1.前言

嵌入式系统作为现代智能设备的核心技术载体，其学习过程离不开功能完备的硬件开发平台。当前主流的开发板主要搭载基于32位RISC架构的微控制器单元（MCU），典型代表包括ST推出的STM32系列、兆易创新（GigaDevice）研发的国产GD32系列，以及德州仪器（Texas Instruments）的Tiva TM4C系列等具有先进架构的嵌入式处理器。

在众多32位微控制器中，STM32系列因其完善的生态系统、丰富的技术文档和活跃的开源社区支持，已成为嵌入式系统开发领域的首选方案。特别是该系列中的STM32F1产品线，其中STM32F103C8T6型MCU拥有较为丰富外设接口，配合Keil MDK、STM32CubeMX等成熟的开发工具链，使其成为嵌入式系统入门的理想实践平台。本项目将带领大家完成STM32F103C8T6最小系统板的绘制。

2.项目功能特点

• Type-C数据传输接口；
• 板载CH340X串口芯片；
• STM32F103C8T6引脚全拓展；
• 支持多种烧录方式：一键烧录，SWD烧录以及串口烧录

3.原理解析（硬件说明）

本项目由输入及降压调理电路、主控及外围配置电路、拓展接口电路、CH340电路这几部分构成，以下一一介绍分析：

3.1.输入及降压调理电路

传统的STM32最小系统板使用的输入接口是Micro-B接口，在平时使用中需要特定的线才能接上使用，而这与我们平时最常用的数据线有冲突。所以本项目将输入接口更换成能够传输数据的16PIN Type-C接口。需要注意的是DP与DN引脚作为传输数据的差分对，在Type-C接口上有两对，若DP配置成了D+，那么其他的DP也就需要对应着D+，反之亦然。CC1与CC2引脚通过5.1K欧姆的电阻接地即可，SBU1与SBU2作为音频传输协议，使用不到则需要给引脚打上非连接标识。

对于降压电路来说，本项目采用的方案为常用的降压芯片AMS1117-3.3V，该芯片能够将从Type-C接口输入进来的5V电压调理成3.3V输出。由于是设计最小系统板，在较小的板框范围内为防止封装过大导致芯片放不下，所以该芯片我们选用封装更小的SOT-89型封装。根据芯片数据手册中所给出的典型电路配置其外围电路如下图所示；R5与LED2前后串连构成3.3V的输出指示灯，我们将其作为电源正常的一个可视化参考。

3.2.CH340一键下载电路

CH340芯片拥有很多不同的类型，后缀不同代表着相应的外围配置电路的不同，本项目选用配置简单的CH340X芯片来实现对应功能，常用的CH340N封装更大，外围配置更复杂，所以本次不选用CH340N。

将Type-C接口的差分信号线USB_D+与USB_D-连接到芯片的差分信号输入引脚上，根据数据手册的规定，RTS引脚需要连接到MCU的复位引脚，RXD与TXD需要分别连接到MCU的串口通信引脚上，这里需要注意的是CH340X上的RXD要连接MCU的TX引脚上，TXD需要连接到MCU的RX引脚上。芯片的供电引脚VCC与V3需要与MCU供电一致，均为3V3电压，加上100nF去耦电容即可；最后需要将BOOT0连接到TNOW引脚上，配置下拉电路。

3.3.主控及外围配置电路

主控选用STM32F103C8T6芯片，用网络标签将所有的功能引脚引出，而芯片上具有的4组电源则分别配置好100nF去耦电容。

接着给MCU配置所需的外部晶振提供准确的时钟节拍。选用8MHz的高速晶振与32.768KHz的低速晶振，根据数据手册给出的标准选出合适的负载电容连接在晶振两段并接地完成配置。

完成晶振电路的配置后，为了避免在运行程序与烧录过程中出现卡死的情况，所以我们需要配置好MCU的复位电路。项目中使用封装较小的按键开关，根据数据手册，复位引脚默认上拉，复位时需要将引脚处于低电平。故外部配置上拉电阻连接引脚，再连接按键接地，按键并联一个电容给按键消抖。

接下来就是完成提高人机交互性的设计了，配置上一个可以用户自行设置的一个LED灯，连接在芯片的PC13引脚，先连接电阻限流，再连接LED接地，这样能避免直接烧坏LED。

3.4.拓展接口电路

将3.3.中主控上引出的引脚按顺序连接到排针上，这样用户可以直接通过杜邦线将MCU的引脚与模块等连接使用。

其次，将BOOT0与BOOT1引脚连接到排针座上，排针两端分别连接到3V3与GND网络上为BOOT0与BOOT1引脚提供置0或1的选择，在排针座上插跳线帽即可。在MCU上电启动时，BOOT引脚处于高低电平的状态将会影响MCU使用的存储地址。

4.PCB设计

设计时考虑到整个最小系统板需要插到面包板上使用，所以排针置于PCB的底层，其他部分可以置于顶层。面包板上列间距是300mil至1100mil，每一列之间的间距是100mil，考虑到需要插接跳线与杜邦线等等，所以至少需要留下一排也就是排针间距最大为900mil，而设计时300mil的宽度不好放置芯片及其他元件，所以最小的间距为600mil。所以，在PCB放置排针间距的范围是600mil至900mil。绘制结束后给每个排针对应的MCU引脚用丝印标识在PCB板上方便使用。以下为笔者布局仅供大家参考：

5.注意事项

• 放置Type-C接口时需要伸出一部分至板框外，防止最后线插不进去的情况发生；
• 从芯片引出导线时需要先走出焊盘再拐弯，不能直接从芯片处拐弯引出导线；
• 在晶振下方铺设禁止区域，禁止铺铜层，同时不能有其他导线从晶振下方穿过；
• 拓展接口部分均需要用丝印标明引脚；
• 若不得不排针外走线，尽可能的让导线远离板框边缘同时也不能与排针孔距离太近；
• 在布线时尽量避免在元件焊盘中间以及排针孔中间走线。