F407核心板设计（一）—原理图设计
F407核心板设计（二）—PCB设计
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前言
无聊的时候为了好玩做了一个407核心板，本章主要讲解原理图的设计过程。
1.核心板框架
我们的核心板主要是围绕单片机设计的最小电路系统，可以正常烧录程序，并根据烧录的代码输出相应的电平状态。核心板主要包括晶振电路、复位电路、下载电路、电源电路、特殊引脚电路（防止单片机不稳定）。对于任何一个单片机来说，它的最小系统电路的输入输出引脚一定是特殊的、有意义的，不过我还在这个核心板上增加了串口电路，这样后续的调试会方便很多。
2. 方案设计
我们本次选择的主控芯片是stm32F407ZGT6，LQPF144封装，拥有114个IO口，多达17个定时器。
1. MCU特殊引脚
在单片机电路设计中，有一个特殊的引脚需要注意，分别是VDD、Vcap、VDDA、Vbat、PDR_ON、BOOT0/BOOT1。
1、VDD工作电压在1.8-3.6V之间，所以输入电压不能超过3.6V，影响后续电源芯片的选择。
2、VDDA和VSSA主要用于给单片机内部的ADC提供电源，需要良好的滤波。
3、VREF主要为内部AD提供外部参考电压，VREF决定AD的精度，输入电源需经过滤波。
4、Vcap脚主要用于连接内部稳压器输出，需外接2.2uf电容用于稳压和滤波。
5、Vbat主要提供电源的备用电压，保证主电源（VDD）断开后，RTC和备用SRAM能够正常工作。
官方的应用手册已经给出了如何添加电容的详细说明，如下图
还有一个引脚，PDR_ON引脚，PDR_ON引脚是STM32从144脚系列专门引出来的断电复位引脚，接高电平表示打开断电复位，接低电平表示关闭断电复位。
BOOT引脚主要用于设置启动模式。
2.电源电路设计
本次设计的核心板主要是围绕F407ZGT6制作的最小系统板，启动电压在1.8-3.6V之间，所以这里我选用的LDO芯片是RT9193-33GB，最高输入电压5.5V，输出电压3.3V，输出电流300mA。
输入电压通过LDO芯片输出3.3V电压，输出电压和单片机输入电压采用0R电阻串联，这样可以有效避免焊接时出现短路问题。二极管D1主要防止反接，二极管D2为TVS管，主要起稳压作用。旁边的LED电路主要用于电源提示，当电源正常时，它们会同时亮起，方便后续电路板测试。
3.晶振电路设计
晶振就像是单片机的心脏，没有心脏跳动，单片机就无法正常工作。晶振越大，运行速度越快，但速度的提高也有干扰电路的风险。通常，晶振分为无源晶振和有源晶振两种。无源晶振需要内部振荡器。
芯片内有两组晶振输入端口，分别是OSC_IN/OSC_OUT和OSC32_IN/OSC32_OUT，OSC用于提供单片机的主频，OSC32主要提供RTC时钟。
4.复位电路设计
复位电路主要用来使电路恢复到初始状态，一般来说，单片机必须能上电自动复位，以防止CPU发出错误的指令。
当按下复位按钮时，复位脚为低电平，单片机复位。
5.下载电路设计
下载电路主要用于程序的烧录，目前主流的烧录方式有三种：ISP、SWD、JTAG，其中SWD和JTAG很相似，也有一定的联系，这里我们选择SWD进行下载，SWD接口简单，至少需要4根线就可以完成下载，另外STLINK烧录器价格便宜。
下载电路只要直接引出相应引脚连接到STLink即可。
6.串口电路设计
串口在单片机通讯中应用非常广泛，单片机可以通过串口和其他设备进行通讯，串口通讯有很多种类型，比如232、485等等，这里我们主要用它来和电脑通讯进行调试。但是单片机通讯接口的电平逻辑和PC通讯接口的电平逻辑不一样，需要用专用的芯片进行电平转换才能通过串口和电脑通讯。
这里我们采用的芯片是CH340N，内置晶振，虽然波特率误差比外接晶振的ch340型号要大一些，但是由于我们主要用来调试，所以可以忽略这个误差。
注意我这里给VCC_IN输入的是5V电压，V3引脚也可以输入3.3V电压，但是所有连接USB芯片的电路的电源电压都不能高于3.3V，并且必须将USB芯片的VCC引脚和V3引脚短接，同时输入3.3V电源电压。如果使用ESD保护器件/瞬态电压抑制器件，其正电压应该是3.3V。
3. 总体原理图
这样，我们的核心板就搭建完成了。
总结
本章主要讲了f407核心板的原理图设计，比较简单，PCB设计在后续章节详述。
