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FST-01

FST-01 是一款微型 USB 32 位计算机。实际上，FST-01 是一个缩写，其全称是 "Flying Stone Tiny ZERO-ONE"。

它由位于日本群马县前桥市的 Flying Stone Technology 公司设计。

其设计理念是“极简设计”。它采用自由（即自由度）硬件设计。预期的应用包括 Gnuk（用于 GnuPG 的加密令牌）和 NeuG（基于 ADC 噪声的真正随机数生成器）。这些应用程序都是自由软件。

Flying Stone Technology 是“Gnuk”的第二来源制造商，而“Gnuk”由日本自由软件倡议组织（Free Software Initiative of Japan）拥有版权。

对于那些需要丰富功能的人，请考虑 Maple Mini。

                        SWD 端口
                        (GND, SWD-CLK, SWD-IO)
    电源端口 +---------------------+
           Vdd |[]           []()() -------+
           GND |[]                  |      |
               |()() I/O 端口       | USB  |
               |      (PA2, PA3)    |      |
               |                    -------+
               +---------------------+

请使用 FST-01 问答网站 提出您的问题。

无外壳的 FST-01带热缩管的 FST-01带外壳的 FST-01 (P1A-120704U)

它也可以通过 Flying Stone Technology（飞石技术）以个人对个人的方式购买。请参阅 gniibe.org 网站上的 购买 FST-01！ 页面（日文）。

应用​

如上文所述，我们计划在 FST-01 上运行 Gnuk。它是受 GPLv3 许可分发的版权软件。

Gnuk 是一个用于 GnuPG 的加密令牌实现，它运行在 STM32F103 上。源代码可在 http://www.gniibe.org/ (https://git.gniibe.org/cgit/chopstx/ttxs.git/) 获取。

有关 Gnuk 的更多信息，请访问：Gnuk 官方文档。

此外，我们计划在 FST-01 上运行 NeuG。

NeuG 是基于 ADC 量化误差的真正随机数生成器实现。

请注意，FST-01 上只能安装一个应用程序（Gnuk 或 NeuG）。

开发环境​

对于 Gnuk 1.0.1，我们使用 GCC ARM Embedded 4.6-2012-q2。

FST-01 的第一批产品​

在此产品中，包含受版权保护的软件 Gnuk 版本 1.0.1，该软件根据 GPLv3 许可授权。本 WiKi 中包含该许可的副本，请参阅 GPLv3。 您可以在产品最后一次发货后三年内获得完整的对应源代码，最早不会早于 2016-01-01。源代码可在制造商网站 http://git.gniibe.org/gitweb/?p=gnuk/gnuk.git 获取，我们为产品版本标记了 "release/1.0.1" 标签。

请注意，FST-01 第一批产品中的 Gnuk 二进制文件是使用 GCC ARM Embedded 4.6-2012-q2 编译器的 "-O3 -Os" 选项编译的。

Gnuk/NeuG 的邮件列表​

我们有一个 Gnuk/NeuG 的邮件列表：https://lists.alioth.debian.org/mailman/listinfo/gnuk-users

除了 git.gniibe.org，源代码库还可以在以下地址获取：https://anonscm.debian.org/cgit/gnuk/

写入 MCU 的 Flash ROM​

我们使用 SWD 接口来写入 MCU 的 Flash ROM。由于 SWD 是一种较新的技术，目前尚未积累丰富的硬件和软件经验。

我们选择了 ST-Link/V2 作为廉价的 SWD 调试器，并用 Python 编写了自己的工具 stlinkv2.py。该工具 stlinkv2.py 随 Gnuk 一起分发。有关 ST-Link/V2 和 FST-01 的连接，请参阅这篇文章。

即将发布的 OpenOCD 0.6.0 将支持 ST-Link/V2 和 SWD。届时您也可以使用它。

描述​

FST-01 是一个最小化的 STM32F103 板，适合运行以计算为导向的应用程序，例如 Gnuk。

  • 尺寸：1.62 x 0.52 英寸（包括 USB 插头）
  • USB 总线供电
  • MCU：32 位 ARM Cortex M3，72MHz（STM32F103TBU6），Flash ROM：128KB，RAM：20KB
  • SPI Flash 内存：4MB
  • SWD 接口，两个 I/O 引脚
  • MCU 的 Flash ROM 内容：作为测试计划的副产品，FST-01 的 MCU Flash ROM 上预装了 Gnuk 版本 1.0.1，并且受保护。在写入 Flash ROM 之前，您需要禁用保护。

请访问此页面了解详情。

没有外壳的 FST-01

这是一个裸板，适用于评估、开发或那些希望使用自己外壳的人。

您可以访问 SWD 接口并更改 Flash ROM 的内容。

带热缩管的 FST-01

该板被透明热缩管覆盖。因此无法访问 SWD 接口。 这可以作为 Gnuk Token 的日常使用。

带外壳的 FST-01 (P1A-120704U)

该板配有外壳。请注意，用户需要将板安装到外壳中。 如果透明热缩管不符合您的审美，或者您希望更改 MCU 的 Flash ROM 内容，这可能是更好的选择。 虽然 FST-01 PCB 是按照 P1A-120704U 规格建议设计的，但外壳可能稍大一些，您可能需要一点胶水来使板和外壳贴合。否则，板可能会稍微移动（< 1mm 左右）。

历史​

  • 2011-08-06: 创意

  • 2011-08-08: 初次提交到 FST-01 Git 仓库

  • 2011-08-23: 为原型 PCB 下单 Fusion PCB：#33163

  • 2011-08-26: FST-01 的愿望

  • 2011-09-06: 为原型 PCB 下单 Fusion PCB：#34012

  • 2011-09-13: 为原型 PCB 下单 Fusion PCB：#34217

  • 2011-09-30: 为原型 PCB 下单 Fusion PCB：#35421

  • 2011-10-27: 为原型 PCB 下单 Fusion PCB：#37126

  • 2011-11-14: 发布 FST-01 PCB 设计版本 1.0

  • 2012-07-10: 提交到 Propagete

  • 2012-08-??: 下单生产

  • 2012-09-27: 第一批生产完成

    • 第一批中，XTAL 更换为具有 20pF 负载电容的型号。（由于零件的可用性。）

      • 第一批中，MCU 的 Flash ROM 内容为 Gnuk 1.0.1，并且受保护。

  • 2012-10-08: 在 Seeed Bazaar 开始销售

  • 2015-04-01: 在 FSF Shop 开始销售，预装 NeuG：http://shop.fsf.org/product/usb/

自由（如自由）板设计​

Fst-01-schematic.png

该板设计以 KiCAD 格式提供。请访问 http://git.gniibe.org/gitweb?p=gnuk/fst-01.git。

原理图设计采用 Creative Commons Attribution 3.0 Unported License (CC BY 3.0) 分发。

PCB 设计采用 Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License (CC BY-SA 3.0) 分发。

FST-01 的物料清单 (BOM)​

FST-01 的物料清单 (BoM)
部件编号名称详情封装制造商分销商分销商参考
C1电容27pFC0402
C2电容27pFC0402
C3电容0.1uFC0402
C4电容0.1uFC0402
C5电容0.1uFC0402
C6电容0.1uFC0402
C7电容0.1uFC0402
C8电容4.7uFC0603
C9电容0.01uFC0402
C10电容4.7uFC0603
C11电容0.1uFC0402
R1电阻510RR0402
D1LED蓝色LED0603
J1连接器USB 2.0, 1002-015-01001USB 插头 A 型CNC TechDigikey1175-1020-ND
U1MCUSTM32F103TBU6QFN36STMicroelectronicsAVNETSTM32F103TBU6
U2LDO 电压调节器CAT6217-330TDGT3 +3.3VTSOT23-5ON SemiconductorMouser698-CAT6217330TD-G
U3USB 终端器NUF2221W1SOT363ON SemiconductorDigikeyNUF2221W1T2GOSTR-ND
U4SPI 闪存SST25VF032B-80-4I-QAE-TWSON8Silicon Storage TechnologyDigikeySST25VF032B-80-4I-QAE-T-ND
X1晶振ABM8G-12.000MHZ-18-D2Y-T3.2mmx2.5mmAbracon CorporationDigikey535-10261-2-ND
外壳P1A-120704U 白色1.2 x .71 x .40 英寸New Age Enclosures

FST-01 的组件​

  • STM32F103TB

  • SPI 闪存 (32Mbit)

  • USB 终端器

  • LDO 调节器 (3.3V)

  • 12MHz XTAL CL=18pF

  • LED

  • GND/SWDIO/SWDCLK 的 SWD 端口

  • VDD/GND/Port0/Port1 的扩展端口

  • USB 插头 A 型

STM32F103TB

MCU 是由 STMicroelectronics 基于 Cortex-M3 的 ARM 微控制器。运行频率为 72MHz，拥有 128KB 的闪存 ROM 和 20KB 的 RAM。

SPI 闪存

机密数据应存储在 MCU 的闪存中，但非机密数据（如公钥环的备份）可以存储在 SPI 闪存中。

我们使用 SST25VF032B（32Mbit = 4MB）。

USB 终端器

我们使用 NUF2221W1 USB 上游终端器。

这是因为它具有静电放电保护功能。与两个电容和两个电阻相比，它的占用空间更小。

LDO 调节器

我们使用 CAT6217-330 作为 3.3V 调节器（从 5V 转换）。150mA 的电流足够使用。

XTAL 12MHz CL=18pF

我们使用 12MHz XTAL CL=18pF。

这是因为我们可以找到占用空间更小的 12MHz XTAL（相比 8MHz）。

LED

我们使用 LED 来显示状态。

SWD 端口

SWD 端口用于将固件安装到 MCU 的闪存 ROM 中。

VDD/GND/Port0/Port1 的扩展端口

我们决定使用两个 I/O 引脚。（一个 I/O 引脚对于极简设计来说仍然不够。）

使用两个 I/O 引脚，可以实现：

  • 串行通信的 TX 和 RX
  • 触摸传感器的驱动和输入
  • 控制其他 MCU 的 SWD 端口

USB 插头 A 型

FST-01 的使用方式是直接连接到 USB 端口，就像 USB 闪存驱动器一样。

电路和元件可能的更改​

LDO 稳压器

MCP1700T-330 可以作为替代品（电气特性似乎较差，但适用于更高电流的情况）。在这种情况下，我们需要稍微修改电路。

晶体振荡器（XTAL）

可以直接将 XTAL 替换为 12MHz XTAL，CL=20pF。
此更改在设计的容限范围内。

如果从一开始就进行更换，最好同时将 C1 和 C2 替换为 33pF。

请参阅 维基百科关于负载电容的解释。

屏蔽地与信号地

FST-01 设计为直接插入 USB 端口使用。
如果不是直接使用，而是通过延长线连接，最好通过电阻（如果需要，也可以加电容）将屏蔽地和信号地连接起来。

参考链接：
http://electronics.stackexchange.com/questions/4515/how-to-connect-usb-connector-shield

USB_EN

USB_EN 并非必需，但 NUF2221W1 的第 5 引脚可以直接连接到 3.3V（Vdd）。

在许多使用 STM32F103 的电路板设计中，我们可以看到类似的连接方式，但由于可以通过软件控制 USB D+ 为 0V，因此 USB_EN 并不需要。

默认无 SPI 闪存

闪存的容量有些过小，实用性不高，因此可以作为特殊用户的选项，默认情况下不安装芯片也可以。

PCB 图片​

PCB 图片由 prettygerbv 生成。

FST-01 工程原型​

FST-01-Prototype-PCB.jpg

感谢 Fusion PCB 服务，我们制作了 FST-01 工程原型的 PCB。

PCB 组装由 User:Gniibe 手工完成。详情请参阅 我的文章。

测试计划概要​

  1. 检查 MCU ID
  2. 写入 MCU 的闪存 ROM
  3. 检查 LED 闪烁
  4. 检查 SPI 闪存 ROM 访问
  5. 运行使用 USB 的应用程序并检查是否正常工作（Hub 分配地址）
    1. 上电（或复位）时，LED 发光。
    2. FST-01 应用程序等待 USB Hub 分配 USB 地址。（Hub 检测设备并分配地址需要几秒钟。）
    3. USB 地址分配完成后，FST-01 应用程序进入循环：
      • 等待 5 秒
      • 闪烁 LED（发光 25ms，熄灭 200ms）。

技术支持与产品讨论​

感谢您选择我们的产品！我们致力于为您提供各种支持，确保您使用我们的产品时体验顺畅。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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