「正点原子NANO STM32开发板资料连载」第一章 实验平台简介

1）实验平台：ALIENTEK NANO STM32F411 V1开发板
2）摘自《正点原子STM32F4 开发指南（HAL 库版》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子


本章，主要向大家简要介绍我们的实验平台：ALIENTEK NANO STM32F411。通过本章的学习，你将对我们后面使用的实验平台有个大概了解，为后面的学习做铺垫。
本章将分为如下两节：
1.1，ALIENTEK NANO STM32F411 资源初探；
1.2，ALIENTEK NANO STM32F411 资源说明；
1.1 ALIENTEK NANO STM32F411 资源初探
自从 2012 年上市以来，ALIENTEK 正点原子已推出多款 STM32 开发板广受客户好评，并常年稳居淘宝 STM32 系列开发板销量冠军。现推出一款性价比高的开发板，NANO STM32 开发板，下面我们开始介绍 NANO STM32F411 开发板 V1.1 版本。
ALIENTEK NANO STM32F411 V1.1 的资源图如图 1.1.1 所示：


从图 1.1.1 可以看出，ALIENTEK NANO STM32F411，资源十分丰富，并把 STM32F411的内部资源发挥到了极致，基本所有 STM32F411 的内部资源，都可以在此开发板上验证，同时扩充丰富的接口和功能模块，整个开发板显得十分大气。
开发板的外形尺寸为 100mm*60mm 大小，板子的设计充分考虑了人性化设计，性价比高。
ALIENTEK NANO STM32F411 板载资源如下：
◆ CPU：STM32F411RCT6，LQFP64，FLASH：256K，SRAM：128K；
◆ 外扩 SPI FLASH：W25Q16，2M 字节
◆ 1 个电源指示灯（蓝色）
◆ 7 个状态指示灯（DS0-DS7：红色）
◆ 1 个红外接收头，并配备一款小巧的红外遥控器
◆ 1 个 EEPROM 芯片，24C02，容量 256 字节
◆ 2 个 4 位共阴极数码管（红色）
◆ 1 个 74HC595D 串行转并行数据芯片
◆ 1 个 74HC138D 3-8 译码器芯片
◆ 1 路数字温湿度传感器接口，支持 DS18B20 /DHT11 等
◆ 1 个 USB JTAG 接口，可用于程序下载、软件仿真和串口通信
◆ 1 个 USB SLAVE 接口，用于 USB 通信
◆ 1 个有源蜂鸣器
◆ 1 个仿真器功能内/外选择开关
◆ 1 个 SWD 5P 的外部调试下载接口
◆ 1 个 100K 可调电位器
◆ 1 组多功能端口（ADC/TPAD）
◆ 1 组 5V 电源供应/接入口
◆ 1 组 3.3V 电源供应/接入口
◆ 1 个启动模式选择配置接口
◆ 1 个 RTC 后备电池座，并带电池
◆ 1 个复位按钮，可用于复位 MCU
◆ 4 个功能按钮，其中 KEY_UP 兼具唤醒功能
◆ 1 个电容触摸按键
◆ 1 个电源开关，控制整个板的电源
◆ 除晶振占用的 IO 口外，部分 IO 口引出
ALIENTEK NANO STM32F411 的特点包括：
1） 设计灵活。板上很多资源都可以灵活配置，以满足不同条件下的使用。我们引出了除晶
振占用的 IO 口外部分 IO 口，可以极大的方便大家扩展及使用。另外板载 ST_LINK V2.1仿真器，仅通过 1 根 USB 线即可实现 STM32 的开发。
2） 人性化设计。各个接口都有丝印标注，且用方框框出，使用起来一目了然；部分常用外
设大丝印标出，方便查找；接口位置设计安排合理，方便顺手。资源搭配合理，物尽其用。
1.2 ALIENTEK NANO STM32F411 资源说明
资源说明部分，我们将分为三个部分说明：硬件资源说明、软件资源说明和 NANO V1 IO引脚分配。
1.2.1 硬件资源说明
这里我们详细介绍 NANO STM32F411 的各个部分（图 1.1.1 中的标注部分）的硬件资源，我们将按逆时针的顺序依次介绍。
1. 8 个 LED
这是开发板板载的八个 LED 灯（DS0-DS7），都为红色。可以像 51 那样实现跑马灯。我们一般的应用 2 个 LED 足够了，在调试代码的时候，使用 LED 来指示程序状态，是非常不错的一个辅助调试方法。NANO STM32F103 几乎每个实例都使用了 LED 来指示程序的运行状态。
2. 仿真器功能选择开关
这是开发板的仿真器功能选择开关，开关用于选择板载的 ST_LINK V2.1 仿真器对内部或外部使用，往左拨（INS）对内部 STM32F103RBT6 芯片使用，往右拨（EXT）则对外部使用MCU 使用。注意：仿真器功能选择开关必须在上电前设置好！
3. SWD 调试接口
这是开发板的 SWD 调试接口，该接口主要是给外部 MCU 下载调试使用的，前提 SW1 仿真器功能选择开关必须往右拨（EXT）。
4. USB SLAVE
这是开发板板载的一个 MicroUSB 头（USB_SLAVE），用于 USB 从机（SLAVE）通信，一般用于 STM32 与电脑的 USB 通信。通过此 MicroUSB 头，开发板就可以和电脑进行 USB 通信了。
5. STM32F103C8T6
这是开发板的 ST_LINK V2.1 仿真器的主控芯片（U8），型号为：STM32F103C8T6。该芯
片具有 20KB SRAM，64KB FLASH，内部运行 ST_LINK V2.1 仿真器的固件。
6. USB JTAG
这是开发板板载的一个 MicroUSB 头（USB _JTAG），用于连接仿真器使用，支持虚拟串口的功能，该接口可给板子提供电。USB JTAG 和 USB SLAVE 接口是不共用，当两个接口 USB都接上，可以给板子提供更大的电流。
7. W25Q16 2M FLASH
这是开发板外扩的 SPI FLASH 芯片（U4），容量为 16Mbit，也就是 2M 字节，可用于存储用户数据。
8. 有源蜂鸣器
这是开发板的板载蜂鸣器（BEEP），可以实现简单的报警/闹铃等功能。
9. 红外接收头
这是开发板的红外接收头（U8），可以实现红外遥控功能，通过这个接收头，可以接受市面常见的各种遥控器的红外信号，大家甚至可以自己实现万能红外解码。当然，如果应用得当，该接收头也可以用来传输数据。
NANO STM32F103 给大家配备了一个小巧的红外遥控器，该遥控器外观如图 1.2.1.1 所示：


10. DS18B20/DHT11 接口
这是开发板的一个复用接口（U2），该接口由 4 个镀金排孔组成，可以用来接DS18B20/DS1820 等数字温度传感器。也可以用来接 DHT11 这样的数字温湿度传感器。实现一个接口，2 个功能。不用的时候，大家可以拆下上面的传感器，放到其他地方去用，使用上是十分方便灵活的。
11. USB 串口/串口 1
这是 ST_LINK V2.1 仿真器虚拟串口与 STM32F103RBT6 的串口 1 进行连接的接口（P5），
标号 RXD和TXD是 ST_LINK V2.1仿真器MCU STM32F103C8T6的两个数据口，而 PA9（TXD）
和 PA10（RXD）则是 STM32 的串口 1 的两个数据口（复用功能下）。他们通过跳线***对接，
就可以连接在一起了，从而实现 STM32 的串口通信。
设计成 USB 串口，是处于现在的电脑上串口正在消失，尤其是笔记本，几乎清一色的没有
串口。所以板载了 USB 串口可以方便大家调试。而在板子上并没有直接连接在一起，则是处于
使用方便的考虑。这样设计，你可以把 ALIENTEK NANO STM32F411 当成一个 USB 的转 TTL
的虚拟串口，来和其他板子通信，而其他板子的串口，也可以方便地接到 ALIENTEK NANO
STM32F411 上。
12. 复位按键
这是开发板板载的复位按键（RESET），用于复位 STM32，还具有复位数码管显示的功能，因为数码管的驱动电路 74HC595 芯片的复位引脚和 STM32 的复位引脚是连接在一起的，当按下该键的时候，STM32 和 74HC595 一并被复位。
13. 启动选择端口
这是开发板板载的启动模式选择端口（BOOT），STM32 有 BOOT0（B0）和 BOOT1（B1）两个启动选择引脚，用于选择复位后 STM32 的启动模式，但 BOOT1 我们默认接了下拉电阻（BOOT1=0）。在开发板上，我们通过跳线***选择 STM32 的启动模式。关于启动模式的说明，请看 2.1.5 小节。
14. 24C02 EEPROM
这是开发板板载的 EEPROM 芯片（U5），容量为 2Kb，也就是 256 字节。用于存储一些掉电不能丢失的重要数据，比如系统设置的一些参数等。有了这个就可以方便的实现掉电数据保存。
15. 电位器
这是开发板板载的 100K 电位器，可用于调节 ADC 采样的电压。
16. 4 个按键
这是开发板板载的 4 个机械式输入按键（KEY0、KEY1、KEY2 和 KEY_UP），其中 KEY_UP
具有唤醒功能，该按键连接到 STM32 的 WAKE_UP（PA0）引脚，可用于待机模式下的唤醒，
在不使用唤醒功能的时候，也可以做为普通按键输入使用。其他 3 个是普通按键，可以用于人机交互的输入，这 3 个按键是直接连接在 STM32 的 IO口上的。这里注意 KEY_UP 是高电平有效，而 KEY0、KEY1 和 KEY2 是低电平有效，大家在使用的时候留意一下。
17. 触摸按钮
这是开发板板载的一个电容触摸输入按键（TPAD），利用电容充放电原理，实现触摸按键检测。
18. 电源指示灯
这是开发板板载的一颗蓝色的 LED 灯（PWR），用于指示电源状态。在电源开启的时候（通过板上的电源开关控制），该灯会亮，否则不亮。通过这个 LED，可以判断开发板的上电情况。
19. 后备电池接口
这是 STM32 后备区域的供电接口(BAT)，可安装 CR1220 电池（默认安装了），可以用来给 STM32 的后备区域提供能量，在外部电源断电的时候，维持后备区域数据的存储，以及 RTC的运行。
20. 多功能接口
这是由 1 个 4P 排针组成的接口（P3）。端口可以实现的功能有：ADC 电压采集和电容触摸按键，通过 1 个跳线***的设置，就可以实现。
21. 3.3V 电源输入/输出
这是开发板板载的一组 3.3V 电源输入输出排针（2*3）（VOUT1），用于给外部提供 3.3V
的电源，也可以用于从外部接 3.3V 的电源给板子供电。
大家在实验的时候可能经常会为没有 3.3V 电源而苦恼不已，有了 ALIENTEK NANO
STM32F4，你就可以很方便的拥有一个简单的 3.3V 电源（USB 供电的时候，最大电流不能超过 500mA，外部供电的时候，最大可达 1000mA）。
22. 5V 电源输入/输出
这是开发板板载的一组 5V 电源输入输出排针（2*3）（VOUT2），该排针用于给外部提供
5V 的电源，也可以用于从外部接 5V 的电源给板子供电。
同样大家在实验的时候可能经常会为没有 5V 电源而苦恼不已，ALIENTEK 充分考虑到了大家需求，有了这组 5V 排针，你就可以很方便的拥有一个简单的 5V 电源（USB 供电的时候，最大电流不能超过 500mA，外部供电的时候，最大可达 1000mA）。
23. 电源开关
这是开发板板载的电源开关（K1）。该开关用于控制整个开发板的供电，如果切断，则整个开发板都将断电，电源指示灯（PWR）会随着此开关的状态而亮灭。
24. 74HC138D
这是开发板板载的 74HC138D 芯片，该芯片为 3-8 译码器芯片，在开发板中主要用于驱动数码管位选功能。
25. 74HC595D
这是开发板板载的一颗蓝色的 LED 灯（PWR），用于指示电源状态。在电源开启的时候（通过板上的电源开关控制），该灯会亮，否则不亮。通过这个 LED，可以判断开发板的上电
情况。
26. 2 个四位共阴极数码管
这是开发板板载的 2 个四位共阴极数码管，在开发板中用作显示。
27. STM32F411RCT6
这是开发板的核心芯片（U1），型号为：STM32F411RCTT6。该芯片具有 128KB SRAM、
256KB FLASH、7 个通用定时器、1 个高级定时器、2 个 DMA 控制器（共 14 个通道）、5 个
SPI、3 个 IIC、3 个串口、1 个 USB、1 个 SDIO、1 个 12 位 ADC、以及 50 个通用 IO 口。
28. 引出 IO 口
这是开发板 IO 引出端口，排针共引出了 17 个 IO 口，STM32F411RCT6 总共有 50 个 IO，
除去 RTC 晶振占用的 2 个，还剩 48 个，由于部分 IO 口被板载的功能芯片占用了，就没做引出。
我们只通过 P1 的排针引出了 17 个 IO。
1.2.2 软件资源说明
上面我们详细介绍了 ALIENTEK NANO STM32F411 的硬件资源。接下来，我们将向大家
简要介绍一下 NANO STM32F411 开发板的软件资源。
NANO STM32F411 提供的标准例程多达 34 个，一般的 STM32 开发板仅提供库函数代码，
而我们则提供寄存器和库函数两个版本的代码（本手册以 HAL 库函数版本作为介绍）。我们提供的这些例程，基本都是原创，拥有非常详细的注释，代码风格统一、循序渐进，非常适合初学者入门。而其他开发板的例程，大都是来自 ST HAL 库函数的直接修改，注释也比较少，对初学者来说不那么容易入门
NANO_STM32F411 的例程列表如表 1.2.2.1 所示：

从上表可以看出，ALIENTEK NANO STM32F411 的例程基本上涵盖了 STM32F411RCT6的所有内部资源，并且外扩展了很多有价值的例程，比如：FLASH 模拟 EEPROM 实验、USMART调试实验、UCOSII 实验、内存管理实验、IAP 实验、综合实验等。而且从上表可以看出，例程安排是循序渐进的，首先从最基础的跑马灯开始，然后一步步深入，从简单到复杂，有利于大家的学习和掌握。所以，ALIENTEK NANO STM32F411 是非常适合初学者的。当然，对于想深入了解 STM32 内部资源的朋友，ALIENTEK NANO STM32F411 也绝对是一个不错的选择。
1.2.3 NANO V1 IO 引脚分配
为了让大家更快更好的使用我们的 NANO V1 开发板，这里特地将 NANO V1 开发板主芯片：STM32F411RCT6 的 IO 资源分配做了一个总表，以便大家查阅。NANO V1 的 IO 引脚分配总表如表：1.2.3.1 所示：




表 1.2.3.1 中，引脚栏即 STM32F411RCT6 的引脚编号；GPIO 栏则表示 GPIO；连接资源栏表示了对应 GPIO 所连接到的网络；独立栏，表示该 IO 是否可以完全独立（不接其他任何外设和上下拉电阻）使用，通过一定的方法，可以达到完全独立使用该 IO，Y 表示可做独立 IO，N表示不可做独立 IO；连接关系栏，则对每个 IO 的连接做了简单的介绍。
该表在：光盘3，ALIENTEK NANO STM32F4 V1 开发板原理图 文件夹下有提供 Excel格式，并注有详细说明和使用建议，大家可以打开该表格的 Excel 版本，详细查看。