一、任务简介

设计一款基于STM32G4系列的MCU最小系统核心板。

任务要求：

1. 8MHz主晶振 + 32.768kHz RTC晶振
2. 完整复位电路（含手动复位按键）
3. 3V LDO稳压电路，支持5V USB供电
4. SWD调试接口（4Pin）
5. 用户LED×1、用户按键×1
6. 引出不少于30个GPIO（含SPI、I2C、UART、PWM）
7. PCB采用双层板设计

二、方案介绍

本设计以 STM32G431RBTx 作为核心控制器，构建一块满足基础开发与接口扩展需求的 MCU 最小系统核心板。

该芯片采用 Arm Cortex-M4 内核，最高主频可达 170 MHz，片上集成 128 KB Flash 与 32 KB SRAM，同时具备较丰富的通用 I/O 与片上外设资源，适合完成通用控制、通信接口扩展及 PWM 输出等功能。

板上资源框图：

三、模块介绍

1. 芯片选择

本次设计选用 STM32G431RBTx 作为主控芯片。该器件属于 STM32G4 系列，具有较好的运算性能和较丰富的片上外设资源，能够满足最小系统核心板对通用控制、接口扩展和实验开发的需求。

核心板主要由以下模块组成：

• STM32G431RBTx 主控电路：实现程序运行与外设控制；
• 8MHz 外部高速晶振电路：提供系统主时钟；
• 32.768kHz RTC 晶振电路：提供 RTC 低速时钟；
• 3.3V LDO 稳压电路：将 USB 5V 转换为系统所需 3.3V；
• 复位电路：含上电复位与手动按键复位；
• SWD 调试接口：用于程序下载与在线调试；
• 用户 LED 与用户按键：用于基础交互与功能测试。

2. 功能说明

本核心板实现了 STM32G431RBTx 的最小系统搭建，主要功能包括：

• 支持 USB 5V 供电并稳压输出 3.3V；
• 支持外部高速晶振与 RTC 晶振；
• 支持 SWD 下载与调试；
• 板载 1 个用户 LED 和 1 个用户按键；
• 引出多组 GPIO，并兼顾 SPI、I2C、UART、PWM 等常用功能。

3. 应用领域

该核心板可用于：

• STM32 嵌入式开发与教学实验；
• 传感器采集与小型控制系统；
• 电机控制、PWM 输出实验；
• 通信接口扩展与功能验证；
• 小型嵌入式项目原型开发。

STM32G431RBT6芯片DigiKey链接：：STM32G431RBT6 STMicroelectronics | 单片机 | DigiKey

四、原理图和PCB模块介绍

原理图

PCB正面

PCB正面（3D仿真图）

1. 原理图

原理图主要包括以下部分：

• STM32G431RBTx 最小系统电路；
• 8MHz 主晶振与 32.768kHz RTC 晶振电路；
• 3.3V LDO 稳压供电电路；
• 复位按键电路；
• SWD 调试接口；
• 用户 LED、用户按键电路；
• GPIO 及通信接口引出电路。

2. PCB 设计

PCB 采用 双层板设计，布局时重点考虑以下原则：

• 主控、晶振、电源模块靠近布置，减少干扰；
• 晶振尽量靠近 MCU 引脚，保证时钟稳定；
• 电源走线简洁，去耦电容靠近芯片电源脚；
• SWD 接口与 GPIO 排针放置在板边，便于调试和扩展。

3. 设计说明

• 原理图设计参考 STM32 官方手册；
• PCB 采用紧凑型布局，满足最小系统板需求；
• 丝印中标注主要引脚功能，便于连接与使用。

五、性能指标和管脚定义

1. 主要性能指标

2. 管脚定义

六、心得体会

1. 通过本次 STM32G431RBTx 最小系统核心板 的设计，我进一步理解了单片机最小系统的基本组成，包括供电、时钟、复位、调试和 IO 引出等关键部分。
2. 1. 设计过程中，我掌握了 STM32 最小系统板的基本设计方法，也加深了对原理图绘制、PCB 布局以及硬件规范设计的认识，为后续嵌入式开发打下了基础。