Minimalschaltungsschema des STM32F103C8T6

Der Mikrocontroller STM32F103C8T6, Teil der STM32-Familie von STMicroelectronics, wird aufgrund seiner Erschwinglichkeit, Leistung und umfangreichen Funktionen häufig in eingebetteten Systemen eingesetzt. Dieser Artikel konzentriert sich speziell auf das Minimalschaltungsschema, das erforderlich ist, um den STM32F103C8T6 Mikrocontroller zu betreiben. Das Verständnis dieser grundlegenden Schaltung ist entscheidend für die Prototypenerstellung und den Bau zuverlässiger eingebetteter Anwendungen.

Überblick über den STM32F103C8T6

Der STM32F103C8T6 gehört zur STM32F1-Serie und basiert auf dem ARM Cortex-M3-Kern, der mit bis zu 72 MHz läuft. Er enthält 64 KB Flash-Speicher, 20 KB SRAM und eine Reihe von Peripheriegeräten wie UART, I2C, SPI, ADC, Timer und GPIOs.

Wichtige Spezifikationen:

• Kern: ARM Cortex-M3

• Taktfrequenz: 72 MHz

• Flash-Speicher: 64 KB

• SRAM: 20 KB

• I/O-Pins: 37 GPIO-Pins (im LQFP48-Gehäuse)

• Betriebsspannung: 2,0 V bis 3,6 V

Eine Minimalschaltung ist eine grundlegende Konfiguration, die sicherstellt, dass der Mikrocontroller starten und erfolgreich laufen kann. Sie umfasst typischerweise die folgenden Komponenten:

1. Stromversorgung (3,3 V)

2. Reset-Schaltung

3. Takt-Schaltung (Quarzoszillator)

4. Boot-Konfigurationspins

5. Abblockkondensatoren

6. Programmier-/Debug-Schnittstelle

Im Folgenden werden die einzelnen Komponenten und deren Verbindungen im Schaltplan beschrieben.

Minimalschaltungsschema

Im Folgenden werden die wesentlichen Komponenten und deren Verbindungen im Minimalschaltungsschema beschrieben:

1. Stromversorgung

Der STM32F103C8T6 benötigt eine stabile 3,3-V-Stromversorgung für den Betrieb. Die Stromversorgungspins sind:

• VDD: Digitale Stromversorgung (Pins 9, 25, 36, 48)

• VDDA: Analoge Stromversorgung für ADC und PLL (Pin 12)

• VSS: Massepins (Pins 8, 24, 35, 47)

Eine übliche Stromversorgung verwendet einen LDO-Spannungsregler wie den AMS1117-3.3, um eine 5-V-Eingangsspannung auf 3,3 V herunterzuregeln. Abblockkondensatoren sollten nahe an jedem VDD- und VDDA-Pin platziert werden, um Rauschen zu filtern.

Verbindungen:

• 3,3 V an VDD und VDDA

• GND an VSS

• Abblockkondensatoren: 0,1µF nahe jedem VDD und 10µF nahe VDDA

2. Reset-Schaltung

Der NRST-Pin (Pin 7) wird verwendet, um den Mikrocontroller zurückzusetzen. Er wird normalerweise über einen 10-kΩ-Widerstand an VDD hochgezogen und mit einem Taster für manuelle Resets verbunden.

Verbindungen:

• NRST-Pin -> 10-kΩ-Widerstand an VDD

• NRST-Pin -> Taster an GND

• Optional: Hinzufügen eines 100-nF-Kondensators, um Rauschen zu filtern

3. Takt-Schaltung

Der STM32F103C8T6 benötigt einen externen 8-MHz-Quarzoszillator für einen genauen Taktbetrieb. Der Quarz wird an die OSC_IN- und OSC_OUT-Pins angeschlossen:

• OSC_IN (Pin 5): Quarzeingang

• OSC_OUT (Pin 6): Quarzausgang

Zwei 22-pF-Kondensatoren werden von jedem Quarz-Pin zur Masse angeschlossen, um den Takt zu stabilisieren.

Verbindungen:

• OSC_IN -> Quarz -> OSC_OUT

• OSC_IN und OSC_OUT -> 22-pF-Kondensatoren an GND

Für RTC-Funktionalität kann ein 32,768-kHz-Quarz an die OSC32_IN- (Pin 11) und OSC32_OUT- (Pin 12) Pins angeschlossen werden.

4. Boot-Konfigurationspins

Der Boot-Modus des STM32F103C8T6 wird durch die BOOT0- und BOOT1-Pins bestimmt:

• BOOT0 (Pin 44): Wählt zwischen Bootloader und Flash-Speicher

  • Verbindung zu GND für den normalen Betrieb (Boot von Flash)

  • Optional: Verbindung zu VDD über einen Jumper für den Bootloader-Modus

• BOOT1 (Pin 9): Verbindung zu GND für den Standard-Flash-Bootmodus

Verbindungen:

• BOOT0 -> GND (via 10-kΩ-Widerstand)

• BOOT1 -> GND

5. Abblockkondensatoren

Abblockkondensatoren reduzieren Rauschen und sorgen für einen stabilen Betrieb:

• Platzieren von 0,1-µF-Kondensatoren nahe jedem VDD-Pin

• Platzieren eines 10-µF-Kondensators nahe dem VDDA-Pin

6. Programmier-/Debug-Schnittstelle

Die SWD-Schnittstelle (Serial Wire Debug) ermöglicht das Programmieren und Debuggen. Sie besteht aus:

• SWDIO (Pin 46): Datenleitung

• SWCLK (Pin 44): Taktleitung

• NRST: Reset-Leitung (optional)

• GND: Gemeinsame Masse

Diese Pins werden an einen Programmer/Debugger wie den ST-Link V2 angeschlossen.

Verbindungen:

• SWDIO -> Programmer SWDIO

• SWCLK -> Programmer SWCLK

• NRST -> Programmer NRST

• GND -> Programmer GND

Zusammenfassung der Minimalschaltung

Hier ist eine Zusammenfassung der wichtigsten Verbindungen für die Minimalschaltung:

Fazit

Das Minimalschaltungsschema des STM32F103C8T6 umfasst eine stabile Stromversorgung, eine Reset-Schaltung, einen Taktoszillator, Boot-Konfigurationspins, Abblockkondensatoren und eine Programmier-/Debug-Schnittstelle. Durch die Implementierung dieser Konfiguration kann der STM32F103C8T6 zuverl