「正点原子NANO STM32F103开发板资料连载」第二章 实验平台详解

1）实验平台：【正点原子】NANOSTM32F103开发板

第二章实验平台硬件资源详解

本章，我们将节将向大家详细介绍正点原子NANOSTM32F103各部分的硬件原理图，让

大家对该开发板的各部分硬件原理有个深入理解，并向大家介绍开发板的使用注意事项，为后

面的学习做好准备。

本章将分为如下两节：

2.1，开发板原理图详解；

2.2，开发板使用注意事项；

2.3，STM32F103学习方法；

2.1开发板原理图详解

2.1.1MCU

正点原子NANOSTM32开发板选择的是STM32F103RBT6作为MCU，该芯片是STM32F103里中容量的，它拥有的资源包括：128KBFLASH、20KBSRAM、3个通用定时器、1个高级定时器、1个DMA控制器（共7个通道）、2个SPI、2个IIC、3个串口、1个RTC、2个看门狗、1个Systick定时器、1个USB、1个CAN、2个12位ADC、以及51个通用IO口。该芯片是STM32F1家族常用型号里面，中等配置的芯片，对于STM32初学者学习最为适合，所以我们选择了它作为我们NANO板的主芯片。MCU部分的原理图如图2.1.1.1（因为原理图比较大，缩小下来可能有点看不清，请大家打开开发板光盘的原理图进行查看）所示：

图2.1.1.1MCU部分原理图

上图中U1为我们的主芯片：STM32F103RBT6。

注意：后备区域VBAT脚的供电采用CR1220纽扣电池和混合供电的方式，在有

外部电源（）的时候，CR1220不给VBAT供电，而在外部电源断开的时候，则由CR1220

给其供电。这样，VBAT总是有电的，以保证RTC的走时以及后备寄存器的内容不丢失。

2.1.2引出IO口

正点原子NANOSTM32F103引出了STM32F103RBT6的部分IO口，如图2.1.2.1所示：

图2.1.2.1引出IO口

图中为MCU主IO引出口，排针共引出了18个IO口，STM32F103RBT6总共有51个IO，

除去RTC晶振占用的4个，还剩47个，有部分IO口被板载的功能芯片占用了，没做引出。通

过P1排针引出了18个IO。

2.1.3ST_

正点原子NANOSTM32F103板载仿真器，仿真器电路分为几部分组成，下

面将简单介绍下：

1）ST_LINKMCU

ST_的MCU使用的是STM32F103C8T6作为主芯片，原理图如图2.1.3.1所示：

图2.1.3.1ST_部分原理图

NANO板在出厂前已经刷好了ST_版本的固件，固件集成了下载仿真和虚拟串

口两大的功能，用户无需另外再购买仿真器，另外NANO板节省USB转TTL电路，通过P5

排针将MCU的串口USART1_RX和USART1_TX引脚（STM32F103RBT6），与STLINK的

STLINK_TX和STLINK_RX引脚（STM32F103C8T6）相连接，即可以实现STLINKUSB串

口和STM32F103RBT6的串口通信了。同时，P5是PA9和PA10的引出口。

2）STLINK状态指示灯

ST_LINK状态指示灯的电路，如图2.1.3.2所示：

图2.1.3.2STLINK状态指示灯

STLINK仿真器状态指示灯为绿色，当处于下载或仿真时，状态显示灯会闪亮。

3）STLINKSWD接口

ST_LINKSWD接口的电路，如图2.1.3.3所示：

图2.1.3.3STLINKSWD接口

ST_LINKSWD接口的电路，留出了P4SWD_5P的标准下载接口，该接口可用于给外部

MCU使用，即NANO板作为ST_LINK下载仿真器。SW1是选择开关，用于选择ST_LINK

给内部STM32F103RBT6芯片下载还是外部MCU的下载，SW1选择开关的往左拨（INS）内

部下载，往右拨（EXT）外部下载PCB图如图2.1.3.3.1所示：

图2.1.3.3.1SW1选择开关

4）STLINKUSB接口

ST_LINKUSB接口电路，如图2.1.3.4所示：

图2.1.3.4STLINKUSB接口电路

ST_LINKUSB电路为ST_LINK仿真器的部分电路，USB座子为MicroUSB座，该USB

座可给NANO板供电使用，输入5V。

2.1.4复位电路

正点原子NANOSTM32F103的复位电路如图2.1.4.1所示：

图2.1.4.1复位电路

因为STM32是低电平复位的，所以我们设计的电路也是低电平复位的，这里的R4和C12

构成了上电复位电路。同时，开发板把74HC595芯片的复位引脚也接在RESET上，这样这个

复位按钮不仅可以用来复位MCU，还可以复位74HC595芯片（数码管显示）。

2.1.5启动模式设置接口

正点原子NANOSTM32F103的启动模式设置端口电路如图2.1.5.1所示：

图2.1.5.1启动模式设置接口

NANO板我们只留出了BOOT0选择，BOOT1引脚已接了下拉电阻（BOOT1=0），我们

知道BOOT0和BOOT1用于设置STM32的启动方式，其对应启动模式如表2.1.5.2所示：

表2.1.5.2BOOT0、BOOT1启动模式表

按照表2.1.5.2，我们就可选择MCU的启动方式，注意：NANO板不能使用SRAM启动模

式。

2.1.6USB接口

正点原子NANOSTM32F103板载了STM32USB接口电路如图2.1.6.1所示：

图2.1.6.1USB接口

USB_D+/USB_D-连接在MCU的USB口（PA12/PA11）上，USB_SLAVE可以用来连接电

脑，实现USB读卡器或USB虚拟串口等USB从机实验。另外，该接口还具有供电功能，VUSB

为开发板的USB供电电压，通过这个USB口，就可以给整个开发板供电了。

2.1.7EEPROM

正点原子NANOSTM32F103板载的EEPROM电路如图2.1.7.1所示：

图2.1.7.1EEPROM

EEPROM芯片我们使用的是24C02，该芯片的容量为2Kb，也就是256个字节，对于我们

普通应用来说是足够了的。当然，你也可以选择换大容量的芯片，因为我们的电路在原理上是

兼容24C02~24C512全系列EEPROM芯片的。

这里我们把A0~A2均接地，对24C02来说也就是把地址位设置成了0了，写程序的时候

要注意这点。IIC_SCL接在MCU的PB6上，IIC_SDA接在MCU的PB7上，这里我们虽然接

到了STM32的硬件IIC上，但是我们并不提倡使用硬件IIC，因为STM32的IIC是鸡肋！请谨

慎使用。

2.1.8SPIFLASH

正点原子NANOSTM32F103板载的SPIFLASH电路如图2.1.8.1所示：

图2.1.8.1SPIFLASH芯片

SPIFLASH芯片型号为W25Q16，该芯片的容量为16Mb，也就是2M字节。图中F_CS连

接在MCU的PB12上,SPI2_SCK/SPI2_MOSI/SPI2_MISO则分别连接在MCU的

PB13/PB15/PB14上。

2.1.9传感器接口

正点原子NANOSTM32F103板载的传感器接口电路如图2.1.9.1所示：

图2.1.9.1温湿度传感器接口

该接口（U2）支持DS18B20DHT11等单总线数字温湿度传感器。1WIRE_DQ是传感器的

数据线，该信号连接在MCU的PB9上。

2.1.10红外接收头

正点原子NANOSTM32F103板载的红外接收头电路如图2.1.10.1所示：

图2.1.10.1红外接收头

HS0038是一个通用的红外接收头，几乎可以接收市面上所有红外遥控器的信号，有了它，

就可以用红外遥控器来控制开发板了。REMOTE_IN为红外接收头的输出信号，该信号连接在

MCU的PB0上。

2.1.11LED

正点原子NANOSTM32F103板载总共有9个LED，其原理图如图2.1.11.1所示：

图2.1.11.1LED

其中PWR是系统电源指示灯，为蓝色。LED0(DS0)~LED7(DS7)分别接在PC0~PC7上。

DS0~DS7灯颜色都为红色。

2.1.12按键

正点原子NANOSTM32F103板载总共有4个输入按键，其原理图如图2.1.12.1所示：

图2.1.12.1输入按键

KEY0、KEY1和KEY2用作普通按键输入，分别连接在PC8、PC9和PD2上，这里并没

有使用外部上拉电阻，但是STM32的IO作为输入的时候，可以设置上下拉电阻，所以我们使

用STM32的内部上拉电阻来为按键提供上拉。

KEY_UP按键连接到PA0(STM32的WKUP引脚)，它除了可以用作普通输入按键外，还可

以用作STM32的唤醒输入。注意：这个按键是高电平触发的。

2.1.13数码管

正点原子NANOSTM32F103板载了两个4位的共阴数码管，以及数码管的驱动电路，其

原理图如图2.1.13.1所示：

图2.1.13.1数码管与驱动电路

LEDSEG1和LEDSEG2为4位共阴极数码管，CH1~CH4为位选端，A~DOT为段选段。

74HC138（U7）为3-8译码器芯片，这里我们使用它实现数码管的位选功能，其Y0~Y7连接到

两个数码管的CH1~CH4位选端，通过U7的A0~A2三个地址线的控制，选择Y0~Y7的输出

（低电平有效），A0连接在MCU的PC10，A1连接在PC11，A2连接在PC12。74HC595（U6）

为串行转并行数据芯片，这里我们使用它实现数码管的段选功能，其QA~QH引脚连接在数码

管的HC595_QA~HC595_QH公共端，通过SFTCLK和LCHCLK的时钟控制，将SDI输入的

串行数据转换成并行数据，通过QA~QH端输出控制数码管的段选，SFTCLK连接在MCU的

PB5，LCHCLK连接在PB4，SDI连接在PB3，而RST则连接在MCU的复位电路RESET端，

上电或按下RESET按键可对74HC595进行复位。

2.1.14TPAD电容触摸按键

正点原子NANOSTM32F103板载了一个电容触摸按键，其原理图如图2.1.14.1所示：

图2.1.14.1电容触摸按键

图中100K电阻是电容充电电阻，TPAD并没有直接连接在MCU上，而是连接在多功能端

口（P3）上面，通过跳线帽来选择是否连接到STM32。多功能端口，我们将在2.1.17节介绍。

电容触摸按键的原理我们将在后续的实战篇里面介绍。

2.1.15有源蜂鸣器

正点原子NANOSTM32F103板载了一个有源蜂鸣器，其原理图如图2.1.15.1所示：

图2.1.15.1有源蜂鸣器

有源蜂鸣器是指自带了震荡电路的蜂鸣器，这种蜂鸣器一接上电就会自己震荡发声。而如

果是无源蜂鸣器，则需要外加一定频率（2~5Khz）的驱动信号，才会发声。这里我们选择使用

有源蜂鸣器，方便大家使用。

图中Q1是用来扩流，R25则是一个限流电阻直接连接在BEEP信号端，BEEP信号端连接

在MCU的PB8上面，PB8可以做PWM输出，所以大家如果想玩高级点（如：控制蜂鸣器“唱

歌”），就可以使用PWM来控制蜂鸣器。

2.1.16电位器

正点原子NANOSTM32F103板载了一个100K电位器，其原理图如图2.1.16.1所示：

图2.1.23.1电位器

图中1K电阻是ADC采样的电压的限流电阻，VR1为电位器，通过调节电位器调节采样的

分压电阻。VOL_SRC采样端没有直接连接在MCU上，而是连接在多功能端口（P3）上面，

通过跳线帽来选择是否连接到STM32。多功能端口，我们将在2.1.17节介绍。

2.1.17多功能端口

正点原子NANOSTM32F103板载的多功能端口P3，其原理图如图2.1.17.1所示：

图2.1.17.1多功能端口

其中TPAD为电容触摸按键信号，连接在电容触摸按键上，VOLSRC为电位器采样电压信

号。STM_ADC连接在PB1，当需要电容触摸按键的时候，我们通过跳线帽短接TPAD和

STM_ADC，就可以实现电容触摸按键（利用定时器的输入捕获），当需要电位器采样电压的

时候，我们通过跳线帽短接VOL_SRC和STM_ADC，就可以实现电压采集（利用ADC的输

入采集），因为STM32的该管脚同时具有这两个外设功能。多功能端口PCB图，如图2.1.17.2

所示：

图2.1.17.2多功能端口

图中VR为原理图的VOL_SRC，ADC为STM_ADC，而TPAD则为TPAD。

2.1.18电源

正点原子NANOSTM32F103板载的电源供电部分，其原理图如图2.1.18.1所示：

图2.1.18.1电源

图中，U9为5V转3.3V直流稳压芯片，选用的是芯片。F1为1000ma自

恢复保险丝，用于保护USB，K1位开发板的总电源开关。

这里还有USB供电部分在2.1.3和2.1.6USB接口小节中已讲解，其中VUSB

就是来自USB供电部分。

2.1.19电源输入输出接口

正点原子NANOSTM32F103板载了两组简单电源输入输出接口，其原理图如图2.1.19.1

所示：

图2.1.19.1电源输入输出

图中，VOUT1和VOUT2分别是3.3V和5V的电源输入输出接口，有了这2组接口，我们

可以通过开发板给外部提供3.3V和5V电源了，虽然功率不大（最大1000ma），但是一般情

况都够用了，大家在调试自己的小电路板的时候，有这两组电源还是比较方便的。同时这两组

端口，也可以用来由外部给开发板供电。

2.2开发板使用注意事项

为了让大家更好的使用正点原子NANOSTM32F103，我们在这里总结该开发板使用的时

候尤其要注意的一些问题，希望大家在使用的时候多多注意，以减少不必要的问题。

1，开发板一般情况是由USB_JTAG口供电，由于该口为ST_LINK的USB口，在第一次

上电的时候会提示安装ST_LINK驱动。STLINK驱动在，资料包5，软件资料-STLINK

驱动文件夹。

2，1个USB供电最多500mA，且由于导线电阻存在，供到开发板的电压，一般都不会有

5V，如果外接了多个大负载模块，可能引起USB供电不够，建议可以同时插2个USB

口，并插上USB_SLAVE，这样供电可以更足一些。

3，开发板自带了ST_的仿真器，在对NANO开发板下载或仿真程序时，必须

将SW1开关拨到左边（INS），同时P4排针的信号线尽量不要连接外部，避免干扰信

号线，从而导致NANO板下载或仿真程序失败。需要对外部电路的MCU使用，则将

SW1开关拨到右边（EXT），通过P4排针信号线的线序连接到外部对应接口上。记住：

无论仿真器给外部还是内部使用，MCU必须选择为SWD模式。

4，当你想使用某个IO口用作其他用处的时候，请先看看开发板的原理图，该IO口是否

有连接在开发板的某个外设上，如果有，该外设的这个信号是否会对你的使用造成干

扰，先确定无干扰，再使用这个IO。比如PB8就不怎么适合再用做其他输出，因为他

接了蜂鸣器，如果你输出低电平就会听到蜂鸣器的叫声了。

5，开发板上存在跳线帽，大家在使用某个功能的时候，要先查查这个是否需要设置跳线

帽，以免浪费时间，如：P5跳线帽没接，虚拟串口无法使用。P3跳线帽没接，ADC

电压采集或TPAD触摸按键无法使用。

至此，本手册的实验平台（正点原子NANOSTM32F103）的硬件部分就介绍完了，了

解了整个硬件对我们后面的学习会有很大帮助，有助于理解后面的代码，在编写软件的时

候，可以事半功倍，希望大家细读！另外正点原子开发板的其他资料及教程更新，都可以

在技术论坛下载到，大家可以经常去这个论坛获取更新的信息。

2.3STM32F103学习方法

STM32作为目前最热门的ARMCortexM3处理器，正在被越来越多的公司选择使用。学

习STM32的朋友也越来越多，初学者，可能会认为STM32很难学，以前只学过51，或者甚至

连51都没学过的，一看到STM32那么多寄存器，就懵了。其实，万事开头难，只要掌握了方

法，学好STM32，还是非常简单的，这里我们总结学习STM32的几个要点：

1，一款实用的开发板。

这个是实验的基础，有时候软件仿真通过了，在板上并不一定能跑起来，而且有个开发板

在手，什么东西都可以直观的看到，效果不是仿真能比的。但开发板不宜多，多了的话连自己

都不知道该学哪个了，觉得这个也还可以，那个也不错，那就这个学半天，那个学半天，结果

学个四不像。倒不如从一而终，学完一个在学另外一个。

2，两本参考资料，即《STM32中文参考手册》和《Cortex-M3权威指南》。

《STM32中文参考手册》是ST出的官方资料，有STM32的详细介绍，包括了STM32的

各种寄存器定义以及功能等，是学习STM32的必备资料之一。而《Cortex-M3权威指南》则是

对《STM32中文参考手册》的补充，后者一般认为使用STM32的人都对CM3有了较深的了解，

所以Cortex-M3的很多东西它只是一笔带过，但前者对Cortex-M3有非常详细的说明，这样两

者搭配，你就基本上任何问题都能得到解决了。

3，掌握方法，勤学慎思。

STM32不是妖魔鬼怪，不要畏难，STM32的学习和普通单片机一样，基本方法就是：

a)掌握时钟树图（见《STM32中文参考手册_V10版》图8）。

任何单片机，必定是靠时钟驱动的，时钟就是单片机的动力，STM32也不例外，通过时钟

树，我们可以知道，各种外设的时钟是怎么来的？有什么限制？从而理清思路，方便理解。

b)多思考，多动手。

所谓熟能生巧，先要熟，才能巧。如何熟悉？这就要靠大家自己动手，多多练习了，光看/

说，是没什么太多用的，很多人问我，STM32这么多寄存器，如何记得啊？回答是：不需要全

部记住。我至今也就只记得STM32的IO口控制这几个寄存器，因为有规律可循，好记。其他

的一概不记得。学习STM32，不是应试教育，不需要考试，不需要你倒背如流。你只需要知道

这些寄存器，在哪个地方，用到的时候，可以迅速查找到，就可以了。完全是可以翻书，可以

查资料的，可以抄袭的，不需要死记硬背。掌握学习的方法，远比掌握学习的内容重要的多。

熟悉了之后，就应该进一步思考，也就是所谓的巧了。我们提供了几十个例程，供大家学

习，跟着例程走，无非就是熟悉STM32的过程，只有进一步思考，才能更好的掌握STM32，

也即所谓的举一反三。例程是死的，人是活的，所以，可以在例程的基础上，自由发挥，实现

更多的其他功能，并总结规律，为以后的学习/使用打下坚实的基础，如此，方能信手拈来。

频，教你如何煮饭，几分钟估计你就觉得学会了。实际上你可以自己测试下，是否真能煮好？

机会总是留给有准备的人，只有平时多做准备，才可能抓住机会。

只要以上三点做好了，学习STM32基本上就不会有什么太大问题了。如果遇到问题，可

以在我们的技术论坛：开源电子网：提问，论坛STM32板块已经有3.7W多

个主题，很多疑问已经有网友提过了，所以可以在论坛先搜索一下，很多时候，就可以直接找

到答案了。论坛是一个分享交流的好地方，是一个可以让大家互相学习，互相提高的平台，所

以有时间，可以多上去看看。

另外，很多ST官方发布的所有资料（芯片文档、用户手册、应用笔记、固件库、勘误手

料都放到这个网址。