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嵌入式微控制器必要的PCB电路设计是相当的庞大工程。升级后微控制器，仅资料表和技术文件就可以达到数百页。
在开始电路设计之前，希望描绘特定主题的所有主要元件的操作流程图，包括所有接口和微控制器之间具有接口的外围设备。
ARM Cortex-M微控制器
在本文中，ARMCortex？重点放在引进M微控制器所需的PCB电路设计上。ARMCortex-M微控制器具有由不同晶片制造商提供的不同版本。
带有32位元架构的ARM？M与典型的8位元微控制器相比，特别适合计算强度高的密集工作。如果需要较大的存储容量空间，或者如果有能够为了将来的扩展需求而简化系统平台的转移的应用，则32比特微控制器也是优点。
我们讨论的ARMCortex-M微控制器是ST Microelectronics出品的STM32家庭。更准确地说，将焦点放在STM32F4系列上。
但是，STM32家庭实际上包括超低功耗的STM32L系列、比STM32F4版本效率更高的系列等很多机种。最有效率的版本是STM32F7，每秒可以执行10亿个指令。在效率最低的机型中，有每秒只执行2600万个指令STM32L0。
在以下图1中，请参照本说明书所示STM32F4微控制器的电路图。
图1。STM32F4微控制器的电路图。
电源设计
电路供电是硬件设计的最重要的一环。设计后期，请不要决定供电和接地的配置。
微控制器所使用的电流由诸如操作电压、脉冲频率和输入/输出引脚的负载的多个因素来确定。
MCU在各电源VDD的脚下，必须将1uF及100nF陶瓷电容器（例如图1的C7及C8）配置在尽可能接近的位置，供给电源莲藕。另外，在靠近供给VDD的主电路布线上的IC的位置安装4.7uF陶瓷电容器（图1中的C1）。
具有类比数字位转换器（ADC）微控制器通常为类比信号使用独立的电源VDDA和接地销比特VSSA。这些脚的位置必须特别避免噪音。
VDDA脚位置应该是1uF和10nF陶瓷电容器（图1的C10、C11），位置尽量接近VDDA脚位置。在许多情况下，我们发现VDDA在脚位置也安装电感器（图1的L1），为了提供更稳定的类比电压，优选形成LC低通滤波器。
电源电压高于微控制器的输入电压上限时，通常需要降压型线性稳压器。例如，德州仪器产品的TPS795xx具有低噪声特性，并且可以提供到500mA的电流。
电源电压明显高于微控制器所需电压时，最好是降压型开关稳压器。当输入电压明显高于输出电压时，线性稳压器浪费电力。
但是，能够以线性稳压器对通常开关稳压器的输出电压进行二次定电压是因为线性稳压器供给的电压噪声非常低。
时钟
STM32F4可以通过内部或外部的系统时钟来执行。启动时使用的系统时钟是内部时脉（16MHz），在系统开始后可以通过软体选择外部时脉源。
STM32F4上的时钟？脚的位置是外部4？驱动26MHz的石英晶体（参照图1X1）或最大50MHz的外部时钟？可以使用源文件。
晶体的配置必须严格遵守资料表的指示。一般来说，布线较短，晶体上的负荷容量与晶体厂商提出的值相同。
GPIO
微控制器上的通用输入输出（GPIO）能够对脚手架进行编程，能够透过软体设定为输入或输出。
例如，图1的S1是与作为输入被编程的GPIO脚连接的按钮。STM32因为提供内置上拉电阻器，所以该按钮不需要安装外部的上拉电阻元件。该例子的GPIO输出被用于驱动LED。
许多GPIO腿位置也具有其他功能，晶片上的各种周边元件通过这些多功能脚位置与外部关联。
并不是所有的内部功能透过各个GPIO脚位就能使用，因为有严格的脚位对应，所以选择使用哪个脚位的时候请务必参考资料表。
GPIO可以使用脚部来驱动各种负载，并且许多脚部可以提供或接收最大25mA的电流。但是，一般来说，使用外部驱动电路来减轻微控制器GPIO驱动负荷是优选的设计。可以参考图1中的MN1驱动LED的示例。
STM32各脚位有额定电流上限，也有全部GPIO脚位电流总和的上限。
连接周边零件
STM32通过诸如UART、I2C、SPI和USB的接口提供序列信号连接。
例如，在图1中，温度传感器（U2ndash；LM75BDP）透过I2C汇流排与微控制器连接。I2C汇流排需要将两个上拉电阻器R2、R3连接到汲上来的开放驱动器。
在许多低速传感器等应用中，由于仅通过两条电线进行通信，所以优选使用I2C作为序列协定。此外，与需要附加的晶片选择车间来处理每个外围元件SPI不同，I2C使用单个地址。
图1的SPI汇流排是Invensense出品的MPU？连接到92509轴动作传感器。MPU9250包括一个三个轴加速度计、一个三轴陀螺仪和一个三个轴磁力仪。
编程连接器
STM32F4提供两个系统内程序编辑ISP接口：序列线错误消除SWD和JTAG。STM32在更便宜的版本中，只提供SWD接口。SWD和JTAG是微控制器中最常用的两个编程接口。
结论
在本文中，讨论微控制器的PCB电路设计，介绍能够读取输入按钮、驱动LED、以及I2C温度传感器以及SPI动作传感器通信的STM32F4。
