4. STM32H743超高性能模块

模块描述

STM32H743是ST公司最强大的MCU之一，双核架构（Cortex-M7 + Cortex-M4），主频高达480MHz，性能达到1027 DMIPS。配备2MB Flash、1MB SRAM，支持外部SDRAM和Quad-SPI Flash扩展。集成高速接口如以太网、USB HS、DCMI摄像头接口等。专为需要极致性能的应用设计，如高分辨率图像处理、复杂算法、大数据量处理等电赛题目。

工作原理

[外部电源5V] → [TPS54331降压] → [3.3V] → [LDO] → [1.2V内核]
                                    ↓
[25MHz晶振] → [PLL倍频] → [480MHz M7核] + [240MHz M4核]
                             ↓               ↓
                        [主处理器]      [协处理器]
                             ↓               ↓
                    [DMA/总线矩阵/存储器控制器]
                             ↓
        ┌────────────────────┴──────────────────┐
        ↓                    ↓                   ↓
   [高速外设]           [通信接口]          [模拟外设]
   DCMI/SDIO/ETH       UART/SPI/CAN      ADC(16位)/DAC

技术指标

  • 处理器内核: Cortex-M7@480MHz + Cortex-M4@240MHz
  • 性能: 1027 DMIPS, 2.14 DMIPS/MHz
  • Flash: 2MB双区
  • SRAM: 1MB (包括DTCM/ITCM/AXI SRAM)
  • 外部存储器: 支持SDRAM/SRAM/NOR/NAND Flash
  • ADC: 3×16位ADC，3.6Msps
  • DAC: 2×12位DAC
  • 定时器: 22个（含2个HRTIM）
  • 通信: 8×UART, 6×SPI, 4×I2C, 2×CAN FD, USB HS/FS, Ethernet
  • 图像接口: DCMI摄像头接口, LCD-TFT控制器
  • 工作电压: 1.62V-3.6V

接口管脚定义

管脚 名称 功能 说明
————————
1-100 GPIO 通用I/O 176引脚封装
25-26 OSCIN/OUT | 主晶振 | 25MHz | | 6-7 | LSEIN/OUT RTC晶振 32.768kHz
31 NRST 系统复位 低电平有效
94 BOOT0 启动模式 启动选择
140-143 SDMMC1 SD卡接口 高速存储
160-175 FMC 外部存储器 SDRAM接口

板上设置和信号指示

  • 双电源: 3.3V数字 + 1.2V内核电源
  • SMPS电源: 可选开关电源降低功耗
  • QSPI Flash: 板载64MB外部Flash
  • SDRAM: 板载8/16/32MB SDRAM
  • 以太网PHY: LAN8742A千兆以太网
  • 摄像头接口: DVP接口连接OV7670/OV5640
  • LCD接口: RGB888 LCD接口
  • 状态指示: 多色LED指示运行状态

电气指标

  • 供电: 5V输入，板载降压至3.3V和1.2V
  • 功耗: 运行282mA@480MHz, 待机6.6μA
  • I/O电流: 25mA/引脚，8mA推荐
  • ADC精度: 16位，±4LSB
  • ADC输入: 0-3.3V（单端）或±VREF（差分）
  • 以太网速度: 10/100/1000Mbps
  • USB速度: HS 480Mbps, FS 12Mbps
  • SDIO速度: 最高50MHz（SDR50）

使用说明

  • 双核同步: M7处理主任务，M4处理通信/外设
  • 内存分配: DTCM存临时数据，AXI SRAM存大数组，ITCM存关键代码
  • Cache配置: 使能L1-Cache（I-Cache/D-Cache）提升性能
  • MPU设置: 配置内存保护单元防止越界访问
  • 高速ADC: 配置为三重交叉模式达到最高采样率
  • 以太网: 配置lwIP协议栈实现网络通信
  • DCMI接口: 连接摄像头实现图像采集
  • JPEG编解码: 使用硬件JPEG加速器

全国大学生电子设计竞赛相关赛题

  • 2021年F题: 智能送药小车（视觉导航）
  • 2019年F题: 纸张计数显示装置（图像处理）
  • 2017年I题: 自适应滤波器（复杂算法）
  • 2015年H题: 四旋翼飞行器（姿态融合+视觉）
  • 2013年I题: 简易旋翼飞行器（高速控制）

应用技术要点总结

  • 双核通信: 使用共享内存+HSEM硬件信号量实现核间通信
  • DMA2D加速: 利用Chrom-ART图形加速器处理图像
  • Cache一致性: 正确配置MPU区域为WT/WB/non-cacheable
  • 高速DAQ: ADC+DMA+TCM实现高吞吐量数据采集
  • 外部存储器: FMC配置SDRAM扩展运行内存
  • QSPI扩展: 使用Quad-SPI扩展程序存储空间
  • 实时性优化: M7运行控制算法，M4处理通信和显示
  • 电源优化: 使用SMPS模式降低大电流工作功耗