STM32H743开发板硬件设计详解：从电路到PCB
STM32H743开发板硬件设计详解：从电路到PCB
2025年初，一位硬件工程师决定设计一块属于自己的STM32H743开发板。本文详细记录了开发板的硬件电路设计过程，包括电源电路、MCU外围电路、USB转接电路等关键部分的设计思路和元器件选型。
1. 电源电路
1.1 供电接口
供电接口采用USB Type-C（Micro USB已过时），选择了16PIN的Type-C母座。为了兼容C to C数据线，需要在CC1和CC2两个引脚分别下拉5.1kΩ的电阻。
1.2 自恢复保险丝（PPTC）
自恢复保险丝由特殊处理的聚合树脂及导电粒子组成。在正常操作下为低阻状态，当线路发生短路或过载时，会变成高阻态以保护电路。故障排除后，自恢复保险丝会自动恢复为低阻状态。
1.3 瞬态抑制二极管（TVS）
为了防止静电、瞬态电压脉冲等损坏电路，需要在电源输入端增加TVS。这里选择了一款伯恩半导体的BST236A054U二极管阵列芯片，具有10V的钳位电压以及较低的漏电流，适合应用于USB电路。
1.4 低压差线性稳压器（LDO）
USB输入电压为5V，而STM32H743的电源电压范围为1.62V至3.6V，因此需要将5V电源电压转换为3.3V。这里选择了一颗性能较好的LDO芯片RT9013-33。
2. MCU外围电路
主控芯片选择STM32H743VGT6，搭载ARM Cortex-M7内核，具有1MB Flash、1MB RAM、480MHz CPU、一级缓存、外部存储器接口、JPEG编解码器、高速USB OTG接口以及大量外设。
MCU的外围电路主要包含去耦电容、复位按键、外部晶振、稳压电容等。去耦电容经验值为100nF，在PCB布局时靠近每个电源引脚放置。VCAP引脚需要接外部电容，以提升MCU内部稳压器的稳定性，参考数据手册选择2.2uF。改MCU还具有一个模拟电源引脚VDDA，此处也放置了1uF以及100nF两颗去耦电容。
这款MCU支持外部时钟输入，分别为高速外部时钟（HSE）和低速外部时钟（LSE），参考数据手册，H743的HSE晶振频率典型值为25MHz。而LSE则通常用于更加精准的计时器（例如钟表），并且拥有更低的功耗，频率选择32.768kHz。
MCU的复位引脚为低电平有效，因此要保证复位按键按下时为低电平。此外，还在外围电路中额外放置了两枚用户按键，这两枚按键均为高电平有效，用于开发一些简单的用户操作，以及放置了两颗LED（开发板上手的第一个任务就是点灯），用于快速判断软件是否运行。
3. USB转接电路
开发板搭载了沁恒微电子的一款全新的USB转接芯片CH347F，这是一款高速USB总线转接芯片，可以通过USB总线转换为UART、I2C、SPI、JTAG以及SWD接口。只需要这一块芯片就可以实现软件调试以及串口通信的功能。
4. PCB Layout
开发板预留了两枚用户按键与两颗用户LED，通过CH347F进行软件烧录与串口通信，所有GPIO全部引出至排针，并保留了一些电源和地的接口。
接下来就是使用嘉立创打板、焊接。后续测试结束后，作者会将开发板硬件完全开源。