些外设前,必须通过设置 PWR_SVMCR 寄存器中的 ASV 位,解除此隔离。0 ?' C( O$ {' E4 C
VDDA 电源可由模拟电压监测(AVM)监控,并与两个阈值(AVM1 为 1.6 V,而 AVM2 为 1.8 V)进行比较。有关更多详细信息,请参见器件数据手册和参考手册的“外设电压监测(PVM)”部分。
, N* T- h" g0 d& E7 [1 e2 s当使用单供电时,VDDA 引脚可外部连接至同一 VDD 电源,为得到无噪声的 VDD 参考电压,需通过外部滤波电路。
0 X7 z; j6 Q! w* M9 w* h+ u/ @! L' Q! X

( }" h: \' f% v, UADC 和 DAC 参考电压
" y6 h- v# p% l: J为确保低电压输入和输出上的更好精度,用户可将 VREF+连接至一个独立的、低于 VDDA 的参考电压源。' {8 F9 j" ?2 u) K
对于模拟输入 (ADC)或输出 (DAC)信号, VREF+为最高电压,以满量程值表示。VREF+可由外部参考或VREFBUF(可以输出可配置电压:1.5、1.8、2.048 或 2.5 V)来提供。VREFBUF 还可通过 VREF+引脚为外部元件提供电压。% _6 x6 T& k7 a" o/ J6 h
有关更多信息,请参见器件数据手册和参考手册的“电压参考缓冲器(VREFBUF)”部分。- a6 r6 [' O) B
" K3 N" T3 t" j1 Z) ?; ]5 z
- r, W' }3 I3 y  I) o! q
独立 I/O 电源轨
6 B* i( H/ ], y5 n8 ?0 z来自端口 G(PG[15:2])的一些 I/O 由单独的电源轨供电。此轨的电源范围为 1.08 V 至 3.6 V,可通过 VDDIO2 引脚外部提供。VDDIO2 电压电平完全独立于 VDD 或 VDDA。
  k3 A  f# q7 \; V/ GVDDIO2 引脚仅可用于一些封装(参见数据手册中的引脚排列详细信息,以了解 I/O 列表)。: `  E0 g  _5 Q/ @9 v
复位后,由 VDDIO2 供电的 I/O 是逻辑隔离且电隔离的,因而不可用。当 VDDIO2 电源存在时,从 PG[15:2]使用任一I/O 前,必须通过设置 PWR_SVMR 寄存器中的 IO2SV 位,解除此隔离。
5 r  P+ H% P6 `- jVDDIO2 电源由 VDDIO2 电压监测(IO2VM)监控且与内部参考电压(3/4 VREFINT,约为 0.9 V)进行比较。有关更多详细信息,请参见器件数据手册和参考手册的“外设电压监测(PVM)”部分。+ b, g7 m9 {% `+ V8 k

; Z0 i8 h$ ?. P. r4 K3 z

7 C0 `& J0 D9 |  P3 x% p- o独立的 USB 收发器电源2 e. d5 G) T- `$ c: \
USB 收发器通过一个单独的电源 VDDUSB 供电。VDDUSB 范围从 3.0 V 到 3.6V,完全独立于 VDD 或 VDDA。. S1 p  d6 I9 |& z; o/ l  w
复位后,由 VDDUSB 供电的 USB 功能是逻辑隔离且电隔离的,因而不可用。当 VDDUSB 电源存在时,使用 USBOTG 外设前,须通过设置 PWR_SVMR 寄存器中的 USV 位,解除此隔离。" s+ ]. }$ f/ y( `
VDDUSB 电源由 USB 电压监测(UVM)监控且与内部参考电压(VREFINT,约为 1.2 V)进行比较。有关更多详细信息,请参见器件数据手册和产品参考手册的“外设电压监测(PVM)”部分。
( \  _7 }: x/ }3 I$ s, i/ W8 C9 {) G/ G/ @4 R1 Z3 U! N- ^0 M
7 ~( t' F) g; ~
电池备份域0 w5 W: ^# _+ n4 h8 k  `
为了在 VDD 掉电时,还能保留备份寄存器的内容,且为 RTC 供电,可将 VBAT 引脚连接到电池或者其他备用电源上。
4 w, S  v* n& A  F/ @( Z  @VBAT 引脚为 RTC、TAMP、LSE 振荡器和 PC13 到 PC15 I/O 供电,允许 RTC 在主电源关闭时也可工作。) C. L" M$ E, |( E
当在 PWR_BDCR1 寄存器中设置 BREN 位时,可通过 VBAT 引脚为备份 SRAM 供电。
3 B# s; Y7 Z: T! L; b- WVBAT 电源的开关由复位模块中内置的掉电复位电路进行控制。) ~9 a3 Z) X4 e) T& T7 M/ U0 O) e

6 q7 Z3 Q3 x0 p. G9 F- L- y

6 s* X* X! A5 _! e/ cCaution:
% o' k, n0 O; \2 J • 在 tRSTTEMPO(VDD 启动时)或 PDR(下电复位)检测期间,VBAT 和 VDD 之间的电源开关仍连接到 VBAT引脚。
& Y( Y) I3 Q8 m: ]; l• 在启动阶段,如果 VDD 的建立时间小于 tRSTTEMPO(有关 tRSTTEMPO 的值,参见数据手册)且 VDD > VBAT+ 0.6 V,会有电流经由 VDD 引脚和电源开关(VBAT)之间连接的内部二极管注入 VBAT 引脚。
1 B% G9 E5 y! u3 ]5 N) d+ F如果连接到VBAT 引脚的电源/电池无法承受此注入电流,则强烈建议在该电源与 VBAT 引脚之间连接一个低压降二极管。" i- }8 c1 s. h8 s* v2 c. l
如果没有使用任何外部电池,建议将该 VBAT 引脚连接到带有 100 nF 外部去耦电容的 VDD 上。
1 z/ F3 t) O7 d; x2 ^通过 VDD 对备份域供电时(模拟开关连接到 VDD 引脚),以下引脚可用:* C* }8 d$ b5 E9 y
• PC13、PC14 和 PC15,可用作 GPIO 引脚% |5 Y9 v* Q. y- _
• PC13、PC14 和 PC15——三个引脚可由 RTC 或 LSE 进行配置(参见参考手册的 RTC 部分)
/ e( T7 D+ z2 D/ \3 d# F+ H- x• 下列引脚,由 TAMP 配置为篡改引脚:& T2 ^- H7 Q) u1 h8 a3 Z
– PE3(TAMP_IN6/TAMP_OUT3)
9 Y1 j6 \& I# M3 q/ R0 V% e– PE4(TAMP_IN7/TAMP_OUT8)
( Y' e; q. T* [/ g3 I1 Q– PE5(TAMP_IN8/TAMP_OUT7)8 r# V- k1 l6 u4 I* u' M
– PE6(TAMP_IN3/TAMP_OUT6): C/ y0 k$ R: u- Y. K1 K
– PC13(TAMP_IN1/TAMP_OUT2)
! w; f( R$ I) X. o; [! d– PA0(TAMP_IN2/TAMP_OUT1)- ^/ T& V5 {$ G9 B
– PA1(TAMP_IN5/TAMP_OUT4)
( D# J+ R, n( w1 l3 F– PC5(TAMP_IN4/TAMP_OUT5)% v( r, P; _, {7 g: j  D

5 q: r+ t1 a& m/ w: [完整版请查看:附件+ |# M5 C3 ?0 v  l+ W
5 ?7 k" ]7 W) H+ g

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