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基于STM32F070F6P6的USB温湿度计
odrodr
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发表于Sun Mar 05 09:09:41 CST 2017   |  只看该作者 1# 电梯直达


基于STM32F070F6P6USB温湿度计

                               网友:阙凡博

 

 

 

1、作品简介

     STM32F070F6P6 ST公司新出品不久的一款 ARM Cortex-M0芯片,内置 32 Kbytes Flash6K SRAM12Bit ADC,运行主频48MHZ,支持USB 2.0 SLAVE通信接口,更重要的是它是TSSOP20封装的! 曾经在立创商城上,有个SHT30温湿度计的方案验证板,但该设计有个麻烦的地方,那就是需要另外接串口装置才能观察到MCU测量得到的SHT30温湿度数据。为此本人,决定用带这款支持USB通讯功能的STM32F0x0超值系列ARM芯片--- STM32F070F6P6,结合温湿度传感器AM2320,制作一款USB温湿度计。它使用很简单:直接插入PC机的USB端口,然后打开串口助手之类的软件,即可观察到现场的温湿度数据。通过这个制作,大家可以学习一下AM2320I2C和单总线的驱动方法,还有如何使用STCube MX软件来实现一个USB转串口(USB TO CDC)的通信设备。

 

 

2、作品亮点

无需额外仪器装置,直插到PC后运行串口助手软件即可观察到实时的温湿度数据。

采用引脚紧凑、低成本、同时支持USB通信的Cortex-M0 AMR STM32F070作为主控。

使用出厂时己校准数字信号输出的AM2320作为传感器单元。插件,极易好焊接!

温度分辨率是: ±0.1度,精度±0.5度;湿度分辨率: ±0.1%RH,精度:±3%RH

提供2种演示范例,支持单总线和标准I2C 两种通信方式来驱动AM2320传感器。

板上STM32F070的全部I/O都被引出,可当作一个低廉的最小系统板、开发板使用。

本方案验证板采用USB BUS总线供电,无需额外再提供电源。


3、系统构架图

 

 

系统解说: 本系统有二大部分组成,分别是: 支持USB通信的ARM Cortex-M0主控芯片 STM32F070F6P6AM2320数字式温湿度传感器。

 

4、原理图

原理图分为多个部分,下面逐个介绍:

第一部分: 电源供电和USB通信接口部分

 

备注说明:

上图中,P1是一个Mini USB接口的USB母座,系统从USB获取电源。数据线USB_D-USB_D+直接连接到ARM 芯片STM32F070F6P6USB通信引脚,这个ARM内置1.5K的上拉电阻,所以外部可省。LED1是一个电源指示灯,而D1主要是防止电压源接反和分压的左右。

 

 

第二部分:主控部分

 

备注说明: 如上图所示,主控只有一个ARM Cortex-M0芯片STM32F070F6P6,该PCB板在设计时,把STM32F070F6P6I/O 11 的方式,全部引到了P4P5P2.54连接器上,方便扩展使用。可见,该板也可以当作一个低廉的最小系统板、开发板使用。 

 

第三部分: 温湿度采集单元和接口部分

 

备注说明: 如上图所示,数字式温湿度传感器AM2320插入P3接口,即可连接到STM32F070F6P6处理器的相应IO上。AM2320支持单总线和标准I2C 两种通信方式,当采用单总线通信时,SCL短接到PIN3 GND即可。特别是这种单总线接口,使系统集成变得简易快捷,极低的功耗,信号传输距离可达 20 米以上,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。两种通信方式都采用直接输出经温度补偿后的湿度、温度及校验 CRC 等数字信息,用户无需对数字输出进行二次计算,也无需要对湿度进行温度补偿,便可得到准确的温湿度信息。两种通信方式可自由切换,用户可自由选择,使用方便,应该领域广泛。

 

第四部分: 外部晶振电路和ST-LINK2下载口。

备注说明: 如上图所示,P2是用来仿真和烧录的下载口,需要特别指出的是:如果SWD接口使用的是非上电后默认的SWD引脚,那么必须把NRST这个引脚也需要引到P2接口上才能令ST-LINK /V2 仿真器正常工作。8MHz的晶振经过内部PLL电路后,产生48MHZ的主频,供ARM芯片STM32F070F6P6使能USB通信时使用。经试验证明,如果不用外部的这8MHz时钟, 而是使用内部的8MHz时钟,USB通信也是能正常工作的,但不太建议那样使用,毕竟外部的石英晶振频率更精确。

 

第五部分: 复位电路和启动模式选择电路。

 

 

备注说明: STM32F070F6P6 为低电平复位,而跳线JMP1是选择CPUFLASH,还是从SRAM,或是系统固件区启动。 正常情况下,我们从FLASH 启动,此时JMP1Pin1&Pin2短接即可。

 

 5、材料清单(BOM列表)

以下是这个电子制作的BOM列表,器件全部采购来自立创商城http://www.szlcsc.com,PCB板的制造在深圳嘉立创完成。

 

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Description

Designator

Footprint

Quantity

商品编号

105/50V

电容器

C1, C3

LC-0805_C

2

C29822

104/50V

电容器

C2, C4, C5, C12

LC-0805_C

4

C83055

20pF

电容器

C6, C7

LC-0805_C

2

C1798

1N4007W

通用二极管

D1

LC-SOD-123F

1

C64898

LED0

LED

LD1

LC-0805_LED_S1

1

C84256

Mini USB

Mini USB

P1

Mini_USB

1

C91144

Header 2

Header, 2-Pin

JMP1

HDR1X2

1

Header 4

Header, 4-Pin

P2

HDR1X4

1

Header 4

Header, 4-Pin

P3

外接AM2320

1

Header 10

Header, 10-Pin

P4, P5

HDR1X10

2

10K

电阻器

R1, R3, R4, R5,R13

LC-0805_R

5

C25612

100K

电阻器

R2

LC-0805_R

1

C25611

STM32F070F6P6

ARM_IC

U1

LC-TSSOP-20

1

C86951

ME6210A33PG

LDO

U2

LC-SOT-89(SOT-89-3)

1

C85233

AM2320

温湿度传感器

---

插件, 4Pins

1

C87932

轻触开关/3x4x2

轻触开关

S1

TS3*4*2

1

C26638

8MHz

晶体谐振器

Y1

YT-26M

1

C2170

 

 

6PCB实物图

 


 

 

7、软件部分的描述

限于篇幅,这里不太方便展示全部代码,比如USB通信实现和单总线、I2C总线驱动温湿度传感器AM2320等等。敬请大家在立创商城的方案验证板区域或立创社区BBS论坛里下载源码参考和阅读。需要指出的是,USB通信部分,本人直接采用了ST官方出品的STM32CubeMX软件,该软件是一个基于GUI界面配置软件,通过鼠标操作芯片的配置和功能,最终该软件即可自动产生初始化代码和一个应用程序框架范例。本电子制作就是使用这个默认生成的USB转串口(USB CDC协议)应用程序,然后添加相关的温湿度采集驱动完成的。

 

 

8、调试过程和应用实例

 

按前面提供的BOM清单,正常焊接完毕后,接着把HEX烧录到ARM STM32F070F6P6芯片,即可完成准备工作。随后,将USB电缆把该PCBA电路模块和电脑链接起来(如果Windows 系统提示需要安装驱动程序,那按默认位置按照即可)。最后,打开串口助手之类的软件,即可观察到现场的温度和湿度数据。本电子制作,有视频演示,具体请参阅立创商城的方案验证板区域或立创社区BBS论坛里相关链接。

 

 

9、总结

 

STM32F070F6P6 是一个内置USB功能、性价比很高的芯片,结合AM2320实现了比之前SHT30方案验证板更好的应用体验。该PCB板设计时,把STM32F070F6P6的全部I/O都引出了,因此,该板可当作一个低廉的最小系统板、开发板使用。如果想学习ARM Cortex-M0 芯片的应用,特别是USB总线通信的实现过程,那本文介绍的这个电子制作作品和PCB空板,是一个不错的入门选择!

 

此作品以方案验证板的形式出现,并得到了立创商城的赞助,在此表示非常感谢!顺此,授权立创商城对本作品进行宣传和开源!

 

 

本内容系原创,首发于《立创快报》第5期,目前仅授权【立创商城】公众号(微信号:szlcsc)及其相关平台转载。

其它任何媒体或个人,未经本作者许可、不得引用。


该帖子已被立创商城赵工于Mon Mar 06 10:41:34 CST 2017编辑过
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发表于Sun Mar 05 10:01:21 CST 2017   |  只看该作者 2#
链接:http://www.szlcsc.com/product/details_97773.html
立创商城赵...
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发表于Mon Mar 06 10:31:32 CST 2017   |  只看该作者 3#
Good !
审核专员(第二届立创商城电子制作节)、《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
jutyy
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发表于Fri Mar 24 16:20:48 CST 2017   |  只看该作者 4#
请问下软件哪里下载,弄了快板子回来
立创商城赵...
【官方工作人员】
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发表于Fri Mar 24 17:22:34 CST 2017   |  只看该作者 5#
jutyy 发表于 Fri Mar 24 16:20:48 CST 2017  4# 请问下软件哪里下载,弄了快板子回来
PCB 方案验证板(下单即免费送一片),这个板在这里:
http://www.szlcsc.com/product/details_97773.html 
审核专员(第二届立创商城电子制作节)、《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
仙人掌
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发表于Mon Jun 19 00:23:19 CST 2017   |  只看该作者 6#
不错的板子,将芯片的功能都发挥出来,温湿度测量很实用
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