产品概述

STM32 Xnucleo 开发平台为用户提供了一个经济、灵活和便捷的方式去实现更具创意的设想。并能通过选择执行性能、电源功耗和资源特性等多种组合快速搭建原型。 得益于通用的Arduino™和ST Morpho接口的支持，本产品可以搭配众多的Shield，便于用户在开源平台上使用多种扩展。 STM32 Xnucleo 兼容并能直接运行STM32 Nucleo 官方提供STM32综合HAL库和各种包装好的实验例子，并且可以直接兼容Nucleo的多种Shield。用户可在mbed.org直接访问STM32 Nucleo相关的在线资源。

产品特性

• 使用LQFP64封装的STM32单片机；
• 两种可扩展资源：

- Arduino Uno Revision 3通用连接头； - STMicroelectronics Morpho 扩展连接头以访问所用的STM32的IO端口；

• 支持mbed；
• 引出SWD接口，支持更多的下载/调试方式，如：ST-LINK/V2 (MINI) , J-LINK-ARM, ULINK V2；
• 灵活的电源选择：

- USB 电源； - 外部输入电源VIN(6V<=VIN<=12V)来自Arduino和ST Morpho connector连接头，也可以通过CN2电源接头(6V~12V)输入； - 外部5V电源（E5V）来自ST Morpho connector连接头； - 外部+3.3V电源来自Arduino或ST Morpho connector连接头；

• 7颗LEDs：

- 电源指示灯PWR，FLASH LED，串口接收指示灯RX和发送指示灯TX；

• 两个按键：

- 分别为复位按键(RESET)和用户按键(USER)；

• 外部高速晶体振荡器：

- 8MHz 晶体振荡器；

• 外部低速晶体振荡器

- 32.768KHz 晶体振荡器；

• USB转虚拟串口；
• USB接口（XNUCLEO-F030R8没有USB接口）
• ICSP接口（兼容Arduino LEONARDO的shields），作为SPI接口使用；
• 综合HAL库和多个实验例子
• 支持广泛的集成开发环境（IDEs），包括IAR，KEIL，基于GCC的IDEs；

产品型号

XNUCLEO-FXXXRY含义如下：

• FXXX为STM32 MCU产品线
• R为管脚数（R意味着有64个管脚）
• Y为FLASH容量（8为64K，B为128K，C为256K）

快速入门

安装开发工具

CP2102虚拟串口驱动的安装

STM32 Xnucleo 板载了基于CP2102的USB TO UART接口（下文简称为串口），方便用户调试代码。用户需要安装CP2102驱动程序才能正常工作。
运行安装程序：. \Xnucleo \tools\CP2102 driver\PreInstaller.exe
安装完成后，将XNucleo的USB TO UART接口连接到电脑上，可在“设备管理器”中查看到设备CP210x USB to UART Bridge Controller，则说明驱动安装成功。

STM32 ST-LINK UTILITY 的安装

运行安装程序：.\Xnucleo user\tools\STM32 ST-LINK Utility\STM32 ST-LINK Utility_v3.4.0.exe。（具体安装和使用方法，请参考ST官方的说明文档：.\Xnucleo user\tools\STM32 ST-LINK Utility\Readme\STLINK Utility.PDF。用户也可以到ST官方下载最新的安装程序。）
安装完成后，将ST-LINK/V2 (mini)模块连接到电脑上，可在“设备管理器”中查看到设备STMicroelectronics STLink dongle，则说明驱动安装成功。

J-LINK驱动的安装

运行安装程序：. \Xnucleo user\tools\JLinkARM\Setup_JLinkARM_V415e.exe。
安装完成后，将J-Link仿真器连接到电脑上，可在“设备管理器”中查看到设备J-Link driver，则说明驱动安装成功。

启动出厂程序

按照以下顺序配置STM32 Xnucleo，并且启动演示例程：

硬件设置

1) 设置板载跳线

• JP3 选择 U5V
• JP2 置为 ON

2) 接入电源

• 使用USB电源时，连接Xnucleo板载USB到PC。
• 使用外部电源时，连接Xnucleo电源座CN2到6~12V电源适配器。

3) 连接ST-LINK/V2 (mini)到Xnucleo的SWD接口
注意：如果先连接ST-LINK/V2 (mini)到SWD接口，再连接USB电源或外部电源，可能会导致ST-LINK/V2 (mini)初始化失败。

查看程序现象

每按一次USER按键，USER LED的闪烁频率由从快切换到慢，或者由慢切换到快。
===硬件配置

供电设置

STM32 Xnucleo 可以通过USB供电，也可以用过外部电源供电。
可由以下位置供电：

• 位于CN6 或者CN7 的VIN (6V~12V)
• E5V (5V) 或者 +3V3电源引脚
• CN2电源接头(7V~12V)

其中VIN (7V~12V)，E5V (5V)，+3V3和CN2是通过使用一个外部的电源设备对Xnucleo进行供电。

USB电源输入

Xnucleo的所有部分以及Shield，在接上ST-LINK/V2 (MINI)之后，均可由ST-LINK/V2 (MINI)的USB接口，从PC主机获得供电。
如果用户使用ST-LINK/V2 (MINI)对Xnucleo供电的情况下：在ST-LINK/V2 (mini)对外输出3.3V时，则ST-LINK/V2 (mini)对应输出的最大电流为150mA。在ST-LINK/V2 (mini)对外输出5V时，则ST-LINK/V2 (mini)对应输出的最大电流为300mA。在这种情况下，只能强制使用外部电源，将在下一节介绍。
Xnucleo板载的所有器件和扩展板也可以使用自带的USB接口供电（U5V）。但应该注意，如果Xnucleo 需求超过300mA的电流，可能对USB有损害。当使用USB对Xnucleo供电时，必须通过JP3设置跳线选择U5V。如表 2. 电源相关跳线所示。

使用CN2，VIN或E5V作为外部电源

CN2，VIN或E5V可以被用作为外部电源以防Xnucleo和扩展板的负载电流超过USB允许电流。在使用时，必须先连接好外部电源，然后再连接USB或ST-LINK/V2 (mini)。这个过程确保Xnucleo正常工作。

注意：当Xnucleo使用外部供电时，必须遵守以下步骤：
1) JP3选择U5V；
2) 连接外部电源到CN2，VIN或E5V；
3) 接通外部电源，CN2，VIN：6V~12V，E5V：5V；
4) 观察PWR LED为常亮；
5) 连接PC与Xnucleo USB或ST-LINK/V2 (mini)；
如果不遵守以上步骤，而先接通USB或ST-LINK/V2 (mini)可能会出现如下问题： "当Xnucleo需求的电流超过300mA时，可能会对USB有损害。或者输入电流会被USB口限制在300mA以内，可能导致Xnucleo无法正常工作。

外部电源输出

• 通过CN2，VIN或E5V对Xnucleo供+5V电压时，Xnucleo板载管脚CN6 的5 脚或CN7的18脚可对Arduino shield 和扩展板供电。在这种情况下，最大输入电流应该遵守表 3的说明。
• 通过CN2，VIN或E5V对Xnucleo供+3.3V电压时，CN6 的4 脚或CN7的12脚和16脚也可用作电源输出，最大输出电流被限制于稳压器的最大电流输出能力（最大500mA）。

LED指示灯

Xnucleo板载的LED用于指示Xnucleo 工作状态的信息。

FLASH LED

通过设置JP7可连接各个LED。对于XNUCLEO-F302R8，其PB13脚需连接到D13。而对于其他XNUCLEO，则需要将PA5连接到D13。当IO输出高电平，FLASH LED常亮；反之，FLASH LED熄灭。

电源指示灯PWR LED

该指示灯为红色。指示Xnucleo供电是否正常，+5V电源有效。

串口工作状态指示灯LED

TX指示灯为绿色，RX指示灯为蓝色。TX闪烁，指示MCU 正在向PC发送信息。RX闪烁，指示MCU 正在接收电脑返回信息。

按键

USER键

通过设置JP6为ON，USER按键连接到目标MCU的PC13脚。

RESET键

RESET键连接到目标MCU的NRST，用于复位目标MCU。

JP2(IDD)跳线

JP2 ON

STM32单片机被供电（默认）。

JP2 OFF

STM32单片机不被供电。移除该跳线之后，用户可以在该跳线两端的管脚之间串联一个电流表，用以测量STM32单片机的功耗。

USART 通信

STM32单片机的PA2和PA3是USART2接口，可以通过设置相关的跳线选择和虚拟串口、Morpho或者Arduino连接头相连。

设置跳线将目标MCU连接到串口

通过设置跳线（参考表 6. JP4引脚连接）

• JP4的RX/PA3和TXD连接
• JP4的TX/PA2和RXD连接

设置跳线实现MCU与SHIELD或扩展板的通信

如果目标MCU需要和shield或扩展板（CN9的RX/D0和TX/D1）通信，则需要设置跳线（参考表 6. JP4引脚连接）：

• JP4的RX/PA3和RX/D0连接
• JP4的TX/PA2和TX/D1连接

在这种情况下，可以连接另一个USART（视目标MCU而定）到虚拟串口，需要按照以下方式连接：

• JP4的TX/PC10/PC6连接RXD
• JP4的RX/PC11/PC7连接TXD

其中，NUCLEO-F030R8的连接方式：

• JP4的TX/PA9连接RXD
• JP4的RX/PA10连接TXD

注意：用户需根据实际需求，参考表 5. USART的相关引脚和跳线选择合适的USART，并做相应的硬件配置，该列表中的USART在mbed中无效，即mbed中没有定义该表中的USART，只定义了USART2(PA2，PA3)，因此，使用mbed中与USART相关的API（如：printf）时，只能选择USART2(PA2，PA3)与虚拟串口或CN9的RX/D0，TX/D1连接。

ADC或I2C通信

通过设置JP5的跳线可以选择ADC或I2C连接到Arduino或Morpho。
其中：

• JP5的A4和A5是对应连接到Arduino的A4和A5（CN8的5，6脚）或Morpho CN7的36，38脚
• JP5的SDA/PB9和SCL/PB8脚对应STM32 MCU的外设I2C
• JP5的PC1/ADC和PC0/ADC脚对应STM32 MCU的外设ADC

SPI接口

Arduino的D11, D12, D13为SPI接口。其中XNUCLEO-F302R8的PB13，PB14，PB15分别和D13, D12, D11相连。其它XNUCLEO的PA5，PA6，PA7分别和D13, D12, D11相连。

USB接口

除XNUCLEO-F030R8之外，其他XNUCLEO预留了一个USB接口。通过设置JP1为ON，可以使能USB接口。

锡桥

注：所有出现在STM32 Xnucleo 板上的其他锡桥都是用于配置一些IO和电源脚，以兼容支持的STM 32单片机的特性和引出脚。

扩展连接头

本节的图片用于说明不同型号的STM32 Xnucleo板载接口对应的外设分配。

3.MBED基于STM32 XNUCLEO平台的使用

Xnucleo完全兼容和并且可以直接运行对应Nucleo的示例程序。因此，用户可以根据STM32 Nucleo的应用来开发STM32 Xnucleo的应用。Xnucleo与Nucleo的对应关系下表所示：

本手册操作都是以XNUCLEO-F103RB为例。用户在配置环境的时候可能会有一些不同，应根据实际情况操作。

使用MBED编译和下载工程

mbed的使用说明请参阅官方文档。由于篇幅所限，部分操作步骤可能略过。

编译工程

打开mbed软件，以XNUCLEO-F103RB为例，任意打开一个工程，例如Nucleo_printf。点击Compile进行编译。如果工程没有任何错误，则等待Compile Output提示Success!，并且生成Nucleo_printf_NUCLEO_F103RB.bin的文件。这个文件位于指定的文件保存路径（这个路径可以更改）。

下载工程

1) 运行STM32 ST-LINK Utility，依次点击file->Open file。打开Nucleo_printf_NUCLEO_F103RB.bin文件。
2) 将板载的USB TO UART接口连接到电脑的USB口，并且连接ST-LINK/V2 (mini)，JP5选择U5V，根据2.5 USART 通信的要求设置JP4，并按照以下格式配置串口。

3) 下载工程之后，串口接收到的信息如下：

Hello World!
This program runs since 1 seconds.
This program runs since 2 seconds.
This program runs since 3 seconds.
This program runs since 4 seconds.
This program runs since 5 seconds.
...

此时，USER LED以0.5Hz的频率闪烁，TX LED 闪烁提示STM32 Xnucleo正在向PC发送信息。

3.2. 从MBED中导出基于KEIL的工程

mbed不能直接仿真或在线调试，但它提供了“导入工程”和“导出工程”的功能，只要将mbed工程导出为Keil工程后，就可以正常仿真调试了。
利用导出功能，还可以导出mbed库文件，该文件包括STM32单片机的HAL库。在Keli环境下，用户能直接使用或修改mbed库并且可以将其移植到其他的应用中。
操作方法如下：
在mbed中，打开需要导出的工程。右击左边Program Workspace框中的工程文件名，依次选择Nucleo_printf->Export Program。如下图所示：

在弹出窗口的Export Toolchain下拉菜单中，选择导出工程的类型为Keil μVision即可。将mbed工程导出为Keil工程之后，就可以使用Keil的仿真调试功能了。具体操作方法，请参阅Keil相关的手册。

4. 外围模块例程说明

Xnucleo提供了一个基于Waveshare的I/O Expansion Shield、0.96寸OLED和舒适款传感器的综合演示例程。按照表 12. 传感器和与XNUCLEO的接线方式把传感器对应接到I/O Expansion Shield上。

外围模块和与XNUCLEO的接线方式

注意：

• 以上所有传感器的电源VCC和GND分别接在IO Expansion Shied的VCC和GND，具体的连接方法请参考IO Expansion Shied用户手册。
• 部分传感器只引出了AOUT或DOUT中的一个，那么IO Expansion Shied多出的预留引脚不用接。且每次只能接一个传感器。

4.2. 例程现象说明

XNUCLEO板载的LED1每2秒闪烁一次，指示程序正在运行。

4.2.1. 数据显示方式：

该例程使用OLED和串口打印（串口每500 ms向PC打印信息）两种方式显示模块反馈的信息。例如：

图 7. OLED显示传感器参数

同时串口对应输出：

/*----------------------*/
T:23 C      H:34
D:3868	  A:3.116   S:OFF
Rot:227      SW:52
R:20    G:6    B:105
RTC:12 : 1 : 4    KEY:10
/*----------------------*/

反馈的数据含义