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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
; A$ Z4 P+ c6 @  j3 ^3 h8 }% S

9 n& a6 ^+ e. S9 a7 y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。
+ N( B5 N! b4 E. z7 o# c' B# r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。
5 N' A9 l, h& a; e' a! S+ _
6 E# H, L! U5 ^* g& T9 o! m7 l" |

+ t( E7 `- ]" x1概述
$ K3 I- p1 i2 {提示本文档适用于基于 Arm®的 STM32U575/585 微控制器。2 O  z% U" d  Y( i" j7 o& e

8 o3 S1 G' H: o$ U: O; ?

; T1 z$ M1 B: e2 电源管理
% u6 Y. M2 |# l2 k2.1 电源
5 T# u2 k, }% U1 ?STM32U575/585 器件要求 1.71 至 3.6 V 的工作电压电源(VDD)。7 M* j2 x, v% |- [
下面列出的独立电源可用于特定外设:
; Q+ n  g. P, X  S" F2 A+ w• VDD = 1.71 V 至 3.6 V  `* g1 S" F1 y9 w4 `/ \
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。
( J5 c( b, D/ o• 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。
2 Q& Q, t+ Y5 E5 F2 d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)。4 G8 G$ d9 c8 `3 _& _
• 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。
+ C/ z1 d2 |# M% y* h• VLXSMPSVLXSMPS 引脚是开关 SMPS 降压转换器输出。
3 E5 i9 s- _. K• 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 u2 b; n4 I) i) P4 W+ M; |
• 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。
7 L" [7 k+ q8 T- G) J
# m7 M4 s. D% a" r2 L6 `/ e  U  T- u
8 v6 S3 b# I7 d5 [1 e& l
提示 . Z; K# v; Z& _) K( l
– 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。  A% u# J8 [' M& E7 a; j3 y
– 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。8 s2 i, A" ^: r, M, F: c5 h8 A) s
VDD11 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。
& @5 \0 P* r9 t" e– Flash 由 VCORE 和 VDD 供电。; |, H  t0 K- y/ i
• VDDUSB = 3.0 V 至 3.6 ' F, C, Z6 ?/ E7 T1 z$ v- N7 _) N
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。4 p7 y9 J1 l. P- S  M) q
不使用 USB 时,VDDUSB 引脚必须优先连接至 VDD 电压电源。; c! z7 u) W  g/ r6 J% q/ ]
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)。
: i/ F5 e. m) Q• VDDIO2 = 1.08 V 至 3.6 V; u& Y; |0 _7 i' i4 y+ x
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。) i; V! ?4 b1 P. s3 U
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。
, N! U, i. h$ Y2 e2 G• 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)% P2 o/ l. d# t: m$ S" g# 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。
, V6 @% n7 X, u6 J( M+ n• VREF- 和 VREF+
1 Y, }! {4 o; k' T+ pVREF+ 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。. P  Z- X; h5 G+ H. {) m
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:1 U. U( H; X0 {) S+ X
– VREF+大约为 1.5 V。这要求 VDDA ≥ 1.8 V。9 ]6 m. s2 N: I6 F
– VREF+大约为 1.8 V。这要求 VDDA ≥ 2.1 V。
# e- N6 D1 U* @' `# u9 {/ H– VREF+大约为 2.048 V。这要求 VDDA ≥ 2.4 V。4 l$ v, e3 L5 J5 E
– VREF+大约为 2.5 V。这要求 VDDA ≥ 2.8 V。
  _. j) Y. D3 J: @, w1 @* wVREF- 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。
7 b7 u2 W9 l: M+ X* Q6 p下图显示了 STM32U575/585 器件电源概述,具体取决于 SMPS 存在性。
2 k) q5 J9 _6 I6 z$ J! x# I3 }* o& u5 f, `# ~
9 f2 M; {8 P* M8 I2 \4 b: f  T

* Q/ J" J+ e0 P* U3 ~
0 s0 ~$ h/ B+ b' _: i _7$_XG3%`%2_[FHVYR5BD~Y.png 5 i7 e' P4 s9 F- b# L( I4 f1 v
) t3 m; f  h; ]' J
+ {  y" N* l8 ]8 K3 y" e2 z* ]
在无 SMPS 的器件中,I/O 和系统模拟外设(如 PLL 和复位模块)由 DD 电源供电。为数字外设和存储器供电的VCORE 电源由 LDO 生成。如果选定的封装具有 SMPS 降压转换器选项,但 SMPS 不被应用程序使用(而是使用嵌入式 LDO),则建议设置 SMPS 电源引脚,如下所示:• 将 VDDSMPS 和 VLXSMPS 连接至 VSS3 W5 ^  i/ k2 l' \8 B$ L: R
• 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)
9 A9 ?2 t2 ], M# d
3 P7 B5 Y/ ]+ ^& u

+ W" i2 \$ @# H" G7 u独立模拟外设电源
& c2 b6 J  S4 @! l  e0 X. x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。5 C  l8 u. t. ~6 Q9 ?8 ?) R. q
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。! w  s, `; d& x
VDDA 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。+ }1 p  L5 h; Y: _  ^
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。
; M7 `) I0 g& X, H5 A0 B$ H4 m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。
  F2 P& [' j8 A4 M" G8 U" {9 ~$ H' Q8 e9 u2 s' r, I

3 x0 d! i4 ~; C8 nADC 和 DAC 参考电压
3 I  B$ [6 p8 q: V- 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。
- M, s- J6 ?" ]# Q3 o- j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。
3 x# n# Q) K& K8 W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。
7 g+ Q+ {3 z0 U. F; _3 P8 ~) c. A) j) Y( y
. _" P+ N" G! S' s7 L# Q7 u
独立 I/O 电源: k1 _) F- y! a
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。
/ k7 ?  w+ D$ S/ \. c" G& dVDDIO2 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)。
' p& W, v( X% _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。  S) s' z# ?+ d. b* {9 M* l1 G
VDDIO2 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。
+ y0 o) V$ a% J% w  V$ _: U4 S' _+ v% w' D3 C

6 f$ a6 f& X% y$ i1 n  X' T% B独立的 USB 收发器电源
( x& n9 R' `8 L9 DUSB 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。
- k  ]1 L  Q' U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。
% o6 @& c' {6 s$ e& LVDDUSB 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。& J; J+ G' \$ t( [

# Z# O; Y% W5 L2 m6 ^* F

0 W, I& Q% Q" T0 Y& M 电池备份域
3 D; y) k7 Q. A$ V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。* C: H# h$ r- U" H
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。# i4 |9 b9 v5 f" |8 X9 ~- 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。) d! _+ t3 f6 S$ s* E
VBAT 电源的开关由复位模块中内置的掉电复位电路进行控制。
" E4 d4 p1 i6 `" S1 A3 D) f& o# z6 l" {+ e( W
/ Q. Q; b. N2 C5 _% h
Caution:! L$ W/ }- U; r, h0 E2 Y
• 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。
$ A# N5 c$ k+ v4 O, U3 Z6 D• 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。
$ \2 {$ n' I6 L, e* k  A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。
1 j! V: y& s/ K( u" Z; f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。
: y  t9 c9 w8 n' s: R; A6 R$ N: B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:4 ]8 R  A) t) B& }
• PC13、PC14 和 PC15,可用作 GPIO 引脚
7 b6 H- f: T# P• 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)) u) i" P7 x" W  L% y: B: m/ T
• 下列引脚,由 TAMP 配置为篡改引脚:
0 B6 L* F6 k2 n7 _) D– PE3(TAMP_IN6/TAMP_OUT3)
  u/ F% c; X$ j( S- F0 n– PE4(TAMP_IN7/TAMP_OUT8)
. x1 F  z% @3 ?7 I0 V( `+ _– PE5(TAMP_IN8/TAMP_OUT7)
1 H, i" y4 h" g# Y2 ?– PE6(TAMP_IN3/TAMP_OUT6)
8 [3 L5 G" m& {/ z+ C$ K– PC13(TAMP_IN1/TAMP_OUT2)# @* N9 P6 B8 _9 ?  P
– PA0(TAMP_IN2/TAMP_OUT1)
- f( l: R+ l( y& S– PA1(TAMP_IN5/TAMP_OUT4)2 p0 ~. Q" m# M: n; q6 T* P( ?
– PC5(TAMP_IN4/TAMP_OUT5)( w2 Q8 c0 C* k* O' ^$ N& g' {( f
/ a3 J+ m1 |' m* C6 e" l, P1 A
完整版请查看:附件
: |/ e. D, v: N  K8 z, ~3 W: z. \$ }5 r

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