显示页面 讨论 修订记录 反向链接 本页面只读。您可以查看源文件,但不能更改它。如果您觉得这是系统错误,请联系管理员。 ### 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] ↓ [24MHz晶振] → [PLL倍频] → [170MHz系统时钟] → [STM32G474RET6] ↓ [Cortex-M4F + 增强型模拟外设] ↓ ┌──────────────────────┴────────────────────┐ ↓ ↓ ↓ [5×12位ADC] [4×12位DAC] [7×比较器] (4.266Msps) [4×运放] [HRTIM] ↓ ↓ ↓ [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/OSC_IN | 晶振输入 | 24MHz | | 18 | PF1/OSC_OUT | 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 1. **ADC配置**: 配置为同步/交叉模式,最大化采样率 2. **DAC使用**: 设置输出缓冲器,驱动外部负载 3. **比较器应用**: 用于过流保护、过压检测 4. **运放配置**: 根据需要设置PGA增益(2/4/8/16倍) 5. **HRTIM编程**: 用于电源PWM,实现精确死区控制 6. **电机控制**: 利用FOC库实现无刷电机控制 7. **USB-PD**: 支持USB Type-C和Power Delivery 8. **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 1. **同步ADC采集**: 5个ADC可同步采样,适合三相电流检测 2. **HRTIM应用**: 184ps分辨率实现高频高精度PWM控制 3. **硬件过流保护**: 比较器直接触发HRTIM关断,无延迟 4. **数字电源设计**: 结合ADC+DAC+HRTIM实现全数字电源 5. **电机FOC控制**: 利用CORDIC加速Park/Clarke变换 6. **运放级联**: 片上运放实现多级信号调理 7. **高速环路**: ADC采样→算法→PWM更新<1μs 8. **USB-PD协议**: 实现智能充电和电源协商 ---