一、STM32F407ZGT6电路图设计（基础系统）

电脑维修

STM32F407ZGT6芯片是基于ARM Cortex-M4内核的，主要用到的基本参数有：RAM：192KB、ROM：1024KB、6路串口（使用到了USART1<->测量机器人、USART3<->4G模块和USART6<->气象计）、以太网、SPI（外挂了扩展存储W25Q128，可以存储测量的原始数据等）、IIC（外挂了EEPROM，可以用来存一些不常修改的参数，比如：周期时间、测量限差等）、SDIO（外挂了32GB的micro-SD卡）、FSMC（外挂了静态内存SRAM，用来进行数据平差计算）、SWD（用来调试、下载代码）、定时器（全站仪测量和周期计数是会用到）、114个GPIO端口（除外挂设备外，使用了空闲的端口来做气象计RS485的高低电平转换控制发送和接收、以太网的RESET功能、电源指示灯）等。芯片的内部结构是这样的。

图1 STM32F407ZGT6内部框架

网上有很多STM32F407ZGT6基础系统板的设计，可以找来去参考。当然要先对STM32F407ZGT6的144个引脚有个基本的认知，下面是STM32F407ZGT6可以复用的引脚的各项功能。

图2 STM32F407ZGT6引脚功能

1、时钟系统

STM32F407ZGT6拥有强大的时钟系统，主要靠内部和外部晶振组成，在这里先不介绍内部时钟。时钟其实是通过振荡器规律的振动来计时的，外部晶振主要有两种，一种是LSE低速32.768KHz的晶振，主要用来做RTC时钟源，可以理解为看时间用的；一种是HSE高速晶振，频率在4~26MHz之间，选型时一般选用8MHz，因为啥我也不清楚，反正大多数都这么选。

低速晶振在STM32F407ZGT6要接8（PC14/OSC32_IN）、9（PC15/OSC32_OUT）针脚。原理图如下。

高速晶振要接23（PH0/OSC_IN）、24（PH1/OSC_OUT）针脚，原理图如下。

RTC时钟用来走时，如果仅依靠电源模块来供电的话，当设备断电时，RTC时钟就不走了，再开机时没法达到准确的时间（实际它走的也不太准，但大差不差）。所以需要采用备用电池来支撑在断电情况下的走时问题，原理图如下。
这里的VBAT是连接的主控上的6号引脚。具体的设备选型，我会在后期文档中列出来。

2、复位电路

复位电路就是按一下就能实现系统的重启，针脚25（NRST）为复位引脚，NRST引脚处于低电平时可以进行系统复位，也称外部复位。原理图如下。此外还有WWDG\IWDG\SW\低功耗复位。

3、SWD调试接口

SWD调试接口是用来下载调试程序的，它仅需2根线就能完成。当然也可以采用JTAG来调试下载，但是JTAG暂用的引脚多，会有其他外设有冲突，所以这里选择SWD来调试下载。SWD对应的引脚为PA13和PA14，PA13（SWDIO）为串行线数据输入/输出，PA14（SWCLK）为串行线时钟，用来匹配下载器和芯片的时钟频率。原理图如下。

4、BOOT电路

BOOT0和BOOT1的组合可以选择不同的启动模式，当BOOT0置为低电平时，不论BOOT1处在那种状态，实现的是从主控的FLASH启动程序；当BOOT0置为高电平、BOOT1置为低电平时，实现的是从系统内存启动；当BOOT0、BOOT1均置为高电平时，实现的是从外部内存启动。具体介绍可以参考芯片的手册2.4小节。BOOT0为专用引脚138号，而BOOT1则与PB2引脚共用，为48号。一旦完成对BOOT1的采样，相应PB2引脚即进入空闲状态，可用于其它用途。原理图如下。

5、滤波电路

滤波电路是用来过滤电压起伏的杂波的，主要是起到稳定电压的作用。STM32F407ZGT6一共有12路VDD，对应着17、30、39、52、62、72、84、95、108、121、131、144引脚，需要1个10uF的电容和12个100nF的电容，不同容值的电容过滤的杂波也不同。原理图如下。

6、其他

此外还有一些参考电压、模拟电压、内部电源监视器、VCAP等电路，原理图如下。

电源、通信、各种外设的电路原理放在下一节介绍吧。