3. STM32G474高性能模块
模块描述
STM32G474是专为电机控制和电源转换应用优化的高性能微控制器,ARM Cortex-M4内核,主频170MHz。该模块最大特点是增强型模拟外设,包括5个高速12位ADC(最高4.266Msps)、4个12位DAC、7个超快比较器和4个运放。特别适合电赛中的电源类、电机驱动类、精密测量类题目,是电源和电机控制的首选方案。
工作原理
[外部电源] → [稳压电路] → [3.3V系统供电]
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[24MHz晶振] → [PLL倍频] → [170MHz系统时钟] → [STM32G474RET6]
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[Cortex-M4F + 增强型模拟外设]
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[5×12位ADC] [4×12位DAC] [7×比较器]
(4.266Msps) [4×运放] [HRTIM]
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[电压/电流采集] [波形生成] [高精度PWM]
技术指标
- 处理器内核: ARM Cortex-M4F
- 主频: 170MHz
- Flash: 512KB
- SRAM: 128KB
- ADC: 5个12位ADC,42通道,4.266Msps
- DAC: 4个12位DAC
- 比较器: 7个超快比较器(<50ns)
- 运放: 4个可编程增益运放(PGA)
- HRTIM: 高分辨率定时器(184ps)
- 通信接口: 5×UART, 4×SPI, 4×I2C, 3×CAN, 1×USB
- 工作电压: 1.71V-3.6V
接口管脚定义
| 管脚 | 名称 | 功能 | 特殊说明 |
| —— | —— | —— | ———- |
| 1-6 | PB8-PB9,PE0-PE1 | GPIO | 5V容忍 |
| 12 | VBAT | 备份域电源 | RTC供电 |
| 13 | PC13 | GPIO/RTC | Tamper检测 |
| 17 | PF0/OSCIN | 晶振输入 | 24MHz | | 18 | PF1/OSCOUT | 晶振输出 | 24MHz |
| 23-26 | ADC1-5输入 | 模拟输入 | 支持差分输入 |
| 44 | NRST | 复位 | 外部复位 |
| 60 | BOOT0 | 启动选择 | 启动模式 |
板上设置和信号指示
- 电源LED: 3.3V电源指示
- 状态LED: PB8/PB9连接LED
- ADC基准: 外部VREF+接口
- 比较器输出: 可引出至GPIO
- 运放配置: 通过跳线选择增益
- HRTIM输出: 专用PWM输出引脚
- DAC输出: 独立DAC输出接口
电气指标
- 供电电压: 3.3V±10%
- I/O输出电流: 20mA/引脚
- ADC输入范围: 0-3.6V(VDDA)
- ADC精度: 12位,±1.5LSB
- ADC采样时间: 最快0.188μs
- DAC输出范围: 0-VDDA
- DAC建立时间: <3μs
- 比较器响应: <50ns
- HRTIM分辨率: 184ps
使用说明
- ADC配置: 配置为同步/交叉模式,最大化采样率
- DAC使用: 设置输出缓冲器,驱动外部负载
- 比较器应用: 用于过流保护、过压检测
- 运放配置: 根据需要设置PGA增益(2/4/8/16倍)
- HRTIM编程: 用于电源PWM,实现精确死区控制
- 电机控制: 利用FOC库实现无刷电机控制
- USB-PD: 支持USB Type-C和Power Delivery
- 数学加速器: 使用CORDIC和FMAC硬件加速器
全国大学生电子设计竞赛相关赛题
- 2021年C题: 三相AC-DC变换电路(电源控制)
- 2019年A题: 电动小车动态无线充电(电源管理)
- 2017年A题: 微电网模拟系统(电源转换)
- 2015年A题: 风力摆控制系统(电机控制)
- 2013年A题: 单相AC-DC变换电路(高频PWM)
- 2011年A题: 开关稳压电源(精密控制)
- 2009年A题: 光伏并网发电模拟装置(MPPT)
应用技术要点总结
- 同步ADC采集: 5个ADC可同步采样,适合三相电流检测
- HRTIM应用: 184ps分辨率实现高频高精度PWM控制
- 硬件过流保护: 比较器直接触发HRTIM关断,无延迟
- 数字电源设计: 结合ADC+DAC+HRTIM实现全数字电源
- 电机FOC控制: 利用CORDIC加速Park/Clarke变换
- 运放级联: 片上运放实现多级信号调理
- 高速环路: ADC采样→算法→PWM更新<1μs
- USB-PD协议: 实现智能充电和电源协商