給大家推薦一款適用于電賽的微處理器最小系統(tǒng)板

本文推薦的最小系統(tǒng)板，如果在電賽中用上且賽后在電子森林網(wǎng)站分享自己的作品，可以獲得全額退款 - 最小系統(tǒng)板的價格低于一顆STM32F103芯片。

同往年的國賽一樣，昨天公布的電賽器件清單里仍然還是三款跟控制器/處理器相關(guān)的器材：

嵌入式開發(fā)系統(tǒng)板

TI MCU系統(tǒng)板 - 畢竟TI是贊助商，有一道題目中指定要用到TI的產(chǎn)品

微處理器最小系統(tǒng)板

不談TI的MCU系統(tǒng)板，那還有嵌入式開發(fā)系統(tǒng)板和微處理器最小系統(tǒng)板，從紙面上理解，這二者還是有一定的差異的，前者是個完整的系統(tǒng)，按鍵、顯示屏、網(wǎng)絡接口等一應俱全，功能比較齊全，只需要編程使用即可，后者可以作為一個核心控制模塊使用，通過各種方式連接各種外設，比如器件清單中列出來的一些液晶顯示屏、數(shù)碼管、繼電器、傳感器等。雖然前者也能連接，但最小系統(tǒng)可以更靈活、高效。

比較好的方式顯然是自己基于最小系統(tǒng)板搭配各種模塊來進行組合，能夠在全功能和靈活性上兼顧。

回望過去20年的10屆電賽題目中，80%的題目中都會用到微控制器，也就是我們常說的MCU，用以對題目中的參數(shù)進行設置、控制、以及信息的顯示?？刂祁惖念}目自不必說，獲取傳感器的信息，通過一系列的算法再輸出信號控制外部的器件，即便電源類、信號類、通信類的題目也無不用到MCU。

所謂的最小系統(tǒng)，也就是圍繞著一顆核心的控制器芯片（目前一般為基于Arm Cortex M系列），搭配上復位、時鐘產(chǎn)生、內(nèi)核和IO供電這些必須的功能，有的板上配置了下載器的功能，再通過插針或郵票孔焊盤做更多的功能擴展。這樣的好處是可以根據(jù)應用的場景進行靈活、高效地搭配，可以用面包板快速驗證、也可以用自己畫的電路板來穩(wěn)定工作。如下圖基于LPC824的最小系統(tǒng)板。

無論是ST的STM32還是NXP的LPC系列MCU，其內(nèi)核差異不大，器件內(nèi)集成的功能也大同小異，不同的器件主要的區(qū)別在于運行的速度、SRAM的大小以及內(nèi)置的協(xié)處理功能。不過對付電賽這種以考察基礎知識和核心技能的應用，M0/M0+的內(nèi)核應該都能對付了。這些控制器內(nèi)部都集成有多路共享使用的高分辨率（一般為12位）、至少1Msps左右的ADC，能夠?qū)?00KHz（還可以更高一些，取決于應用場景）以內(nèi)的模擬信號進行量化進而通過程序進行處理。有的器件內(nèi)部有DAC，多數(shù)的MCU內(nèi)部沒有DAC，但也可以通過PWM + RC低通濾波器的方式得到100KHz以內(nèi)的模擬信號。

最小系統(tǒng)最常接的外設就是按鍵和LCD/OLED屏（通過I2C或SPI），用以輸入控制和信息的顯示，再加上傳感器（通過I2C）和對電機/開關(guān)的控制，配以控制算法，就能夠滿足多數(shù)的應用場景。

上面的簡易示波器套件，就是基于LPC824最小系統(tǒng)/STM32G031最小系統(tǒng)擴展制作的。5個按鍵用以參數(shù)的輸入以及菜單的控制，128*64的OLED顯示屏可以顯示參數(shù)、波形等，板上的麥克風放大電路將采集到的音頻信號送到最小系統(tǒng)里的ADC進行模數(shù)變換，并通過FFT對采集到的波形進行頻譜分析、頻率測量等。板上的AUX輸出信號可以以數(shù)字的方式控制外部的開關(guān)、電機、LED等，也可以加上RC低通濾波生成任意波形，包括直流電壓。僅僅16個管腳的最小系統(tǒng)，利用其上的14根管腳就可以靈活地支持各種應用。

靈活使用MCU內(nèi)部的ADC（信號采集）和PWM（信號產(chǎn)生）的功能可以做出很多用復雜的模擬電路才能實現(xiàn)的功能，而且具有非常高的穩(wěn)定性、可靠性、靈活性，比如下面的元器件特性測試儀。

這款多功能元器件特性測試儀，通過編程就可以完成對外接元器件 - 電阻、電容、二極管、三極管、場效應管等多種器件的自動判斷和值的測量。

基于LPC824和STM32G031的核心模塊都以16Pin 帶郵票孔的封裝形式，簡單、易用，可以直接焊接在自己的電路板上，從而保證更高可靠性；這些模塊不僅可以通過USB進行程序的下載更新，還通過板上的LDO產(chǎn)生3.3V的電壓給其它電路供電。

由于多數(shù)同學對STM32的系統(tǒng)比較熟悉，網(wǎng)上有非常豐富的設計資源，因此給大家重點推薦我們硬禾學堂設計的STM32G031最小系統(tǒng)核心板，你可以把它當成一個最小系統(tǒng)“器件”使用，完整的系統(tǒng)其價格（59元）比購買一顆STM32芯片還低。

主要的特點：

基于ST的STM32G031

64MHz Arm Cortex M0+內(nèi)核

通過USB供電、配置、UART通信

最多18個數(shù)字I/O、最多6路模擬輸入

12位/2.5Msps 串行ADC

豐富的開源參考案例代碼 - 示波器、FFT頻譜分析、元器件特性測試

編輯：jq