MIKROE STM32F407ZGT6 多适配器原型板使用说明书

mikromedia 5 for STM32 RESISTIVE FPI 是一款紧凑型开发板，旨在作为快速开发多媒体和以 GUI 为中心的应用的完整解决方案。它采用由强大的图形控制器驱动的 5 英寸电阻式触摸屏，可显示 24 位调色板（16.7 万色），并配有 DSP 驱动的嵌入式声音 CODEC IC，是任何类型的多媒体应用的完美解决方案。

其核心是意法半导体公司生产的强大的 32 位 STM32F407ZGT6 或 STM32F746ZGT6 微控制器（下文中称为“主机 MCU”），它为最苛刻的任务提供了足够的处理能力，确保流畅的图形性能和无故障的音频再现。

然而，这款开发板并不仅限于基于多媒体的应用：mikromedia 5 for STM32 RESISTIVE FPI（下文中称为“mikromedia 5 FPI”）具有 USB、RF 连接选项、数字运动传感器、压电蜂鸣器、电池充电功能、SD 卡读卡器、RTC 等，使其用途扩展到多媒体之外。三个紧凑型 mikroBUS Shuttle 连接器代表了最独特的连接功能，允许访问庞大的 Click boards™ 库，并且该库的数量每天都在增长。

mikromedia 5 FPI 的可用性并不仅仅在于它能够加速原型设计和应用程序开发tages：它被设计为完整的解决方案，可直接实施到任何项目中，无需进行额外的硬件修改。我们提供两种类型的 mikromedia 5 for STM32 RESISTIVE FPI 板。第一种带有带边框的 TFT 显示屏，非常适合手持设备。另一种 mikromedia 5 for STM32 RESISTIVE FPI 板带有带金属框架的 TFT 显示屏和四个角安装孔，可轻松安装在各种工业设备中。每个选项都可用于智能家居解决方案，以及墙板、安全和汽车系统、工厂自动化、过程控制、测量、诊断等。对于这两种类型，只需一个漂亮的外壳，即可将 mikromedia 5 for STM32 RESISTIVE FPI 板变成功能齐全的设计。

笔记：本手册仅完整展示了 mikromedia 5 for STM32 RESISTIVE FPI 的一个选项，仅用于说明目的。本手册适用于这两个选项。

微控制器的主要特性

从本质上讲，mikromedia 5 for STM32 Resistive FPI 使用 STM32F407ZGT6 或 STM32F746ZGT6 MCU。

STM32F407ZGT6 是 32 位 RISC ARM® Cortex®-M4 内核。这款 MCU 由 STMicroelectronics 生产，具有专用浮点单元 (FPU)、一整套 DSP 功能以及用于提高应用程序安全性的内存保护单元 (MPU)。在主机 MCU 上可用的许多外设中，主要功能包括：

1 MB 闪存

192 + 4 KB SRAM（包括 64 KB 核心耦合内存）
自适应实时加速器 (ART Accelerator™) 允许从闪存进行零等待状态执行

工作频率高达 168 MHz
210 DMIPS / 1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1) 有关 MCU 功能的完整列表，请参阅 STM32F407ZGT6 数据表

STM32F746ZGT6 是 32 位 RISC ARM® Cortex®-M7 内核。这款 MCU 由 STMicroelectronics 生产，具有专用浮点单元 (FPU)、一整套 DSP 功能以及用于提高应用程序安全性的内存保护单元 (MPU)。在主机 MCU 上可用的许多外设中，主要功能包括：

1 MB 闪存
320 KB SRAM

自适应实时加速器 (ART Accelerator™) 允许从闪存进行零等待状态执行
工作频率高达 216 MHz

462 DMIPS / 2.14 DMIPS/MHz（Dhrystone 2.1）有关 MCU 功能的完整列表，请参阅 STM32F746ZGT6 数据表。

微控制器编程/调试

主机 MCU 可以通过 JTAG/ SWD 兼容 2×5 针接头 (1)，标记为 PROG/DEBUG。此接头允许使用外部编程器（例如 CODEGRIP 或 mikroProg）。还可以使用默认预编程到设备中的引导加载程序对微控制器进行编程。有关引导加载程序软件的所有信息可在以下页面找到： www.mikroe.com/mikrobootloader

单片机复位
电路板配有复位按钮 (2)，位于电路板背面。它用于在微控制器复位引脚上生成低逻辑电平。

电源装置

电源单元 (PSU) 提供干净且稳定的电源，这对于 mikromedia 5 FPI 开发板的正常运行必不可少。主机 MCU 以及其余外围设备都需要稳定且无噪音的电源。因此，PSU 经过精心设计，可以调节、过滤和分配电源到 mikromedia 5 FPI 的所有部分。它配备了三个不同的电源输入，提供了 mikromedia 5 FPI 所需的所有灵活性，尤其是在现场使用或作为大型系统的集成元件时。在使用多个电源的情况下，具有预定义优先级的自动电源切换电路可确保使用最合适的电源。

PSU 还包含可靠安全的电池充电电路，允许对单节锂聚合物/锂离子电池进行充电。还支持电源 OR-ing 选项，当外部或 USB 电源与电池结合使用时，可提供不间断电源 (UPS) 功能。

详细描述

PSU 的任务非常艰巨，需要为主机 MCU 和所有板载外围设备以及外部连接的外围设备供电。关键要求之一是提供足够的电流，避免电压tag输出端的电压降。此外，PSU 必须能够支持具有不同额定电压的多个电源tages，允许按优先级在它们之间切换。PSU 设计基于一组 Microchip 生产的高性能电源开关 IC，可确保输出电压质量非常好tage、额定电流高，电磁辐射减少。

在输入端tagPSU 的 e，MIC2253，一种具有过压保护的高效升压稳压器 ICtag保护确保卷tag在下一个 s 处输入tage 调节良好且稳定。它用于提高音量tag低音量电子tag电源（锂聚合物/锂离子电池和 USB），允许下一个tag为开发板提供稳定可靠的 3.3V 和 5V 电压。一组分立元件用于确定输入电源是否需要电压tage 升压。当同时连接多个电源时，该电路还用于确定输入优先级：外部连接的 12V PSU、USB 供电和锂聚合物/锂离子电池。

可用电源之间的转换旨在为开发板提供不间断的运行。下一个 PSUtag使用两个 MIC28511 同步降压稳压器，可提供高达 3A 的电流。MIC28511 IC 采用 HyperSpeed Control® 和 HyperLight Load® 架构，提供超快瞬态响应和高轻载效率。两个降压稳压器中的每一个都用于为整个开发板和连接的外围设备中的相应电源轨（3.3V 和 5V）供电。

卷tag参考

MCP1501 是一款高精度缓冲卷tag来自 Microchip 的参考资料用于提供非常精确的卷tag没有卷的参考tage 漂移。它可以用于各种目的：最常见的用途包括 voltag主机 MCU 上的 A/D 转换器、D/A 转换器和比较器外设的参考。MCP1501 可提供高达 20mA 的电流，因此仅限于音量tag具有高输入阻抗的比较器应用。根据具体应用，可以选择电源轨的 3.3V 或 MCP2.048 的 1501V。标有 REF SEL 的板载 SMD 跳线提供两个音量tage 参考选择：

REF: 2.048V 来自高精度电压tag参考 IC
3V3：来自主电源轨的 3.3V

PSU 连接器

如上所述，PSU 的先进设计允许使用多种类型的电源，提供前所未有的灵活性：当由锂聚合物/锂离子电池供电时，它提供了最高程度的自主性。对于电源有问题的情况，可以通过外部 12VDC 电源供电，通过两极螺丝端子连接。即使通过 USB 电缆供电，电源也不是问题。它可以通过 USB-C 连接器供电，使用 USB HOST（即个人计算机）、USB 壁式适配器或电池移动电源提供的电源。有三个电源连接器可用，每个都有其独特的用途：

CN6：USB-C 接口（1）
TB1：外部 12VDC PSU 螺丝端子 (2)
CN8：标准2.5mm间距XH电池连接器（3）

USB-C 连接器
USB-C 连接器（标记为 CN6）从 USB 主机（通常是 PC）、USB 移动电源或 USB 壁式适配器供电。通过 USB 连接器供电时，可用功率取决于电源功能。最大功率额定值以及允许的输入电压tag使用 USB 电源的情况下的 e 范围如图 6 表所示：

USB 电源
输入音量tag[V]		输出量tag[V]	最大电流 [安培]	最大功率[瓦]
分钟	最大限度	3.3	1.7	5.61
4.4	5.5	5	1.3	6.5
4.4	5.5	3.3 & 5	0.7 & 0.7	5.81

使用 PC 作为电源时，如果主机 PC 支持 USB 3.2 接口并配备 USB-C 连接器，则可以获得最大功率。如果主机 PC 使用 USB 2.0 接口，则它将能够提供最小功率，因为在这种情况下仅提供最高 500 mA（2.5V 时 5W）。请注意，当使用较长的 USB 电缆或低质量的 USB 电缆时，音量tage 可能会超出额定工作电压tag范围，导致开发板的行为不可预测。

笔记：如果 USB 主机未配备 USB-C 连接器，则可以使用 A 型至 C 型 USB 适配器（包含在包装中）。

12VDC 螺丝端子

外部 12V 电源可通过 2 极螺丝端子（标记为 TB1）连接。使用外部电源时，可以获得最佳电量，因为一个外部电源单元可以轻松与另一个外部电源单元互换，而其功率和操作特性可以根据应用决定。使用外部 2.8V 电源时，开发板允许每个电源轨（3.3V 和 5V）的最大电流为 12A。最大功率额定值以及允许的输入电压tag使用外部电源时，e范围如图7所示：

外部电源
输入音量tag[V]		输出量tag[V]	最大电流 [安培]	最大功率[瓦]
分钟	最大限度	3.3	2.8	9.24
10.6	14	5	2.8	14
10.6	14	3.3 & 5	2.8 & 2.8	23.24

图 7： 外部电源表。

Li-Po/Li-Ion XH 电池连接器

当使用单节锂聚合物/锂离子电池供电时，mikromedia 5 FPI 提供远程操作选项。这允许完全自主，使其可用于某些非常特殊的情况：危险环境、农业应用等。电池连接器是标准的 2.5 毫米间距 XH 连接器。它允许使用一系列单节锂聚合物和锂离子电池。mikromedia 5 FPI 的 PSU 提供电池充电功能，既可以通过 USB 连接器充电，也可以通过 12VDC/外部电源充电。PSU 的电池充电电路管理电池充电过程，从而实现最佳充电条件并延长电池寿命。充电过程由位于 mikromedia 5 FPI 背面的 BATT LED 指示灯指示。

PSU 模块还包括电池充电器电路。根据 mikromedia 5 FPI 开发板的运行状态，充电电流可以设置为 100mA 或 500mA。当开发板断电时，充电器 IC 将分配所有可用功率用于电池充电。这样可以加快充电速度，充电电流设置为大约 500mA。通电时，可用充电电流将设置为大约 100 mA，从而将总功耗降低到合理水平。最大功率额定值以及允许的输入电压tag使用电池供电时，e 范围如图 8 表所示：

电池供电
输入音量tag[V]		输出量tag[V]	最大电流 [安培]	最大功率[瓦]
分钟	最大限度	3.3	1.3	4.29
3.5	4.2	5	1.1	5.5
3.5	4.2	3.3 & 5	0.6 & 0.6	4.98

图 8： 电池供电表。

电源冗余和不间断电源 (UPS)

PSU 模块支持电源冗余：如果其中一个电源发生故障或断开，它将自动切换到最合适的电源。电源冗余还允许不间断运行（即 UPS 功能，如果 USB 电缆被移除，电池仍将提供电力，而无需在过渡期间重置 mikromedia 5 FPI）。

启动 mikromedia 5 FPI 板

连接有效电源 (1)（在我们的例子中是单节锂聚合物/锂离子电池）后，mikromedia 5 FPI 即可通电。这可以通过电路板边缘的一个小开关（标记为 SW1 (2)）来实现。通过将其切换为 ON，PSU 模块将启用，并且电源将分配到整个电路板。标记为 PWR 的 LED 指示灯表示 mikromedia 5 FPI 已通电。

电阻式显示屏

高品质 5 英寸 TFT 真彩显示屏配有电阻式触摸屏，这是 mikromedia 5 FPI 最显著的特点。显示屏分辨率为 800 x 480 像素，可显示多达 16.7M 种颜色（24 位色深）。mikromedia 5 FPI 的显示屏具有相当高的对比度，为 500:1，这要归功于用于背光的 18 个高亮度 LED。显示模块由 Solomon Systech 的 SSD1963 (1) 图形驱动器 IC 控制。这是一款功能强大的图形协处理器，配备 1215KB 的帧缓冲内存。它还包括一些高级功能，如硬件加速显示旋转、显示镜像、硬件窗口、动态背光控制、可编程颜色和亮度控制等。

基于 TSC2003 RTP 控制器的电阻式面板允许开发交互式应用程序，提供触摸驱动的控制界面。触摸屏控制器使用 I2C 接口与主机控制器进行通信。mikromedia 5 FPI 配备高品质 2 英寸显示屏 (5) 和支持手势的控制器，代表了非常强大的硬件环境，可用于构建各种以 GUI 为中心的人机界面 (HMI) 应用程序。

数据存储

mikromedia 5 FPI开发板配备两种类型的存储存储器：带有microSD卡插槽和Flash存储器模块。

microSD 卡插槽
microSD 卡槽 (1) 允许在 microSD 存储卡上外部存储大量数据。它使用安全数字输入/输出接口 (SDIO) 与 MCU 通信。板上还提供了 microSD 卡检测电路。microSD 卡是尺寸最小的 SD 卡版本，尺寸仅为 5 x 11 毫米。尽管尺寸小，但它允许存储大量数据。为了读取和写入 SD 卡，需要在主机 MCU 上运行适当的软件/固件。

外部闪存
mikromedia 5 FPI 配备 SST26VF064B 闪存 (2)。该闪存模块的密度为 64 Mbits。其存储单元以 8 位字排列，总共可产生 8Mb 的非易失性存储器，可用于各种应用。SST26VF064B 闪存模块最显著的特点是其速度快、耐久性极高、数据保留期极长。它可以承受多达 100,000 次循环，并且可以将存储的信息保存 100 年以上。它还使用 SPI 接口与 MCU 进行通信。

连接

mikromedia 5 FPI 提供大量连接选项。它包括对 WiFi、RF 和 USB（主机/设备）的支持。除了这些选项之外，它还提供三个标准化 mikroBUS™ Shuttle 连接器。这是系统的一次重大升级，因为它允许与大量 Click boards™ 进行交互。

USB

主机 MCU 配备 USB 外设模块，可实现简单的 USB 连接。USB（通用串行总线）是一种非常流行的行业标准，它定义了用于计算机与其他设备之间通信和供电的电缆、连接器和协议。mikromedia 5 FPI 支持 USB 作为主机/设备模式，允许开发各种基于 USB 的应用程序。它配备了 USB-C 连接器，可提供许多优势tag与早期类型的 USB 连接器（对称设计、更高的电流额定值、紧凑尺寸等）相比，USB 模式选择是使用单片控制器 IC 完成的。该 IC 提供配置通道 (CC) 检测和指示功能。

要将 mikromedia 5 FPI 设置为 USB HOST，MCU 应将 USB PSW 引脚设置为低逻辑电平 (0)。如果设置为高逻辑电平 (1)，mikromedia 5 FPI 将充当设备。在 HOST 模式下，mikromedia 5 FPI 通过 USB-C 连接器 (1) 为连接的设备供电。USB PSW 引脚由主机 MCU 驱动，允许软件控制 USB 模式。根据 USB OTG 规范，USB ID 引脚用于检测连接到 USB 端口的设备类型：连接到 GND 的 USB ID 引脚表示主机设备，而设置为高阻抗状态 (HI-Z) 的 USB ID 引脚表示连接的外围设备是设备。

mikromedia 5 FPI 提供全球 ISM 无线电波段的通信。ISM 波段覆盖 2.4GHz 至 2.4835GHz 之间的频率范围。该频段保留用于工业、科学和医疗用途（因此缩写为 ISM）。此外，它在全球范围内可用，当需要短距离 M2M 通信时，它是 WiFi 的完美替代品。mikromedia 5 FPI 使用 nRF24L01+ (1)，这是一款由 Nordic Semiconductors 生产的单芯片 2.4GHz 收发器，带有嵌入式基带协议引擎。它是超低功耗无线应用的完美解决方案。该收发器依赖于 GFSK 调制，允许数据速率范围从 250 kbps 到 2 Mbps。GFSK 调制是最有效的 RF 信号调制方案，可减少所需带宽，从而减少功耗。 nRF24L01+ 还具有专有的 Enhanced ShockBurst™（基于数据包的数据链路层）。除了其他功能外，它还提供 6 通道 MultiCeiver™ 功能，允许在星型网络拓扑中使用 nRF24L01+。nRF24L01+ 使用 SPI 接口与主机 MCU 通信。沿着 SPI 线路，它使用额外的 GPIO 引脚进行 SPI 芯片选择、芯片启用和中断。mikromedia 5 FPI 的 RF 部分还具有小型芯片天线 (4) 以及用于外部天线的 SMA 连接器。

无线上网

非常流行的 WiFi 模块 (2) 标记为 CC3100，可实现 WiFi 连接。该模块是片上完整的 WiFi 解决方案：它是一个功能强大的 WiFi 网络处理器，带有电源管理子系统，提供 TCP/IP 堆栈、支持 256 位 AES 的强大加密引擎、WPA2 安全性、SmartConfig™ 技术等等。通过从 MCU 卸载 WiFi 和 Internet 处理任务，它允许主机 MCU 处理要求更高的图形应用程序，从而使其成为向 mikromedia 5 FPI 添加 WiFi 连接的理想解决方案。它使用 SPI 接口与主机 MCU 通信，并使用几个额外的 GPIO 引脚用于重置、休眠和中断报告。

标记为 FORCE AP (3) 的 SMD 跳线用于强制 CC3100 模块进入接入点 (AP) 模式或站点模式。但是，CC3100 模块的操作模式可以由软件覆盖。

此 SMD 跳线提供两种选择：

0：FORCE AP 引脚被拉至低逻辑电平，强制 CC3100 模块进入 STATION 模式
1：FORCE AP 引脚被拉至高逻辑电平，强制 CC3100 模块进入 AP 模式 mikromedia 4 FPI 的 PCB 上集成有一个芯片天线（5）以及用于外部 WiFi 天线的 SMA 连接器。

mikroBUS™ 穿梭连接器

Mikromedia 5 for STM32 RESISTIVE FPI 开发板使用 mikroBUS™ Shuttle 连接器，这是 mikroBUS™ 标准的全新补充，采用间距为 2mm (8mil) 的 1.27×50 针 IDC 接头。与 mikroBUS™ 插座不同，mikroBUS™ Shuttle 连接器占用的空间要小得多，因此可以在需要更紧凑设计的情况下使用它们。开发板上有三个 mikroBUS™ Shuttle 连接器 (1)，标记为 MB1 至 MB3。通常，mikroBUS™ Shuttle 连接器可与 mikroBUS™ Shuttle 扩展板结合使用，但不限于此。

mikroBUS™ Shuttle 扩展板 (2) 是一块配备传统 mikroBUS™ 插座和四个安装孔的附加板。它可以通过扁平电缆连接到 mikroBUS™ Shuttle 连接器。这确保了与 Click boards™ 庞大的底座的兼容性。使用 mikroBUS™ Shuttles 还可以带来许多额外的好处：

使用扁平电缆时，mikroBUS™ Shuttle 的位置并不固定
mikroBUS™ Shuttle 扩展板包含额外的安装孔，可用于永久安装
可以使用任意长度的扁平电缆（取决于具体使用情况）

通过使用 Shuttle click (3) 级联这些连接器，可以进一步扩展连接性

有关 mikroBUS™ Shuttle 扩展板和 Shuttle 的更多信息

点击访问 web 页数：
www.mikroe.com/mikrobus-shuttle
www.mikroe.com/shuttle-click
有关 mikroBUS™ 的更多信息，请访问官方 web 页面位于 www.mikroe.com/mikrobus

声音相关外设

通过提供一对与声音相关的外设，mikromedia 5 FPI 完善了其多媒体概念。它具有压电蜂鸣器，编程极其简单，但只能产生最简单的声音，仅适用于警报或通知。第二个音频选项是功能强大的 VS1053B IC (1)。它是一个 Ogg Vorbis/MP3/AAC/WMA/FLAC/WAV/MIDI 音频解码器和 PCM/IMA ADPCM/Ogg Vorbis 编码器，均集成在单个芯片上。它具有强大的 DSP 核心、高品质 A/D 和 D/A 转换器、能够驱动 30Ω 负载的立体声耳机驱动器、具有平滑音量变化的零交叉检测、低音和高音控制等等。

压电蜂鸣器
压电蜂鸣器 (2) 是一种能够重现声音的简单设备。它由一个小型预偏置晶体管驱动。蜂鸣器可以通过在晶体管基极施加来自 MCU 的 PWM 信号来驱动：声音的音调取决于 PWM 信号的频率，而音量可以通过改变其占空比来控制。由于它非常易于编程，因此对于简单的警报、通知和其他类型的简单声音信号非常有用。

音频编解码器

通过使用专用音频编解码器 IC（标记为 VS1053B (1)），可以从主机 MCU 卸载资源要求高且复杂的音频处理任务。此 IC 支持多种不同的音频格式，这些格式通常出现在各种数字音频设备上。它可以独立编码和解码音频流，同时并行执行与 DSP 相关的任务。VS1053B 具有几个关键功能，使该 IC 成为音频处理领域的热门选择。

通过提供高质量的硬件压缩（编码），VS1053B 允许录制音频占用比原始格式的相同音频信息少得多的空间。结合高质量的 ADC 和 DAC、耳机驱动器、集成音频均衡器、音量控制等，它代表了适用于任何类型音频应用的全方位解决方案。除了强大的图形处理器外，VS1053B 音频处理器还完全完善了 mikromedia 5 FPI 开发板的多媒体方面。mikromedia 5 FPI 板配备 3.5 毫米四极耳机插孔（3），允许连接带麦克风的耳机。

传感器和其他外围设备

一组额外的板载传感器和设备为 mikromedia 5 FPI 开发板增加了另一层可用性。

数字运动传感器
FXOS8700CQ 是一款先进的集成式 3 轴加速度计和 3 轴磁力计，可以检测许多不同的运动相关事件，包括方向事件检测、自由落体检测、冲击检测以及点击和双击事件检测。这些事件可以通过两个专用中断引脚报告给主机 MCU，而数据传输则通过 I2C 通信接口进行。FXOS8700CQ 传感器对于显示方向检测非常有用。它还可用于将 mikromedia 5 FPI 转变为完整的 6 轴电子罗盘解决方案。可以使用 ADDR SEL 标签 (2) 下分组的两个 SMD 跳线更改 I1C 从属地址。

实时时钟（RTC）

主机 MCU 包含一个实时时钟外设模块 (RTC)。RTC 外设使用单独的电源，通常是电池。为了能够持续跟踪时间，mikromedia 5 FPI 配备了纽扣电池，即使主电源关闭，也能保持 RTC 功能。RTC 外设的功耗极低，因此这些电池的使用寿命非常长。mikromedia 5 FPI 开发板配备纽扣电池座 (2)，与 SR60、LR60、364 纽扣电池类型兼容，使其能够在应用程序中包含实时时钟。

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下一步是什么？

现在，您已经完成了 mikromedia 5 for STM32 RESISTIVE FPI 开发板的每一个功能的体验。您已经了解了它的模块和组织。现在，您可以开始使用新开发板了。我们建议采取几个步骤，这可能是最好的开始方式。

编译器
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GUI 项目
下载完 NECTO Studio 后，由于您已经获得了开发板，因此您可以开始编写您的第一个 GUI 项目。在 mikromedia 设备上针对特定 MCU 的多个编译器中进行选择，并开始使用嵌入式行业最流行的图形库之一 - LVGL 图形库，它是 NECTO Studio 不可或缺的一部分。这为未来的 GUI 项目提供了一个极好的起点。

社区
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MIKROE STM32F407ZGT6 多适配器原型板 [pdf] 使用说明书
STM32F407ZGT6、STM32F746ZGT6、STM32F407ZGT6 多适配器原型板、STM32F407ZGT6、多适配器原型板、适配器原型板、原型板、电路板

参考

用户手册

MIKROE STM32F407ZGT6 多适配器原型板