UM1724 - STM32 Nucleo开发板中文用户手册

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UM1724 - STM32 Nucleo开发板中文用户手册

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简介

STM32 Nucleo开发板（NUCLEO-F030R8，NUCLEO-F070RB，NUCLEO-F072RB，NUCLEO-F091RC， NUCLEO-F103RB，NUCLEO-F302R8,，NUCLEO-F303RE，NUCLEO-F334R8， NUCLEO-F401RE， NUCLEO-F411RE， NUCLEO-L053R8，NUCLEO-L073RZ， NUCLEO-L152RE， NUCLEO-L476RG） 为用户试验新想法提供了一条成本低廉且灵活的途径，并且用户可以依据从性能，功耗和功能的不同组合中选择出的任何STM32微控制器产品线构建原型。通过选择众多的专属扩展板，Arduino™的连接支持和ST Morpho 引脚很容易地扩展STM32 Nucleo 开放式开发平台的功能。STM32 Nucleo 开发板集成了调试器/编程器 ST-LINK/V2-1 ，因此不需要任何单独的探头。STM32 Nucleo 板自带 STM32 全面的软件 HAL 库，其中包含各种打包的软件示例，并且能在mbed.org直接访问mbed 在线资源。

图1. STM32 Nucleo开发板

1. 订购信息

表1 列出了订购代码和相应的目标MCU

表1. 订购信息

订购代码	目标 MCU
NUCLEO-F030R8	STM32F030R8T6
NUCLEO-F070RB	STM32F070RBT6
NUCLEO-F072RB	STM32F072RBT6
NUCLEO-F091RC	STM32F091RCT6
NUCLEO-F103RB	STM32F103RBT6
NUCLEO-F302R8	STM32F302R8T6
NUCLEO-F303RE	STM32F303RET6
NUCLEO-F334R8	STM32F334R8T6
NUCLEO-F401RE	STM32F401RET6
NUCLEO-F411RE	STM32F411RET6
NUCLEO-L053R8	STM32L053R8T6
NUCLEO-L073RZ	STM32L073RZT6
NUCLEO-L152RE	STM32L152RET6
NUCLEO-L476RG	STM32L476RGT6

NUCLEO-TXXXRY 编码的含义如下：

• TXXX 表示STM32微控制器产品线。

• R 表示引脚数（R代表64引脚）。

• Y 表示容量大小 (8 代表 64K, B 代表 128K, C 代表 256K, E 代表 512K, G 代表 1MB, Z代表192K)。

订购代码打印在电路板顶部或者底部的标签位置。

2 约定

表 2 列出了用于本文档中的ON和OFF设置的约定。

表 2. ON/OFF 约定

约定	定义
跳线 JP1 ON	安装跳线
跳线 JP1 OFF	不安装跳线
焊桥SBX ON	通过焊锡或者0欧电阻短接SBx
焊桥SBX OFF	SBx连接开路

本文档中的关于“STM32 Nucleo board” 和 “STM32 Nucleo boards”的所有信息适用于所有的在销售的型号。

3 快速入门

STM32 Nucleo开发板是一个低成本且易于使用的开发平台， 可以用于快速评估和开始开发 LQFP64封装的STM32微控制器.

在安装和使用本产品之前，请接受www.st.com/epla的评估产品许可协议。

有关STM32 Nucleo开发板的更多信息以及获取演示软件，请访问 www.st.com/stm32nucleo。

3.1 入门

按照下面的顺序来配置STM32 Nucleo板并启动演示软件：

1.检查开发板上的跳线位置，JP1关，JP5（PWR）位于U5V，JP6位于(IDD），选择CN2 （NUCLEO）。

2.连接开发板之前，为能够正确识别主机设备的所有接口，首先应安装NUCLEO的USB驱动程序，可以在www.st.com/stm32nucleo找到。

3.使用A型USB转Mini-B型USB缆线将NUCLEO连接到PC，通过USB连接器接口CN1的给开发板供电。连接到。红色LED灯LD3（电源）和LD1（通讯）应该亮起。 LD1（通讯）和绿色LED灯LD2应该闪烁。

4.按下B1按钮（左边的按钮）。

5.通过点击B1按钮，观察绿色LED灯LD2的闪烁是如何变化的。

6.在www.st.com/stm32nucleo可以找到关于如何使用STM32 NUCLEO开发板的功能演示软件和一些软件的例程。

7.使用现有的例程开发自己的应用程序。

3.2 系统要求

• Windows PC (XP, 7, 8)

• A型USB转Mini-B型USB缆线

4. 特性

STM32 Nucleo板具有下列特性：

• STM32微控制器，LQFP64封装

• 两种类型的扩展资源

– Arduino Uno第3版连接

– ST Morpho扩展插头，支持完全访问所有STM32的I/O

• 支持mbed(a)

• 板载SWD接口的ST-LINK/V2-1调试器/编程器

– 选择模式开关将将该套件用作独立的ST-LINK/V2-1

• 灵活的电源供电

– USB VBUS

– Arduino连接器或者ST Morpho连接器的外部VIN (7V<VIN<12V)电源电压

– ST Morpho连接器的外部5V (E5V) 电源电压

– Arduino连接器或者ST Morpho连接器的外部+3.3V电源电压

• 三个LED

– USB通讯灯(LD1)，用户LED灯(LD2)，电源LED灯(LD3)

• 两个按钮：USER和RESET

• LSE晶振：

– 32.768kHz 晶体振荡器 (决定于开发板版本)

• USB重列举能力：USB支持三种不同的接口

– 虚拟串口

– 大容量存储器

– 调试端口

• 全面的免费软件HAL库，包括各种各样的软件示例

• 支持集成开发环境（IDE）的多种选择，包括IAR、Keil、基于GCC的IDE

4.1 硬件配置的不同

该开发板交付使用时，目标MCU的振荡器的配置可能不同。关于高速振荡器配置的详细信息请参阅第5.7.1节。关于低速振荡器配置的详细信息请参见5.7.2节。

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5. 硬件布局和配置

STM32 NUCLEO板专为64引脚LQFP封装的STM32微控制器设计。

图2给出了STM32及其外设（ST-LINK / V2-1，按钮，LED，Arduino的连接器和）之间的连接图。

图3和图4给出了这些功能在STM32 NUCLEO板的位置。

图2.硬件框图

图3.顶部布局

图4.底部布局

5.1 可切割的PCB

STM32 NUCLEO板分为两个部分：ST-LINK部分及目标MCU部分。PCB的STLINK部分可以被切除掉，以减小电路板的尺寸。在这种情况下，剩下的目标MCU部分的只能由ST Morpho连接器CN7的VIN、E5V和3.3V或者Arduino的连接器CN6的VIN和3.3V供电。目标MCU部分仍然可以使用的ST-LINK部分通过CN4和ST Morpho连接器的SWD信号（SWCLK CN7 15引脚和SWDIO CN7 13引脚）之间的连线对主MCU进行编程。

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5.2 内嵌ST-LINK/V2-1

STM32 NUCLEO板集成了ST-LINK/V2-1编程器和调试器。

ST-LINK/V2-1使得STM32 NUCLEO板支持mbed。对于STM32器件，内嵌的ST-LINK/ V2-1只支持SWD模式。有关调试和编程功能的信息请参阅用户手册UM1075 - ST-LINK/ V2在电路调试器/编程器（STM8和STM32），里面详细描述了ST-LINK/ V2所有的功能。

下面列出了相对于ST-LINK / V2版本的变化：

• ST-LINK/ V2-1支持新的功能：

– USB软件重新枚举

– 在USB端口虚拟串口接口

– 在USB端口虚拟大容量存储

– USB电源管理，满足USB端口大于100mA。

• ST-LINK/ V2-1不支持的功能：

– SWIM接口

– 支持的最小应用电压限制为3 V。

• 已知的限制：

– 激活ST-Link/ V2-1目标的读取保护功能会使得目标应用程序被读出之后无法运行。ST-Link/ V2-1板目标的读取保护功能必须保持禁用。

有两种不同的方式来使用内嵌的ST-LINK/ V2-1根据跳线状态（见表3和图5）：

• 编程/调试板载的MCU（第5.2.2节）

• 使用连接SWD接口CN4的线缆编程/调试外部应用电路板的MCU（第5.2.4节）。

表3.跳线状态

跳线状态	描述
CN2两个跳线 ON	启用ST-LINK/ V2-1支持板载的编程功能（默认）
CN2两个跳线 OFF	启用ST-LINK/ V2-1支持外部连接器CN4的功能（支持SWD）

图5.典型配置

5.2.1 驱动

ST-LINK/ V2-1需要一个专用的USB驱动程序，可以在www.st.com找到，适用于Windows XP，7，8系统。在Windows XP系统上使用的ST-LINK/ V2-1之前，需要先安装WinUSB后才能安装ST-LINK/ V2-1驱动程序，WinUSB可从Microsoft网站下载或者包含在XP系统下ST-LINK/ V2的USB驱动程序）。

当STM32 NUCLEO板安装驱动程序之前连接到PC机上时，一些NUCLEO板在PC设备管理器显示为“未知”。在这种情况下，用户必须安装驱动程序文件（图6），并在设备管理器更新所连接的设备的驱动程序。

注:推荐使用 “USB Composite Device” 修复。

图6.更新设备管理器的驱动程序列表

5.2.2 ST-LINK/V2-1固件更新

ST-LINK/ V2-1嵌入了固件升级机制以实现通过USB端口原地升级。由于在ST-LINK/ V2-1产品的生命周期内固件可能会发生变化（例如新功能，修复bug，新的微控制器系列支持），建议在开始使用STM32 NUCLEO板前访问www.st.com ，并且定期访问以保持最新的固件版本。

5.2.3 使用ST-LINK/ V2-1编程/调试板载的STM32

编程板上的STM32时，插入CN2上的两个跳线，如图7的红色所示。不要使用CN4连接器，因为这可能会干扰与STM32 NUCLEO板的STM32微控制器的通信。

图 7. 连接STM32 NUCLEO板并编程板载的STM32

5.2.4 使用ST-LINK/ V2-1编程/调试外部STM32应用

很容易实现使用ST-LINK/ V2-1编程外部应用程序的STM32。只需要从CN2卸下两个跳线如图8，并根据表4将应用程序连接到CN4调试接口。

注:如果在外部应用程序你使用CN4的引脚5，SB12 NRST（目标MCU RESET）必须关闭。

表4. 调试连接器CN4（SWD）

引脚	CN4	描述
1	VDD_TARGET	应用程序的VDD
2	SWCLK	SWD 时钟
3	GND	地
4	SWDIO	SWD 数据输入/输出
5	NRST	目标MCU的RESET
6	SWO	保留

图 8. 使用ST-LINK/ V2-1编程/调试外部STM32应用

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5.3 电源供电和电源选择

电源供电可以由PC主机通过USB电缆提供，也可以外部电源CN6或者CN7的电源引脚VIN（7V-12V），E5V（5V）或+3V3提供。如果使用外部电源装置或辅助设备提供的VIN，E5V或+3V3用于NUCLEO板供电时，所用电源必须符合标准EN-60950-1：2006 + A11/ 2009，而且必须是有限功率容量的安全特低电压（SELV）。

5.3.1 从USB接口接入电源

ST-LINK/ V2-1支持USB电源管理机制，允许从PC主机吸收超过100mA的电流。

STM32 NUCLEO核心板和扩展板的所有部件都可以由ST-LINK的USB连接端口CN1（U5V或VBUS）供电。请注意，在USB枚举之前只有ST-LINK部分供电，因为那时主机只可以向NUCLEO板提供100 mA的电流。在USB枚举过程中，STM32的核蛋白板需要吸收来自主机PC的300毫安电流。如果主机能够提供所需的电源，目标STM32微控制器供电，红色LED LD3接通，此时STM32 NUCLEO板及其扩展板可以消耗最大300 mA的电流，不能更多。如果主机不能够提供所需的电流，目标STM32微控制器和MCU部分包括扩展板不供电。其结果，红色LED LD3仍保持断开。在这样的情况下，必须使用外部电源，将在下一章说明。

当核心板由USB提供的电源（U5V）供电时，JP5的引脚1与引脚2之间的跳线必须短接，如表7所示。

当核心板由USB（U5V）供电时，JP1是根据核心板的最大消耗电流对JP1进行配置。在NUCLEO板由USB供电和最大电流消耗上U5V供电不会超过100mA（包括最终扩展板或Arduino的护罩）时 JP1跳线可以被短接。在这样的条件下USB枚举过程总是成功，因为不需要向PC请求超过100mA的电流。 JP1的可能的结构总结于表5中。

表 5. JP1 配置信息表

跳线转态	电源	允许电流
JP1跳线处于OFF	通过USB（CN1）供电	最大300 mA
JP1跳线处于ON	通过USB（CN1）供电	最大100 mA

警告：如果NUCLEO板及扩展板的最大消耗电流超过300mA时，必须使用连接至E5V或VIN的外部电源向NUCLEO板供电。

注: 如果NUCLEO板由USB充电器供电，这时因为没有USB枚举过程，所以LD3指示灯将会永久处于灭状态，而且目标MCU未通电。在这种特定的情况下，跳线JP1需要被设置为ON，以允许任何时候都向目标MCU供电。

5.3.2 外接电源输入：VIN和EV5

外接电源VIN和EV5的方式总结在表6中。当使用VIN或E5V向核心板供电时，跳线必须按照以下方式进行配置：

使用跳线短接JP5的2脚和3脚

去掉JP1的跳线

表6.外部电源

输入电源名称	连接引脚	电压范围	最大电流	限制
VIN	CN6 的 8脚 CN7 的 24脚	7 V - 12 V	800 mA	输入电压仅为7V到12V，输入电流容量与输入电压有关： 当输入电压Vin=7V时，输入电流为800mA 当输入电压7V <Vin <9V时，输入电流为500mA 当输入电压9V < Vin <=12V时，输入电流为250mA
E5V	CN7 的 6脚	4.75 V - 5.25 V	500 mA	—

表7.电源相关的跳线

跳线	描述
JP5	当JP5如下图设置时，U5V（ST-LINK VBUS）作为电源（默认设置） 当JP5设定如下所示时，VIN或E5V作为电源。

使用VIN或者E5V作为外部电源

当NUCLEO核心板及扩展板消耗的电流超过USB允许的电流值的情况下，可以使用VIN或者E5V作为外部电源输入。这种情况下，仍然是可以使用USB作为通讯、编程或者仅调试，但是将USB电缆连接到PC之前，必须首先使用VIN或者E5V向NUCLEO板供电才能使用。这样处理保证在使用外部电源供电的情况下，可以确保产生USB的枚举过程。

请注意以下的上电的顺序：

1.连接JP5的引脚2和引脚3之间的跳线。

2.检查JP1的跳线是否被取掉。

3.连接外部电源VIN或E5V。

4.外部电源上电，VIN的的电压范围是7 V< VIN < 12 V，E5V的电压是5V。

5.检查LD3是否点亮。

6.将PC连接到USB接口CN1。

如果没有遵守该顺序，NUCLEO板首先由VBUS供电，然后由VIN或E5V供电，这时将有可能遇到以下风险：

1.如果NUCLEO板需要超过300mA的电流，那么PC有可能被损坏，或者是PC限制提供的电源电流。 结果是NUCLEO电路板不能正常供电.

2.由于JP1处于OFF状态时，枚举过程需要300mA的电流，因此有可能该请求被拒绝，如果PC无法提供这样的电流，枚举过程会不成功。然后，该板不能被供电,LD3灯保持熄灭状态。

5.3.3 外接电源输入：+3V3

有趣的是，NUCLEO板可以直接使用+3V3（CN6的4脚或者CN7的12脚和16脚）作为电源的输入，例如使用扩展板提供的3.3V供电的情况。当使用+3.3V向NUCLEO板供电时，ST-LINK没有上电，因此编程及调试功能都是不可以使用的。使用外部电源+3.3V的情况总结在表8中：

表8.+3.3V外接电源

输入电源名称	连接引脚	电压范围	限制条件
+3V3	CN6的4脚 CN7的12脚和16脚	3 V - 3.6 V	使用在ST-LINK部分被切除掉或者 SB2和SB12未焊接

可以使用+3V3为电路板供电的两种不同的配置：

• ST-LINK部分被切除掉或者

• SB2和SB12未焊接

5.3.4 外部电源输出

使用USB、VIN或者E5V供电时，+5V可以用作输出电源向Arduino板或扩展板供电。这种情况下，应当注意表6中提到的供电电源的最大电流。

+3.3V（CN6的4脚或者CN7的12脚、16脚）也可以用作为电源输出。该电流限制为电源转换器U4能输出的最大电流（最大为500mA）。

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5.4 LED指示灯

三色LED（绿色，橙色，红色）LD1（COM）提供了有关ST-LINK通信状态信息。 LD1默认的颜色是红色。 LD1变成绿色，表明PC和ST-LINK / V2-1的通讯正在进行中，包含以下设置:

• 红灯缓慢闪烁/关闭：USB初始化之前上电。

• 红灯快速闪烁/关闭：在PC和STLINK V2-1之间的第一次正确通讯后（枚举）

• 红灯常亮：当PC和ST-LINK / V2-1之间的初始化完成

• 绿灯常亮：一次成功与目标通信初始化后

• 红灯/绿灯交替闪烁：与目标通信时

• 绿灯常亮：通信完成，并且成功

• 橙色灯常亮：通讯故障

用户指示灯LD2：绿色LED灯是用户指示灯，连接到Arduino接口的信号D13，根据STM32的目标MCU，该信号对应于单片机的I / O引脚PA5（引脚21）或者PB13（引脚34）。请参考表10至表19。

• 当I / O为高电平时，该指示灯常亮。

• 当I / O为低电平时，该指示灯熄灭。

电源指示灯LD3：红色Led灯常亮表示MCU部分上电，并且+5V电源可用。

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5.5 手按开关

用户按钮B1：用户按钮连接到STM32微控制器的I / O PC13（引脚2）。

复位按钮B2：这个按钮连接到NRST，并且用来复位STM32微控制器。

注意: 放置在按钮的蓝色和黑色的塑料帽在需要时可以去掉，例如当扩展板或应用电路板插在NUCLEO板的上部时。这将避免按压按钮并因此导致的可能的永久目标MCU复位。

5.6 JP6 (IDD)

跳线JP6，标记为IDD，通过去掉该跳线并连接一个电流表来测量STM32微控制器的功耗。

• 跳线ON：STM32微控制器上电（默认）

• 跳线OFF：必须连接一台电流表来测量STM32微控制器的电流。如果没有电流表，STM32微控制器不会被通电。

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5.7 OSC时钟

5.7.1 OSC时钟源

有四种方法可以配置相应的外部高速时钟外部（HSE）的引脚：

• 来自ST-LINK的MCO: ST-LINK MCU的MCO输出用来作为输入时钟。该时钟频率不能改变，固定为8MHz，连接到STM32微控制器的OSC_IN-PF0/PD0/PH0。

需要以下配置：

– SB54和SB55 OFF

– SB16和SB50 ON

– 去掉R35和R37

• 板载来自X3晶体（未提供）的HSE振荡器：典型的频率和它的电容和电阻，请参考STM32微控制器的数据表。有关STM32微控制器的振荡器设计指南请参阅AN2867。X3晶体具有以下特点：8 MHz，16 pF的，20ppm的，以及DIP封装。推荐使用香港X'tals有限公司制造的9SL8000016AFXHF0。

需要以下配置：

– SB54和SB55 OFF

– 焊接R35和R37

– 用20pF电容焊接C33和C34

– SB16和SB50 OFF

• 来自外部PF0/ PD0/ PH0的振荡器：通过连接器CN7引脚29的外部振荡器。

需要以下配置：

– SB55 ON– SB50 OFF

– 去掉R35和R37

• 不使用HSE：PF0/PD0/PH1和PF1/PD1/PH1被用作GPIO而不是时钟。需要以下配置：

– SB54和SB55 ON

– SB16和SB50(MCO)OFF

– 去掉R35和R37

根据NUCLEO板的硬件版本号，HSE管脚有两种默认配置：

主板的版本号MB1136 C-01或者MB1136 C-02在贴于PCB电路板的底面上的标签上有提及。

标记为MB1136 C-01的主板表示该主板配置为未使用HSE。

标记为MB1136 C-02（或者更高）的主板表示该主板配置为使用ST-LINK的MCO作为时钟输入。

注意: 对于NUCLEO - L476RG，为了降低在低功率模式下的功耗，ST-Link的MCO输出没有连接到OSCIN。因此NUCLEO - L476RG配置符合未使用HSE。

5.7.2 OSC 32 kHz时钟源

有三种方式来配置低速时钟（LSE）相应的引脚：

• 板载振荡器：X2晶体。请参阅STM32微控制器振荡器设计指南AN2867。X2晶体具有以下特点：32.768kHz，6pF，20PPM，以及SM308封装。推荐使用ABRACON公司制造的ABS25-32.768KHZ-6-T。

• 来自外部PC14的振荡器：通过连接器CN7的25引脚的外部振荡器。

需要以下配置：

– SB48和SB49 ON

– 去掉R34和R36

• 不使用LSE：PC14和PC15用作GPIO，而不是低速时钟。

需要以下配置：

– SB48和SB49 ON

– 去掉R34和R36

根据NUCLEO板的硬件版本号，LSE有两种默认配置。

主板的版本号MB1136 C-01或者MB1136 C-02在贴于PCB电路板的底面上的标签上有提及。

标记为MB1136 C-01的主板表示该主板配置为未使用LSE。

标记为MB1136 C-02（或者更高）的主板表示该主板配置为使用板载32kHz振荡器。

标记为MB1136 C-03（或者更高）的主板表示该主板配置为使用板载新的LSE振荡器（ABS25）并且C26, C31以及C32的值更新了。

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5.8 USART通信

STM32微控制器的PA2和PA3可以用作USART2接口，该接口可以连接到ST-LINK的MCU, ST的Morpho连接器或者Arduino连接器。 可以通过设置相关的焊接桥改变选择。默认情况下，目标MCU与ST-LINK的MCU之间的USART2通信是可用的，为了能够支持mbed的虚拟串口（SB13和SB14 ON, SB62和SB63 OFF)。如果需要目标MCU的PA2 (D1)或者PA3 (D0)与模块或扩展板之间进行通讯，那么SB62和SB63应该处于ON状态，SB13和SB14处于OFF状态。在这样的情况下，可能就需要通过使用Morpho和CN3之间的飞线将另外一个USART连接到ST-LINK的MCU。例如，在NUCLEO-F103RB上，可以将PC10 (TX) 及PC11(RX)用作USART3使用。需要连接的两根飞线如下：

• CN7的1脚PC10 (USART3_TX) 连接到CN3的RX引脚。

• CN7的2脚PC11 (USART3_RX) 连接到CN3的TX引脚

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翻译自ST官方文档 Rev7：

UM1724：STM32 Nucleo 中文用户手册.pdf (2.25 MB, 下载次数: 379)

2015-12-8 16:44 上传

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tomer

大侠，购买了你这个文档提示 文档使用数据身份证加密，怎么回事啊？