第一章 实验平台简介

       本章主要介绍我们的实验平台：正点原子DMG474电机开发板。通过本章的学习，您将对我们后面使用的实验平台有个大概了解，为后面的学习做铺垫。

       本章将分为如下两节：

       1.1，ATK-DMG474电机开发板资源初探；

       1.2，ATK-DMG474电机开发板资源说明；

        1.1 ATK-DMG474电机开发板资源初探

       自从2011年上市以来，正点原子推出了多款包括M3、M4以及M7内核的STM32开发板，这些开发板广受客户好评，精英STM32开发板，更是常年稳居淘宝STM32系列开发板销量冠 军。最新推出的STM32G474电机开发板，既可以用于各类电机的驱动开发和学习，又可以应用于工业控制，下面我们开始介绍STM32G474电机开发板。

       1.1.1 ATK-DMG474电机开发板硬件设计特点

       ATK-DMG474电机开发板硬件设计特点包括：

       1） 接口丰富。作为一款专用电机开发板，我们尽可能多的引出了多种电机（直流有刷，直流无刷，步进电机，舵机等）控制接口、编码器接口以及通用输入输出接口，重要接口均采用光耦隔离，以增加接口的安全性。

       2） 设计灵活。板上很多资源都可以灵活配置，以满足不同条件下的使用。DMG474电机开发板最板载2路直流有刷/无刷电机驱动器接口、2路步进电机驱动器接口，2路舵机接口，通过对接口的灵活配置，可同时控制多种不同的电机，而且部分接口支持多种类型电机，极大的方便大家学习和开发各种类型电机。

       3） 资源充足。主芯片采用自带512K字节FLASH以及128K字节RAM的STM32G474VET6，并外扩16M字节FLASH，满足大内存需求和大数据存储。板载RS232串口、CAN以及RS485等各种接口芯片，满足各种应用需求。

       4） 人性化设计。各个接口都有丝印标注，且用方框框出，使用起来一目了然；部分常用外设大丝印标出，方便查找；接口位置设计合理，方便顺手。资源搭配合理，物尽其用。

       5） 国产化程度高。为了支持国产芯片的发展和推广，正点原子优选国产好芯，STM32G474电机开发板上凡是能用国产替代的芯片，全部使用国产芯片，国产化率很高。

       1.1.2 ATK-DMG474电机开发板硬件基本参数

       ATK-DMG474电机开发板硬件基本参数如表1.1.2.1所示：

表1.1.2.1 ATK-DMG474电机开发板硬件基本参数

注1：100mA对应CPU在复位情况下，裸板的工作电流；140mA对应CPU正常运行时裸板的工作电流。

       1.1.3 ATK-DMG474电机开发板硬件资源分布

       ATK-DMG474电机开发板的硬件资源分布如图1.1.3.1所示：

图1.1.3.1 ATK-DMG474电机开发板硬件资源分布图

       1.1.4 ATK-DMG474电机开发板硬件资源列表

       ATK-DMG474电机开发板的硬件资源列表如表1.1.4.1所示：

表1.1.4.1 STM32G474电机开发板的硬件资源列表

        1.2 ATK-DMG474电机开发板资源说明

       ATK-DMG474电机开发板资源说明，我们将分为两个部分：硬件资源说明和引脚分配。

       1.2.1 硬件资源说明

       这里我们详细介绍ATK-DMG474电机开发板的各个部分（图1.1.3.1中的标注部分）的硬件资源，我们将按逆时针的顺序依次介绍。

       1. DC6~24V电源输入

       这是开发板板载的一个外部电源输入口（DC_IN），采用标准的直流电源插座。开发板板载了DC-DC芯片，用于给开发板提供高效、稳定的5V/3A电源。由于采用了DC-DC芯片，所以开发板的供电范围比较宽，大家可以很方便的找到合适的电源（只要输出范围在DC6~24V的基本都可以）来给开发板供电。在耗电比较大的情况下，比如用到舵机/LCD的时候，建议使用外部电源供电，可以提供足够的电流给开发板使用。

       2. 串口屏幕接口

       这是开发板板载的串口屏接口，因为串口屏的特有优势，已被大量的用户使用，所以我们预留这个接口，我们正点原子也将在2023年发售自己的串口屏。

       3. USB SLAVE

       这是开发板板载的一个Type C USB头（USB_SLAVE），用于USB从机（SLAVE）通信，一般用于STM32与电脑的USB通信。通过此接口，开发板就可以和电脑进行USB通信了。

       开发板总共板载了2个Type C USB头，一个（USB_TTL）用于USB转串口，连接CH340芯片；另外一个（USB_SLAVE）用于STM32内带的USB。开发板也可以通过此接口供电。

       4. USB串口/串口1

       这是USB串口同STM32G474VET6的串口1进行连接的跳线帽接口（P3），标号RXD和TXD是USB转串口的2个数据口（对CH340来说），而PB6(TXD)和PB7(RXD)则是STM32的串口1的两个数据口（复用功能下）。通过跳线帽这种设计，则是出于使用方便的考虑，接上跳线帽，就和开发板连接在一起了，从而实现STM32G474的串口通信；拔掉跳线帽，你可以把开发板当成一个USB转TTL串口模块，来和其他板子通信，而其他板子的串口，也可以方便地接到G474电机开发板上。

       5. 有源蜂鸣器

       这是开发板板载的有源蜂鸣器（BEEP），可以实现简单的报警/闹铃等功能。

       6. SWD接口

       这是开发板板载的SWD下载调试接口。使用方便的同时，节约了IO，所以大家基本都是使用SWD接口对MCU进行下载和调试。

       7. 电源开关

       这是开发板板载的电源开关（K1）。该开关用于控制整个开发板的供电，如果切断，则整个开发板都将断电，电源指示灯（PWR）会随着此开关的状态而亮灭。

       8. 6路模拟量采集接口

       这是开发板板载一组模拟量采集接口（CN16），支持同时采集6路模拟信号，因为是MCU直接采集，所以模拟信号幅值不能超过3.3V。

       9. 2个LED

       这是开发板板载的两个0805 LED灯（DS0和DS1），DS0是红色的，DS1是绿色的，主要是方便大家识别。

       我们一般的应用2个LED足够了，在调试代码的时候，使用LED来指示程序状态，是非常不错的一个辅助调试方法。电机开发板几乎每个实例都使用了LED来指示程序的运行状态。

       10. 直流有刷/无刷电机驱动器接口2

       这是开发板板载的直流有刷/无刷电机驱动器接口PM2（CN10），这个是专用接口，用于连接正点原子直流无刷驱动板（ATK-PD6010B）或者直流有刷驱动板（ATK-PD6010D），从而驱动直流无刷电机和直流有刷电机。

       11. STM32G474VET6主控

       这是开发板的主控芯片（U1），型号为STM32G474VET6。该芯片集成FPU和DSP指令和MPU存储保护单元，从而增加了应用的安全性，并具有128KB SRAM、512KB FLASH、11个16位定时器、2个32位定时器、1个高分辨率定时器HTRTIM、2个DMA控制器（共16个通道）、4个SPI、4个IIC、6个串口、1个USB（支持SLAVE）、3个FDCAN、5个12位ADC、4个12位DAC、1个RTC（带日历功能）、1个FSMC接口、1个硬件随机数生成器、以及82个通用IO口。

       12. 2x2路隔离输入接口

       这是开发板板载的带光耦隔离的通用输入接口，总共2x2路（CN11、CN12），可方便用于检测开关量信号，比如光电传感器，限位开关信号等。

       13. 4路隔离输出接口

       这是开发板板载的带光耦隔离的通用输出接口（CN13），总共4路，可方便用于控制外部开关量信号，比如传感器使能信号等。

       14. CAN/USB选择接口

       这是开发板板载的CAN与USB同STM32G474VET6的PA11和PA12进行连接的跳线帽接口（P2），通过跳帽可选择其功能：CAN或者USB，用户可根据应用需求选择对应的功能。

       15. RS485/ ATK模块选择接口

       这是开发板板载的RS485与ATK模块接口同STM32G474VET6的串口3进行连接的跳线帽接口（P5），通过跳帽可选择其功能：RS485或者ATK模块接口，用户可根据应用需求选择对应的功能。

       16. RS232接口（母）

       这是开发板板载的一个RS232接口（COM1），通过一个标准的DB9母头和外部的串口连接。通过这个接口，我们可以连接带有串口的电脑或者其他设备，实现串口通信。

       17. RS232/HMI选择接口

       这是开发板板载的RS232与HMI串口屏同STM32G474VET6的串口2进行连接的跳线帽接口（P6），通过跳帽可选择其功能：RS232或者HMI串口屏，用户可根据应用需求选择对应的功能。

       18. 电源指示灯

       开发板板载的一个0805 LED灯（PWR），PWR是蓝色的，该灯为电源指示灯，只要板子一上电电源灯就会亮，用于指示供电状态。

       19. 复位按钮

       这是开发板板载的复位按键（RESET），用于复位STM32，当按下该键的时候，STM32被复位。

       20. 3个按键

       这是开发板板载的3个机械式输入按键（KEY0、KEY1、KEY2），这3个按键是直接连接在STM32的IO口上的。3个按键IO我们将使用芯片内部上拉，所以是低电平有效。

       21. ATK模块接口

       这是开发板板载的一个正点原子通用模块接口（CN6），目前可以支持正点原子开发的GPS、蓝牙、LORA、手势识别、激光测距和MPU6050等模块，直接插上对应的模块，就可以进行开发。后续我们将开发更多兼容该接口的其他模块，实现更强大的扩展性能。

       22. LCD接口

       这是开发板板载的LCD模块接口（CN3），该接口兼容正点原子1.3寸TFTLCD模块，注意该模块不支持触摸功能。

       23. 后备电池接口

       这是STM32后备区域的供电接口(BAT)，可安装CR1220电池（默认安装了），可以用来给STM32的后备区域提供能量，在外部电源断电的时候，维持后备区域数据的存储，以及RTC的运行。

       24. 16MB SPI FLASH

       这是开发板外扩的SPI FLASH芯片（U10），容量为128Mbit，也就是16M字节，可用于存储字库和其他用户数据，满足大容量数据存储要求。

       25. 24C02 EEPROM

       这是开发板板载的EEPROM芯片（U9），容量为2Kb，也就是256字节。用于存储一些掉电不能丢失的重要数据，比如系统设置的一些参数/触摸屏校准数据等。有了这个就可以方便的实现掉电数据保存。

       26. 启动选择端口

       这是开发板板载启动模式选择端口（P1）。STM32G474有BOOT0一个启动选择引脚，用于选择复位后STM32的启动模式，默认接GND。关于启动模式的说明可查看《STM32G4xx参考手册_V7（英文版）》 的第2.6.1小节。

       27. 2路舵机接口

       这是开发板板载的2路舵机接口SRV1（P8）、SRV2（P9）、2路舵机控制信号都带有电平转换功能，可方便用户测试不同电压类型的舵机。

       28. 舵机供电选择接口

这是开发板板载的舵机电源跳帽选择接口（P8），通过跳帽选择舵机电源：板载5V或者外接电源，用户可根据舵机参数选择合适的电压，默认使用5V。

       29. RS485总线接口

       这是开发板板载的RS485总线接口（CN5_485），通过2个端口和外部485设备连接。这里提醒大家，RS485通信的时候，必须A接A，B接B。否则可能通信不正常！另外，开发板自带了终端电阻（120Ω）。

       30. CAN接口

       这是开发板板载的CAN总线接口（CN5_CAN），通过2个端口和外部CAN总线连接，即CANH和CANL。这里提醒大家：CAN通信的时候，必须CANH接CANH，CANL接CANL，否则可能通信不正常！这里，开发板也是自带了终端电阻（120Ω）。

       31. 2路隔离步进电机驱动接口

       这是开发板板载的2路（CN7、CN9）带光耦隔离的步进电机驱动器接口，接口信号采用共阳极接法，信号供电支持外接电源，默认使用板载5V。

       32. 步进电机驱动器信号供电选择接口

       这是开发板板载的步进电机驱动器信号供电跳帽接口（P7），可选择板载5V供电或者外部电源供电，默认使用5V。

       33. 定时器刹车输入接口

       这是开发板板载的2路定时器刹车接口（CN14）,通过这个接口可直接关断定时器PWM输出，从而关断驱动器。

       34. 步进电机驱动器信号外接电源接口

       这是开发板板载的步进电机驱动器外接电源接口（CN14），为了增加驱动器控制信号电平的灵活性，我们预留了这个可外接的驱动器控制信号的电源接口，范围4.5V~7V（高速光耦EL0631最大供电电压7V）。

       35. 编码器输入接口

       这是开发板板载电机编码器接口（CN15），共2组编码器（包含A相和B相），因为我们电机开发板可以同时控制2路直流（有刷/无刷）电机，所以2组编码器接口也可以同时使用。

       36. 编码器供电选择接口

       这是开发板板载的编码器供电跳帽选择接口（P11），因为不同的电机编码器供电有差异，我们余量2种供电方式：板载5V和电源输入VIN，用户可根据电机参数选择合适的电压，默认使用5V。

       37. 直流有刷/无刷电机驱动器接口1

       这是开发板板载的直流有刷/无刷电机驱动器接口PM1（CN8），这个是专用接口，用于连接正点原子直流无刷驱动板（ATK-PD6010B）或者直流有刷驱动板（ATK-PD6010D），从而驱动直流无刷电机和直流有刷电机。

       38. 扩展电源输入输出口

       这是开发板扩展的电源输入输出接口（CN2），输入电压范围为DC6~24V，输出电压为5V/1A和3.3V/1A。

       1.2.2 ATK-DMG474电机开发板引脚分配 

       为了让大家更快更好的使用我们的电机开发板，这里特地将电机开发板主芯片：STM32G474VET6的IO资源分配做了一个总表，同时，我们对重要的接口和外设也单独分出了excel表格，方便用户快速方便的查看。大家可以打开A盘à2，电机开发板原理图 文件夹里的“ATK-DMG474_V1.0 IO以及接口分配表.xlsx”进行查看。ATK-DMG474的IO引脚分配总表如表：1.2.2.1所示：

表1.2.2.1 ATK-DMG474电机开发板 IO资源分配总表

       表1.2.2.1中，引脚栏即STM32G474VET6芯片封装对应的引脚编号；GPIO栏则表示GPIO；连接资源栏表示了对应GPIO所连接到的网络；独立栏，表示该IO是否复用（多个功能）使用， Y表示IO只用到单一功能，N表示IO有多个功能；连接关系栏，则对每个IO的连接做了简单的介绍。

       该表在：A盘→2，电机开发板原理图 文件夹下有提供Excel格式，并注有详细说明和使用建议，大家可以打开该表格的Excel版本，详细查看。