STM32 Blue Pill: распиновка и устройство платы

Распиновка

Плата нарисована сверху, разъёмом USB вверх. Справа — разъём P3 (на фото с USB слева он верхний: G, G, 3.3, R, B11 … C13, VB), слева — P4 (B12 … B9, 5V, G, 3.3); первый контакт обоих разъёмов — дальний от USB, у него квадратная площадка. Внизу — разъём SWD. Подписи — как на шелкографии: «A9» — это вывод PA9, «R» — сброс, «VB» — батарейное питание VBAT. Кнопка 5 В над рисунком подсвечивает выводы, которые выдерживают 5 В.

Расстояние между рядами — около 15,2 мм (шесть шагов по 2,54 мм, измерено по фотографии STM32-base), поэтому плата встаёт в макетную плату поперёк центральной канавки. Расположение деталей на рисунке приблизительное.

Контакты и функции

Таблица собрана из данных ST о выводах STM32F103C8 (атлас GAW): у каждого вывода — все сигналы периферии. У STM32F1 нет мультиплексора альтернативных функций с номерами AF: часть сигналов доступна только после ремапа — переназначения блока AFIO, они помечены «(ремап)». На рисунке показаны функции по умолчанию.

Полное описание выводов STM32F103C8 в корпусе LQFP48 со всеми ремапами — на странице атласа.

Выводы, с которыми осторожно

5 В допускают не все выводы. По таблице 5 даташита DS5319 выводы с отметкой FT (five-volt tolerant) выдерживают входное напряжение до VDD + 4,0 В — на Blue Pill это PA8–PA15, PB2–PB4 и PB6–PB15. Остальные — PA0–PA7, PB0, PB1, PB5 и PC13–PC15 — допускают не больше 4,0 В: на них 5-вольтовый сигнал подают через делитель или преобразователь уровней. Входы АЦП (PA0–PA7, PB0, PB1) в любом случае измеряют только до напряжения питания АЦП.

PC13, PC14, PC15 питаются через ключ домена резервного питания, который пропускает не больше 3 мА. Даташит ограничивает их как выходы: частота до 2 МГц, нагрузка до 30 пФ, и они не должны отдавать ток — например, зажигать светодиод «с плюса». Светодиод на плате поэтому подключён к PC13 катодом и горит при низком уровне. PC14 и PC15 к тому же соединены с часовым кварцем 32,768 кГц.

PA15, PB3, PB4 после сброса работают не как GPIO, а как выводы JTAG — JTDI, JTDO и NJTRST (табл. 5 DS5319); для отладки через SWD эти сигналы не нужны, и программа может перевести выводы в режим обычных портов. PA11 и PA12 — линии USB D− и D+ (через резисторы 20 Ом). PA13 и PA14 выведены только на разъём SWD и по умолчанию работают как SWDIO и SWCLK. PB2 — это BOOT1, он занят перемычкой.

Нагрузка. Ток одного вывода — не больше 25 мА, а сумма токов через выводы питания — не больше 150 мА (табл. 7 DS5319). Реле, моторы и мощные светодиоды подключают через транзисторный ключ.

Питание

По исходной схеме:

• 5V — линия VBUS разъёма micro-USB, без диода и защиты. STM32-base прямо предупреждает: не питайте плату от USB и внешнего источника одновременно — внешнее напряжение попадёт в USB компьютера.
• Из 5 В стабилизатор (на исходной схеме — RT9193-33, на других партиях встречаются другие, STM32-base указывает TX6211B) делает 3,3 В для микроконтроллера; они выведены на контакты 3.3 и разъём SWD.
• VB — вход батарейного питания VBAT для часов реального времени и резервных регистров.

STM32F103 работает от 2,0 до 3,6 В, абсолютный максимум питания — 4,0 В, поэтому на контакт 3.3 подают только стабилизированное напряжение.

USB

USB подключён к PA11/PA12 через резисторы 20 Ом, а подтяжка линии D+, по которой компьютер узнаёт о подключении устройства, на исходной схеме — 4,7 кОм. Стандарт USB требует 1,5 кОм, и STM32-base отмечает, что на многих Blue Pill стоит 10 или 4,7 кОм — из-за этого часть компьютеров не видит устройство; лечится заменой резистора. Кроме того, встроенный загрузчик STM32F103 не умеет работать по USB (AN2606): чтобы плата определялась как USB-устройство, в неё нужно сначала записать программу с USB-стеком.

Загрузка прошивки

Есть два пути.

1. SWD. Четыре контакта внизу платы — 3V3, DIO (PA13), CLK (PA14), GND — подключают к отладчику ST-LINK или J-Link. Это самый удобный способ: прошивка, отладка, сброс без перемычек. Разводка разъёмов отладчиков — на странице JTAG и SWD.
2. Встроенный загрузчик по USART1. По AN2606 у STM32F10xxx medium-density загрузчик работает только через USART1 на PA9 (TX) и PA10 (RX), а включается при BOOT0 = 1 и BOOT1 = 0. На плате BOOT0 и BOOT1 задаются перемычками (через резисторы 100 кОм): переставьте BOOT0 в 1, нажмите RESET и прошивайте через преобразователь USB-UART программой STM32CubeProgrammer; формат обмена — 8 бит, контроль чётности, 1 стоп-бит. Потом верните BOOT0 в 0, иначе после сброса плата снова войдёт в загрузчик.

Кнопка RESET подключена к NRST с подтяжкой 10 кОм и конденсатором 1 мкФ. Микроконтроллер тактируется от кварца 8 МГц; частоту ядра 72 МГц даёт PLL — настроить делители поможет калькулятор тактирования STM32.