文章目录
- 如何画好主控？
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- 构建最小系统电路原理图
- 以STM32F407ZET6为例：
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- 晶振电路原理
- 如何构建晶振电路？
- 复位电路原理
- 如何构建复位电路？
- 下载电路
- 电源电路原理
- 如何构建电源电路？
- 特殊引脚电路
- 特殊引脚电路引脚电路？
- 以上，我们成功地建立了一个MCU最小原理图:
如何画好主控？
我们通常使用它AD或者EDA画一块电路板体思路是:
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选择芯片，构建元件图库
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构建最小系统原理图
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构建外设原理图
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PCB、检测芯片稳定性
构建最小系统电路原理图
有了库，你就可以开始画板了。我们首先要建立的是选择芯片。，该系统可以确保我能够在绘制后正常记录，并向单片机编写控制指令。单片机还可以从相应的引脚中输出我的指令（例如，拉高或拉低引脚）。此时，虽然输出没有相应的外设，但我们也可以通过物理连接（或电压表测试）获得预期的效果。
：晶振电路（产生时钟）、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）。而对于任意一款单片机来说，它的最小系统电路的输入输出引脚一定是特殊且有含义的。
以STM32F407ZET6为例：
晶振电路原理
晶体振荡器，全称为石英晶体振荡器，是一种高精度、高稳定性的振荡器。通过一定的外部电路，可以产生频率和峰值稳定的正弦波。当单片机运行时，它需要一个脉冲信号作为执行指令的触发信号。可以简单地想象，当单片机收到脉冲时，它会执行一个或多个指令。
晶体振动本身可以等同于电路上的电容器和电阻，然后串联电容器的二端网络。在电工学中，该网络有两个谐振点，其中较低频率为串联谐振，较高频率为并联谐振。由于晶体本身的特性，这两个频率之间的距离相当接近。在这个极窄的频率范围内，晶体振动等效为电感，因此只要晶体振动的两端并联合适的电容，就会形成并联谐振电路。
并联谐振电路可以在负反馈电路中构成正弦波振荡电路。由于晶体振动等效电感的频率范围很窄，即使其他部件的参数变化很大，振荡器的频率也不会变化很大。
晶体振动电路连接到相反放大器的两端，另外两个电容连接到晶体振动的两端，另一个电容连接到负载电容。
晶体振动有一个重要的参数，即负载电容值，选择等于负载电容值的并联电容，以获得晶体振动标称的谐振频率。负载电容值约为15pF所以并联电容的选择是22pF最合适的(常数0和4为PCB芯片内部电路电容) 
晶体振动就像单片机的心脏。如果没有心脏跳动，单片机将无法正常工作。晶体振动越大，运行速度越快，但速度增加也有干扰电路的风险。
通常有两种晶体振动：无源晶体振动和有源晶体振动。无源晶体振动需要内部振荡器，但无源信号质量差，精度差，更换麻烦。通常使用有源晶体振动。
晶体振动：根据压电效应，在极板之间增加交变电压会产生机械变形振动。这种机械振动的振幅相对较小，振动频率非常稳定。当交变电压的频率等于晶片的固有频率（取决于晶片的大小）时，机械振动的范围将急剧增加。这种现象称为压电谐振，因此石英晶体也称为石英晶体谐振器。其特点是频率稳定性高。
如何构建晶振电路？
PH0-OSC_IN和PH1-OSC_OUT接入4—16MZH用于产生单片机主频的晶振；
PC14-OSC32_IN和PC15-OSC32_OUT用于接入32.768KHZ的RTC晶振。
(实时时钟可以理解为需要准确定时的区域提供。32768正好是2的15次，15次分频后可以得到1次HZ信号。如果不需要准确定时，可以不使用。
其他单片机的晶振电路也是如此。晶振通常标记在芯片原理图上XTAL，一般需要外部晶振(即主频4-16)MZH晶振）
复位电路原理
一般采用电容电压不能突变的原理，将电容与电阻串联起来。上电时，电容器不充电，两端电压为零。此时，提供复位脉冲，电源不断充电电容器，直到电容器两端电压为电源电压，电路进入正常工作状态。
为确保单片机可靠复位，RST为了让单片机做好准备，让程序从正确的初始位置开始执行，高电平必须保持足够长的时间。
在电路图中，电容器的大小是10uf，电阻大小为10k。因此，电容充电到电源电压的0可以根据公式计算.7倍(单片机电源为5倍)V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要10个时间K*10UF=0.1S。
也就是说，在计算机启动0.1S内，电容两端的电压时在03.5V增加。此时10K电阻两端的电压为51.5V减少(串联电路电压之和为总电压)。
所以在0.1S内，RST引脚接收到的电压为5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机小于1.5V电压信号为低电平信号，大于1.5V电压信号为高电平信号。所以在启动0.1S内部，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。
如何构建复位电路？
对于STM32F407ZT6芯片来说，复位电路的引脚也是固定的，只用按照复位电路的工作原理接入NRST引脚即可。而对于其他单片机也同样如此，找到对应的复位引脚RESET即可。
下载电路
对于单片机来说，：ISP、SWD、JTAG。其中SWD和JTAG是很相似而且有某种联系的，而ISP应该是我最早接触的烧录方式。
这种方式是通过单片机的串口TX和RX实现的，所以基本所有的单片机都可以通过ISP方式来进行下载。其本质就是一个USB转TTL的工具，如下图所示：
如下图，你可以买一个USB转TTL（单片机串口）的模块，也可以自己设计该转换模块的电路如下图所示，其中核心在于一个叫做CH340的芯片，你之后也可以用它来做其他USB转TTL的功能：
搭建好硬件后，通过单独的烧录软件如STC-ISP来下载即可，软件界面如下图：
之所以把这两个方式放在一起说，正是因为二者基本是互相转化的。对于一款可以用SWD或者JTAG方式烧录的单片机来说，其原理图上一定有对应的特殊引脚对应。
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对于SWD方式而言，关键在于两根线——数据线SWDIO和时钟线SWCLK。也就是说在单片机上电的情况下，我只用两根线就能完成程序的烧录，所以通常你能看到的SWD口都是四根线（也就是还有VCC和GND）。
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对于JATG方式而言，对应有六根必要的线，如下图：
从图中我们就能很容易看出，JTAG接口本身就含有SWD接口。也就是说如果你的单片机是SWD四根线的接口，那么你可以直接用导线引出JTAG口中的SWDIO、SWCLK外加VCC和GND即可。
开发板为例，他们通常是ISP或JTAG接口烧录的：
（如果ISP方式，那么你就是用一根USB线连接PC和单片机，利用在前文提到的ISP下载软件下载；而如果你是JTAG下载方式，那么你大可能通过一个叫做JLINK的下载器【如下图右】连接PC和单片机，然后在编译器【比如KEIL、IAR】中直接下载。）
找到JLINK下载器上对应SWD的四根线位置，通过导线连接到拥有SWD下载接口的单片机上，即可通过编译器内直接下载。
对于STM32F407ZET6来说，下载电路对应的管脚如图：
可见除了SWD和JTAG下载以外，还有两个BOOT0和BOOT1引脚，这是STM32独有的两个管理下载功能的管脚：
通常使用程序代码存储在主闪存存储器，配置方式：BOOT0=0，BOOT1=X;
* 开发调试过程中，由于某种原因导致内部Flash锁死，无法连接SWD以及Jtag调试，无法读到设备，可以通过修改BOOT模式重新刷写代码。修改为BOOT0=1，BOOT1=0即可从系统存储器启动，ST出厂时自带Bootloader程序，SWD以及JTAG调试接口都是专用的。重新烧写程序后，可将BOOT模式重新更换到BOOT0=0，BOOT1=X即可正常使用。
电源电路原理
对于任何一款单片机来说，VCC和VSS是电源的核心，VCC的C是Circuit的意思，是指整个供电回路的电压（有12V【正点原子板子供电电压】、24V、5V等）；VSS的S是Series的意思，一般指公共端，通常电路中的公共端接地，即为地端电压；VDD的D是Device的意思，指设备上的电压，即芯片的工作电压，比如说STM32芯片的电压值一般为3.3V，就是VDD。（可见VCC>VDD）
通常，单片机的电平为3.3V/5V的格式，也称为CMOS/TTL电平格式，当你让单片机的一个引脚输出高电平时，它的大小就为3.3V/5V（STM32为3.3V，51为5V）。一般的，我们会利用外部供电VCC（>5V）的电源通过降压稳压的方式给单片机供电，这样做供电更稳定，也能为外围电路提供更高的电压。
现在我们所说的是单片机的最小系统电路，是围绕芯片展开的，所以我们需要的是如何通过VCC转换到VDD，再与VSS形成回路。（引脚比较简单的芯片会把VDD直接写成VCC）
如何搭建电源电路？
我们将其所有的VSS和VDD都接好，STM32芯片的工作电压是3.3V，所以VDD接到3.3V。那么现在就是如何把VCC转换到3.3V的VDD的问题。
这里我用了9V的电源为例进行外部供电，首先通过K7805-1000R3芯片进行降压到5V，然后再通过AMS1117-3.3芯片将5V降压到3.3V作为VDD。
这其中的电容是用来稳压的，具体的数值主要是跟使用的芯片参数有关，这两个芯片电路都是很成熟的，有兴趣可以去网上看原理。这是最简单的做法，降压和稳压。当然你也可以设计得复杂一点，加入防反接电路、过压保护、过流保护等等提高电路的安全性，但总的来说还是那句话，对于刚刚入门来说，很多电路设计都已经很成熟了，可以直接拿来用，创新的前提也应当是先看懂这些已经很成熟的东西。
特殊引脚电路
这里所谓的特殊引脚电路就是与电源和地大小直接相关的一些引脚，这些引脚如果什么都不接悬空的话，容易造成单片机某个功能工作的不正常，而他们其中的电平高低也决定了单片机的一些功能。功能越强大（引脚越多）的芯片，这些特殊功能引脚会越多，也就越需要我们去注意。
如何搭建特殊引脚电路？
- ：VBAT是系统的掉电电源，其实就是备份电源，在单片机掉电时，给RTC和备份寄 存器提供电源。（还记得在晶振处曾讲解过有一个可有可无的32.768KHZ的晶振源吗， 当时说过那个晶振是为了给RTC，也就是实时时钟，即需要精准定时的区域提供振荡的， 比如我想要显示日期，时间等，如果你想要单片机显示实时的世界时钟，那么在单片机 掉电后肯定就需要保证RTC仍有工作能力，毕竟我们不可能一直给单片机供电。）
- ：VCAP用于为备份域和待机电路之外（它们已经有一个VBAT为它们供电了）的数 字电路供电，其本质上是一个电压调节器，输出电压为1.2V，也就是说VDD作为芯片 的输入电压进入芯片后，为了给芯片内部的数字电路供电，还需要通过VCAP进行调压 到1.2V，电容的作用是滤波稳压。
- ：STM32的144引脚系列引出来的掉电复位引脚，接高电平表示开启掉电复位， 接低电平表示关闭掉电复位。（100引脚系列没有这个引脚不代表没有该功能，只是ST 公司没有给你选择该功能的权利）
- ：这三个是拥有AD转换功能的单片机需要的东西。VDDA是AD转换 的电源，VSSA是对应的公共端（相当于VDD和VSS），VREF是AD转换的参考电压， 大小在2.4V—VDDA之间，决定了AD转换的精度。由此可以看出AD的电源VDDA和参 考电压VREF必须稳定才能保证转换精度，所以需要加入电容进行滤波稳压。