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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
& s9 f! G0 X! \2 p7 }$ E% H. Y
* e9 K  A: ^+ b. U7 E
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。" a& j; r$ y; e0 _- ?+ u7 x
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。
8 z4 @% G6 D( ?: d3 c
" \- A8 D5 B* F& P! J
' ]- s5 W: e$ ^9 E2 V  [" l' g
1概述9 `1 f9 S3 j6 L, [" D( x. h$ k
提示本文档适用于基于 Arm®的 STM32U575/585 微控制器。
! U& P" g4 I: O0 z( e" V% P& D: B0 D0 C

1 b9 n$ S5 r4 o. m+ c2 电源管理: W1 c! E+ Q  l+ l8 H, J; z
2.1 电源* f- D3 Z  t+ K# J5 S
STM32U575/585 器件要求 1.71 至 3.6 V 的工作电压电源(VDD)。
- n6 f7 C. W' H' M0 w下面列出的独立电源可用于特定外设:
- V$ k. T; z, P! }• VDD = 1.71 V 至 3.6 V( {/ @: M. G8 h. i  h" y
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/ ^, K! S$ ^3 K9 o: u  ?
• 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。9 N+ J+ T" Z; ?7 f4 D( Y! o
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)。% @! j9 s- O) W" }' Z9 K; R
• 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。+ v6 P4 b; w: X4 U& J( a) d8 m
• VLXSMPSVLXSMPS 引脚是开关 SMPS 降压转换器输出。/ j5 g6 O6 m7 ?8 ^
• 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。
" ~8 `: d5 Q" g5 u; e• 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。
  g8 F: S3 S) V$ y3 @! H# q, W
5 |  z# H) P3 ~% i; Q$ ~# `' |

$ P/ s( q/ F' y; ~" I% A提示
, q- R8 V% b) }% c% p– 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。* \. Q1 V6 R/ Q. `* l
– 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。4 L# w5 q+ \  l, I
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。& _9 T* f9 D( e! G! V
– Flash 由 VCORE 和 VDD 供电。- v% X0 c2 B- L; q0 t9 p
• VDDUSB = 3.0 V 至 3.6 6 ^% c+ B: j/ S1 Z' M# I+ ]* l
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。$ S8 W: R; G: P& ^: ?# \
不使用 USB 时,VDDUSB 引脚必须优先连接至 VDD 电压电源。
/ U5 Z9 ?( [' ?6 p1 G- B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)。8 I5 Z; f/ @- G! w! [4 ?& j
• VDDIO2 = 1.08 V 至 3.6 V
0 k8 V8 b7 @/ j% f2 q4 @. j, w$ |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。6 D- c; m6 i- U( Y
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。2 u# _$ q! x6 h5 h% 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)
& x& ^+ [7 j/ Y% B% n3 s5 u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。
% ^9 u& p! G+ g. P+ l9 ^: ~: ?• VREF- 和 VREF+: K5 b$ Z4 D3 A( X6 S- |/ x
VREF+ 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。5 ^  O" z) [/ Q( e$ x" R
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:* n0 B, L+ K  Q! M1 \
– VREF+大约为 1.5 V。这要求 VDDA ≥ 1.8 V。6 c' Z- ^+ x7 ~3 o" J, T) s
– VREF+大约为 1.8 V。这要求 VDDA ≥ 2.1 V。, D8 L# E9 Q+ \3 T& }: }. y& v  i
– VREF+大约为 2.048 V。这要求 VDDA ≥ 2.4 V。' |# @3 Y. ~' ?! n, {7 d- m3 `
– VREF+大约为 2.5 V。这要求 VDDA ≥ 2.8 V。
5 `  {* R4 Q+ m( FVREF- 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。+ M$ Y" ?$ w8 E' z& E% V* ?* j' T$ [
下图显示了 STM32U575/585 器件电源概述,具体取决于 SMPS 存在性。4 A/ B3 T7 [! F) p& M8 f' k

9 @8 Q3 p$ x( q
( _# Q/ y' i( W; x

, ^! {) Z! N5 P$ S/ |! E7 ?4 H# |2 h8 N. w! f4 i' U8 z
_7$_XG3%`%2_[FHVYR5BD~Y.png 2 l( F5 W- V, U+ [& G

- x/ Y6 h& T9 h0 q  ?2 G/ s; }
: R+ v7 @  j, Q0 C
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 VSS* K7 ?2 ?& K3 [+ q: ]- j
• 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)" O) F4 W- @; {) ^. E+ `3 E
1 `2 ~8 L, t+ f. D

* q! Y! B2 {9 o- _1 K" Q独立模拟外设电源
2 [- _7 E7 A& B6 X6 R' ^1 I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。# n9 ~$ ]9 s/ y2 e$ D! U
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。% F- S' b1 Z; f8 D4 @. g6 U- D" ~7 `) q
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。/ ]! @0 e% \* q# x2 `
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。4 x$ Y0 ~. ]) ]. Y. W# f
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。2 N! A" P- F1 k2 K$ J

- I, @, }$ \* ~/ X

0 j0 N6 I! B9 b2 xADC 和 DAC 参考电压
4 _* ^+ K0 M* n8 @" H0 z: I1 X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。
& n5 F( y) f/ q9 ]. M1 }! s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。; h9 b! Y& a: p$ t
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。; I4 \! ]# B0 g5 U2 S8 q- \

2 n0 @6 C; w7 G; L" O

, J6 u+ O' q# V5 U独立 I/O 电源
, A: o4 q0 m9 `, v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。( n8 x5 n8 B# B" t
VDDIO2 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' e3 X$ U$ r! V0 F9 D6 \
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。2 ~6 d- [( j9 O) U; {
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。
( Z# d, z0 @( D% v
6 U& `3 C& B( f( \
8 h3 ^+ A2 o& l4 x
独立的 USB 收发器电源
* j" I  ?3 }9 p0 a- VUSB 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。
! ]  o6 T% h9 X1 ^0 r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。  P7 e, T' R/ H; e
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。  H$ Z' v& Y5 ?. |. }2 }5 ^3 j. f

5 D5 g6 b1 a, }$ W* ~% ~
. g. {. y% @& ?/ [4 U
电池备份域
* F4 p( t- I3 [8 s4 u+ _  k5 J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。8 Q. a/ f+ S. D0 p
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。
0 N( e, Z& S# `8 l* N9 a6 I- t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。
. B6 k  u7 w1 q8 x; C7 hVBAT 电源的开关由复位模块中内置的掉电复位电路进行控制。
5 D. J$ G7 w1 t. H
1 c, b) v3 K4 |) k; ?
, i/ i5 i+ D5 C4 n7 o: y6 ]
Caution:7 {& ]% @0 U' N) U
• 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$ y3 k$ U. t! S, [2 m• 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。
% {3 i, H9 z3 M/ k$ v7 {/ C7 E; `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  R: l! N4 `4 ^' _4 R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。8 T1 `6 x' u1 q% X1 _
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:
- @7 r% V  S) D2 t4 E' o& A- Y• PC13、PC14 和 PC15,可用作 GPIO 引脚
3 n" T; D6 P6 o. E) c/ V# 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)
% H7 B# l; j; c8 u+ M  K• 下列引脚,由 TAMP 配置为篡改引脚:
. @+ _6 g- k/ }– PE3(TAMP_IN6/TAMP_OUT3)
  X6 S. d" G' A' B+ W3 k; e# r– PE4(TAMP_IN7/TAMP_OUT8)5 H0 f7 t& F+ Z- d8 c6 g: Y- ^
– PE5(TAMP_IN8/TAMP_OUT7)
1 f: b" m: r, i* F! u– PE6(TAMP_IN3/TAMP_OUT6)
" o* Z: @! X* w7 `9 G" h3 T– PC13(TAMP_IN1/TAMP_OUT2)- l4 T7 G" y- }7 l6 Q
– PA0(TAMP_IN2/TAMP_OUT1)& \) n; W. g7 s6 u3 S
– PA1(TAMP_IN5/TAMP_OUT4)
$ W2 c( M+ k7 W  l" I- A– PC5(TAMP_IN4/TAMP_OUT5)" A6 N9 e- K' i6 R( P1 e% C$ }
: {+ P3 B2 k) {) o3 h6 h
完整版请查看:附件( R! I4 T0 v, _  y1 Y

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