2026 Make Blocks #1阶段1 - 基于STM32G484的核心板设计

内容介绍

任务介绍

本项目使用了KiCAD作为设计工具，实现了STM32G484CEU6MCU核心板的设计。

STM32G4系列MCU基于170 MHz的ARM Cortex-M4内核，配备了高分辨率定时器（HRTIM），以及16位高级电机控制定时器，且具备丰富的ADC、DAC、运放、比较器与等模拟外设资源，专为需要强大计算能力和丰富模拟/数字外设的工业控制、数字电源和电机驱动等应用而设计。

本项目设计的核心板供电方便，接口丰富，可方便对MCU进行软件开发，以及进行性能评估。

核心板将全部的GPIO引脚均进行了引出，且根据信号类型进行了分类，如SPI、I2C、USART、PWM（TIM, HRTIM），ADC，COMP比较器，以及其他GPIO等信号；

板载支持USB-TypeC接口，UART转USB芯片，CAN及Transceiver等多种通讯方式；同时Type-C接口动态切换D+/D-信号路径，实现正接使用MCU内部USB模块、反接使用CH340串口的功能。

根据任务1的要求，本次选用的是STM32G484CEU6作为主控芯片，并基于此设计了该MCU核心板。核心板可用于电机控制、数字电源等场景。

核心板系统资源框图如下图所示：

STM32G484，负责执行用户程序、处理数据、控制所有外设。STM32G484属于高性能系列MCU，具备高主频、丰富的模拟外设（如高速ADC、DAC、运算放大器）和数字通信接口。

XC6210B332MR将外部输入电压（如USB的5V）转换为MCU及板载其他芯片所需的稳定工作电压3.3V。且放置了基于3.3V供电的LED以显示供电状态。

时钟电路：包含8MHz主晶振，以及32.768kHz的RTC晶振，为MCU提供高精度的外部时钟源，保证系统时序准确、通信稳定。同时也可以为RTC和低功耗模式提供独立、精准的低速时钟。

Reset电路：包含复位按钮及阻容元件，提供手动复位和上电自动复位功能，使MCU能可靠地重新启动。

功能：通过SWD调试接口，连接外部ST-Link等调试器，用于下载程序到芯片、在线调试代码等。

USB转UART接口：通过一个USB接口芯片CH340，将MCU的UART串口信号转换为USB协议，方便与电脑进行串行通信，可以用于打印调试信息或数据传输。

CAN FD接口：提供了CAN Transceiver芯片及接口，支持高速CANFD协议，可用于连接工业控制、汽车等领域常用的CAN网络。

LED指示灯：包含2个LED，可用于输出MCU系统状态。

用户按钮：除了复位按钮，还包含2个用户可编程按钮，供用户进行输入控制。

将STM32G484的所有通用输入输出引脚、5V及3V3电源和地线引出至2个20Pin的标准排针上。后续可以将此核心板作为模块，插到底板（母板）上进行二次开发，快速构建自己的应用系统。

本项目核心板选用的MCU型号STM32G484CEU6，封装类型为UFQFPN48，其可用的GPIO总数为42个。相比于LQFP48封装的38个可用GPIO，要多出4个GPIO。这是由于UFQFPN48的接地引脚为芯片背面的ePad，因此无需在外围引脚上留出VSS接地引脚，从而节省了引脚数目。

部分CAN、UART转USB引脚没有往排针上引出，其他全部的GPIO以及部分电源和接地引脚均放置到了2个1×20pin排针上，并按照大致的功能预设进行了引脚分组，如SPI、I2C、USART、PWM（TIM, HRTIM），ADC，COMP比较器，以及其他GPIO信号等。

详细原理图如下：

PCB图如下：

这是我首次使用KiCAD进行硬件设计。总体而言，与AD软件相比KiCAD更加轻量化，自带的封装库也比较全面，因此上手和使用都相对快捷。

这也是第一次设计采用UFQFPN48封装的电路，背面的ePad接地在布线中带来了一些困扰，毕竟芯片下方的空间无法自由设置过孔。但另一方面，这种封装确实额外提供了几个可用IO，因而还是值得的。

本项目另一个两点是采用利用USBType-C接口特点，设计了正反插不同功能。既可以实现串口一键下载功能，又保留了单片机USB设备功能：

不过需要注意此功能只适用于常规USB-C转USB-A延长线，不支持用两端都是USB-C的线。