СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2015 Блок V DDA Блок V DD Блок 1,8 В Блок Backup АЦП ЦАП Термодатчик Блок сброса PLL Устройство ввода и вывода Регулятор напряжения Детектор низкого напряжения Блок LSE Регистры BKP Блок RTC Регистр BDCR RCC Схема резервирования Логика пробуждения Таймер IWDG Ядро Память цифровой периферии Современные 32-разрядные ARM-микроконтроллеры серии STM32: управление питанием В статье приведено описание блока управления питанием 32-разрядных ARM-микроконтроллеров серии STM32 от компании STMicroelectronics. Рассмотрена его архитектура, состав регистров, а также приведены описания функций для работы с этим блоком. Олег Вальпа (г. Миасс, Челябинская обл.) В ВЕДЕНИЕ В современных условиях к микро- контроллерам предъявляются требова- ния пониженного энергопотребления и малого тепловыделения. Выполне- ние таких требований обеспечивается, в первуюочередь, снижениемпитающе- гонапряжения ядрамикроконтроллера ивведениемспециальныхрежимов энер- госбережения. Микроконтроллерысерии STM32 [1] включают в свой состав специ- альныйблок управления питанием, бла- годаря которому полностью удовлетво- ряют изложенным выше требованиям. Блок управления питанием STM32 состоит из набора регуляторов напря- жения и логики управления режимами работы. В первоисточнике этот блок носит название «Power Control» или сокращённо – PWR. Р ЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ Для нормальной работы микрокон- троллеру серии STM32 необходимо питающее напряжение от 2,0 до 3,6 В, подаваемое на выводы цепей питания V DD . Встроенный в микроконтроллер регулятор напряжения обеспечивает формирование из внешнего питающе- го напряжения 1,8 В для питания ядра. Часы реального времени RTC и регистры для резервного сохране- ния информации могут быть запита- ны отдельно от вывода V BAT и сохраня- ют свою работоспособность даже при отключённом питании на выводе V DD . Структурная схема питания микро- контроллера приведена на рисунке 1. Цепи V DDA и V SSA предназначены для питания аналоговых блоков микрокон- троллера. Они должны быть гальвани- чески связаны с цепями V DD и V SS , соот- ветственно. П ИТАНИЕ АЦП И ЦАП Чтобы обеспечить точность преоб- разования, блоки АЦП и ЦАП имеют отдельную цепь питания V DDA и цепь нулевого потенциала V SSA , которые необходимо дополнительно отфиль- тровать от помех и экранировать при разводке печатной платы. Вывод для опорного напряжения V REF+ может быть подключён к цепи V DDA . Для повышения точности преобразо- вания при малых максимальных уров- нях напряжения на выводах АЦП и ЦАП, можно подключить вывод V REF+ к внеш- нему источнику опорного напряжения. Напряжение на выводе V REF+ определя- ет напряжение, которое соответствует максимальному значению преобразо- ванного сигнала в АЦП и ЦАП. Напря- жение на вход V REF+ может подаваться в диапазоне от 2,4 В до уровня напря- жения питания V DDA . Р ЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Для обеспечения сохранности со- держимого резервных регистров (Backup) и нормального функцио- нирования RTC в случае, когда вывод V DD отключён от источника питания, у микроконтроллера имеется вывод V BAT , который может быть подключён к резервному источнику питания, например, в виде автономного эле- мента питания. От вывода V BAT питаются: блок RTC, LSE-генератор и выводы PC13…PC15, обеспечивающие функционирование часов реального времени даже при отключённом питании на выводе V DD . Подключением питания от V BAT уп- равляет блок сброса при пропадании питания PDR (Power Down Reset), кото- рый встроен в общий блок сброса. В течение времени между момен- том, когда напряжение V DD равно V POR , и выходом контроллера из режима сброса, именуемым t RSTTEMPO , или после того, как был обнаружен сигнал PDR, переключатель между V DD и V BAT оста- ётся подключённым к V BAT . Во время запуска микроконтролле- ра, в случае если время подачи пита- ния на V DD меньше времени t RSTTEMPO и напряжение V DD больше V BAT +0,6 В, напряжение V DD может быть приложе- но к цепи V BAT через внутренний диод. Если источник питания, подклю- чённый к V BAT , слаботочный и не спо- собен выдерживать ток, потребляе- мый через вывод V DD , то необходи- мо предусмотреть в схеме питания микроконтроллера установку внеш- него диода с низким падением напря- жения между источником питания и входом V BAT . Если не планируется использовать источник резервного питания, то реко- мендуется подключить между вывода- ми V BAT и V DD керамический конденса- тор ёмкостью 0,1 мкФ. Когда на блок Backup подаётся напря- жения от V DD , появляются следующие возможности: ● PC14 и PC15 используются как обыч- ные выводы GPIO или LSE; ● PC13 может использоваться как GPIO, вывод TAMPER, калибрующий сигнал RTC или будильник RTC. Рис. 1. Структурная схема питания микроконтроллера