内容介绍

一、创意方案

本方案旨在设计一款基于 STM32U575CIU6Q 微控制器的最小系统，用于评估和开发基于STM32U575CIU6Q的应用程序。该系统包括了微控制器运行所需的所有基本组件，如时钟源、电源管理、复位电路、USB和调试接口，同时保持了设计的简洁性和成本效益。将所有的 IO 管脚全部引出，今后可以作为嵌入式项目开发的原型验证开发板。

二、方案器件介绍

主控：STM32U575CIU6Q

STM32U575CIU6Q 是 STMicroelectronics 公司生产的 STM32U5 系列超低功耗微控制器家族中的一员。它基于高性能的 Arm® Cortex®-M33 32 位 RISC 内核，工作频率高达 160 MHz。

主要特性：

超低功耗： 支持 FlexPowerControl 技术，提供多种低功耗模式，包括 LPBAM，使外设即使在 Stop 模式下也能自主运行。
安全特性： 符合 Arm® TBSA 要求，支持安全启动、安全数据存储和安全固件更新。具有 HASH 硬件加速器和真随机数生成器等安全功能。
内存： 包含高达 2 MB 的闪存和 786 KB 的 SRAM，以及外部存储器接口和 Octo-SPI 内存接口。
丰富的外设： 提供 136 个快速 I/O 线路、多种定时器、看门狗定时器、多种通信接口（包括 USB Type-C®、USB OTG、I2C、USART、SPI、CAN、SDMMC）以及图形和音频处理功能。
多种封装： 提供 48 到 169 引脚的多种封装选项。

DC-DC芯片：TLV62568DRL

TLV62568DRL 是一款由德州仪器（TI）生产的同步降压 DC-DC 转换器，专为高效和紧凑型解决方案而设计。它采用 SOT-563-6 封装，尺寸为 1.60mm x 1.60mm，适合空间受限的应用。

主要特性：

高效率：效率高达 95%，即使在轻载条件下也能保持高效率。
低 RDS(ON)：可在 150mΩ 和 100mΩ 之间切换，降低损耗。
宽输入电压范围： 2.5V 至 5.5V，适应多种电源输入。
可调输出电压： 0.6V 至 VIN，满足不同输出电压需求。
省电模式：轻载时自动进入省电模式，降低功耗。
100% 占空比：低压降，适用于低电压输出应用。
低静态电流： 35µA，延长电池寿命。
1.5MHz 开关频率：降低电磁干扰，提高效率。
电源正常输出指示： TLV62568P 提供电源正常输出指示功能。
保护功能：过流保护、热关断保护、内部软启动等。

三、原理图及PCB介绍

整体原理图如下，使用 STM32U575CIU6Q 芯片，具有高性能的 Arm® Cortex®-M33 32 位 RISC 内核，工作频率高达 160 MHz。芯片选择的是U5系列带Q型号的，Q型号的芯片内置了开关电源，可以进一步提高效率。在最小系统板上集成了最核心的功能，通过 Type-C 端口提供 5 V 给 DC-DC 模块，同时由板上DC-DC芯片得到的3.3V通过管脚输出向芯片供电。将调试接口引出，可以外接SWD调试器，方便后续的调试功能，为原型验证提供更灵活、更具性价比的选择。

USB电路：

由Type-C从外部取电，向内部电路提供5V ，为了保护后级电路，所以串联了保险丝在VBUS上。为了保证使用双C口数据线，需要在CC1、CC2下拉电阻。

DC-DC电源模块：

核心电路：

核心电路保留了晶体振荡器电路，外部时钟输入16M，为了芯片可以低功耗，再放置一个32.768k的晶体。剩下的所有IO口连接到板子的边缘，作为扩展。

调试接口：

为了使用DAP-Link进行调试，按照调试器的管脚排布了芯片的调试管脚。接口中包含了供电、串口、SWD接口、复位和SWO功能。

PCB绘制和3D图：

PCB实物：

IMG_20241027_224114(1).jpg

四、软件代码

对于最小系统是否能正常工作的测试，采取了最简单的点亮呼吸灯测试。

首先是使用配置工具，生成外设初始化代码

主程序初始化外设，并在while循环中，不断改变占空比实现呼吸灯。

TIM_HandleTypeDef htim2;

//定时器外设初始化

/* TIM2 init function */

void MX_TIM2_Init(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 */
  /* USER CODE END TIM2_Init 0 */
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 1 */
  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 0;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 159;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;

  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;

  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 79;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */
  /* USER CODE END TIM2_Init 2 */
  HAL_TIM_MspPostInit(&htim2);
}

int main(void)
{
//主程序初始化外设，并在while循环中，不断改变占空比实现呼吸灯
  /* USER CODE BEGIN 1 */
  static uint8_t CNT=0,CMP=0,DIR =0;

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_FLASH_Init();
  MX_USB_OTG_FS_PCD_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    if(DIR==1)
    {
      CMP++;
      if(CMP > 159)
      {
        DIR = 0;
      }
    }
    else
    {
      CMP--;
      if(CMP < 1)
      {
        DIR = 1;
      }
    }
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1,CMP);
    HAL_Delay(5);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

五、成品功能测试

烧录代码后，可以看见LED进入呼吸状态，使用示波器测量管脚，也能看到变化的方波

六、总结

在本次实践中，将之前一直想做的最小系统给完成了。在之前的学习中，总会碰上一些需要验证的东西。苦于没有一个扩展IO够多的核心系统。在这次活动中终于将以前的想法转化成现实。这一过程不仅加深了我对STM32U575CIU6Q单片机功能的理解，也培养了我对技术操作的耐心和精细度。期待这项活动能够不断改进，吸引更多技术爱好者加入，共同探索和学习STM32U575CIU6Q的丰富应用。

感谢电子森林，感谢得捷，希望活动越办越好！