ST评测+Nucleo H7A3ZI与H743ZI之异同

只看该作者 · 2021-1-29 21:27

本帖最后由 shendu0032 于 2021-1-29 21:32 编辑

这是ST评测的第三篇，上一篇详细介绍了如何从ST官网找资料（链接：https://bbs.21ic.com/icview-3068506-1-1.html）以STM32H743 Nucleo-144开发板为例。这是一款基于ARM Cortex-M7内核的MCU。幸运的是，我还收到了小跑堂寄来的STM32H7A3 Nucleo-144开发板，想着都是基于ARM Cortex-M7内核的MCU,它们之间有什么异同点呢？下面就我从官网找到的资料，为大家介绍一番。
（一）外观

H743正面分布图

H7A3正面分布图

从外观看，这两块板子没有明显的差别，只是H7A3因为不支持以太网功能，所以这部分的元器件就并未焊接。从原理图和PCB布线来看，都是6层板，顶层和底层+四个信号层（3个GND，1个3V3-PWR）模块化布局，元器件的摆放位置相似，但在信号层的处理上有些许不同，因为一共有3个GND，所以他们的“地”的分配就不一样，造成敷铜面积区域的不同（这里应该说是负片层，本质还是敷铜，区别是整个层皮都是铜皮，我们呈现的区域其实是未敷铜的区域。比如你在一张空白纸上画一个圆圈，这个圆圈其实相当于未敷铜的区域）。我目前只能够画双层板，对多层板的布线和层的分配，了解甚少。下面是我用AD18打开的PCB图：

（二）芯片选型
（1）ST-Link V3使用的都是STM32F723IEK6，基于ARM Cortex-M7内核，带FPU，主频高达216MHz。支持下载和调试，同时还兼容KEIL，IAR和STM32CubeIDE开发环境。这两块板子的ST-Link与主板是连成一体，不像STM32F746做了V型切割处理，可以锯割掉作为单独的下载器使用，关于这款下载器的下载速度，我用野火的DSP比较，感觉速度差不多，因为H7的软件包比较大，程序也很庞大，加之不同电脑的性能还有差别，使用板载的下载速度体现不明显。板载的下载器还支持SWD和JTAG两种下载模式，预留了接口。只是接口排针的间距是1.27mm，不常见。同时下载器还支持多种供电模式，第一可以直接用USB_Micro-B接口的数据线供电。第二可以用3.3V或者5V的电源通过杜邦线来供电。第三使用JTAG和SWD下载器自己的电源供电。在原理图设计中，使用了一款电平转换芯片SN74LVC2T45DCUT，我之前不知道这款芯片，在TI官网了解这是可以实现MCU低压1.8V供电与ST-Link3.3V供电转换的芯片，即MCU最低支持1.8V的低压，通过这款芯片实现兼容3.3V供电（3.3V从ST-Link获取）那为什么要用电平转换芯片呢？简而言之就是为了使MCU宽电压供电。MCU最低可以1.8V供电，3.3V供电也可以，但ST-Link只能3.3V供电，通过这款芯片将1.8V转换成3.3V，而3.3V则保持不变。

这是两个SN74LVC2T45DCUT，该款芯片有两个电源，分别是VccB（VDD_MCU），对应B1，B2为输入，VccA(3V3_STLK)，对应A1，A2为输出。DIR控制数据流的方向，高电平表示数据从A流入，B输出。低电平则表示数据从B流入，B输出。图中DIR接地，则从B流向A。
（2）电源模块
首先开发板通过U12（LD1117S50TR）将输入的电压稳压到5.5V供后级电路使用。其中LD1117S50TR是ST公司自主研发的LDO（低压差线性稳压器）输出电流可达800mA（最高可达1.3A,相比最常用的AMS1117-5.0的最高1.5A的输出电流，还是逊色一些），它有5种稳压规格，分别是稳压到1.2V，1.8V，2.5V，3.3V，5.0V，而STM32H743ZI Nucleo-144和STM32H7A3ZI Nucleo-144使用的是LD1117-5.0V的规格，同时它还有4种封装TO-220，DPAK，SOT-223，SO-8。板载使用体积最小的SOT-223封装，内置1.25V基准电压。
之后，通过U11（ST1L05CPU33R 3.3V 1.3A）将5V降压到3.3V供后级电路使用，其中ST1L05CPU33R 3.3V（数据手册名称LD39050）也是ST公司自主研发的LDO，输入电压范围：1.5V~5.5V。具有非常低的静态电流，在典型情况下只有20微安，远小于AMS1117-3.3的4mA的静态电流，虽然静态电流小，但最大的输出电流只有500mA，小于AMS1117-3.3的800mA。考虑芯片的使用场合，使用LD39050符合Nucleo板卡的设计需求。
MCU的1.8V由U13（ST1L05BPUR）提供，同样它也是ST自研的LDO，最大的特点是低功耗，静态电流小。它有4种规格，分别是1.8V，2.5V，3.3V和ADJ。输出电流可达1.3A，静态电流只有650微安，还是比LD39050的20微安大出一个数量级，所以在Nucleo板子上，MCU是用LD39050输出的3.3V供电，但也支持1.8V供电。

（3）主控芯片
下面重点介绍STM32H743ZI与STM32H7A3ZI这两款同为Cortex-M7内核的芯片，之间的异同点。见下表：

名目	一般描述	封装	内核	主频	Flash	RAM	计时器（16-bit）	计时器（32-bit）	其他定时功能
STM32H743ZI	带DSP和DP-FPU的高性能ARM Cortex-M7 MCU,具有2MB Flash,1MB RAM,480MHz CPU,ART加速器，一级缓存，外部存储器接口和大量外设	LQFP 144 20x20x1.4mm	ARM Cortex-M7	480MHz	2MB	1MB	12	2	LP timer
STM32H7A3ZI	带DSP和DP-FPU的高性能ARM Cortex-M7 MCU，具有2MB Flash,1376KB SRAM,280MHz CPU,L1缓存，具有SMPS和大量	LQFP 144 20x20x1.4mm	ARM Cortex-M7	280MHz	2MB	1184KB	-	-	LP timer,RTC,SysTick,WWDG

名目	ADC（16-bit）	DAC(12-bit)	比较器	I/Os	显示控制器	CAN	I2C	SPI	I2S
STM32H743ZI	28	2	2	114	LCD TFT Controller	2	4	6	3
STM32H7A3ZI	-	-	-	112	LCD TFT Controller	-	4	-	-

名目	USART	UART	外部内存接口	USB Type	Crypto-HASH	供电电压（min）	供电电压（max）	供给电流（Lowest Power）	供给电流（Run Mode(per MHz)）
STM32H743ZI	4	4	Dual Quad SPI,FMC	USB OTG FS+USB OTG FS/HS	-	1.62V	3.6V	4微安	270微安
STM32H7A3ZI	-	-	-	USB OTG FS+USB OTG FS/HS	-	1.62V	3.6V	-	57微安

（三）STM32H7应用
STM32H7各产品应用定位如下：
STM32H743:单核480MHz及丰富的资源，适用于工业、医疗及消费类应用；
STM32H745:双核架构，125度耐温以及强大的运算能力，适用于工业应用的苛刻环境；
STM32H747:内置MIPIDSI，满足同时需要高性能及显示要求的应用；
STM32H7A3：内置大容量1.4MB SRAM及低功耗，适用于家电及工控显示应用；
STM32H723：单核最强性能及高性价比，适用于工业，医疗及消费类成本敏感型应用。

@21ic小管家表格格式有点问题，在写的过程中，不曾出现，但发布后，呈现的表格太紧密，影响表达效果。