STMicroelectronics STEVAL-FSM01M1數字I/O擴展板是一款安全的雙通道數字I/O擴展板，與STM32 Nucleo兼容。該板采用系統架構，利用STMicro長期積累的過往經驗設計數字I/O應用，以求達到最高等級穩健性，滿足工廠自動化和功能安全等最具挑戰性的工業環境對運行可靠性的要求。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics STEVAL-FSM01M1數字IO擴展板數據手冊.pdf

大多數標準Nucleo擴展板通常通過ARDUINO? Uno V3連接器插入STM32 Nucleo 板頂部。STMicro STEVAL-FSM01M1數字I/O擴展板采用板載ST morpho擴展排針，為連接在頂部的Nucleo提供基礎。管理STEVAL-FSM01M1運行的微控制器引腳和外設，與最終連接到系統的其他X-NUCLEO板操作的引腳和外設進行物理分離。

可將額外擴展板輕松添加到堆棧中，以擴展系統功能，而無需重疊使用的微控制器資源。STM32固件包STSW-FSM01與NUCLEO-F401RE兼容，可輕松調整以在任何其他STM32 Nucleo平臺上運行。

特性

針對高穩健性和安全性進行了優化的系統設計
完全靈活，用于測試和深入評估板載IC
工作電壓范圍：8V至30V（可選高達60V）
數字輸出電流額定值：2A (OUT1) 和0.5A (OUT2)
雙通道數字輸入，兼容IEC 61131-2 type 1和3
嵌入式冗余，包括級聯高側開關拓撲
IC特性的運行時間控制（截止限制和測試脈沖生成）
板載ADC支持實時狀態監測和系統完整性驗證
每個I/O通道的狀態和診斷LED
2x額外LED，用于用戶定義的指示
板載1kV~~RMS~~電流隔離
主動電源電壓反向極性保護
兼容STM32 Nucleo開發板
固件包與NUCLEO-F401RE兼容
符合CE標準和RoHS指令

框圖

過程接口連接器和測試點

STEVAL-FSM01M1數字IO擴展板技術解析與應用實踐

一、產品概述與核心特性

?STEVAL-FSM01M1?是意法半導體推出的先進雙通道數字I/O擴展模塊，專為工業自動化安全應用設計。該評估板兼容STM32 Nucleo生態系統，具有以下突出特點：

核心特性

?寬工作電壓范圍?：8-30V（可擴展至60V）
?雙通道數字輸出?：OUT1通道2A，OUT2通道0.5A
?雙通道數字輸入?：兼容IEC 61131-2 Type 1和3標準
?集成安全保護?：過流/過溫保護、快速去磁功能
?實時監測能力?：集成12位ADC用于系統狀態監控
?1kVRMS電氣隔離?：確保信號完整性

二、系統架構設計

2.1 硬件組成架構

該模塊采用分層式硬件設計，主要包含五個核心部分：

?數字接口與電氣隔離?
- 通過ST morpho擴展接頭CN7和CN10提供連接
- 采用STISO621雙通道數字隔離器，支持100Mbps傳輸速率
- 數字側最大供電電壓5V，通過"3V3"引腳供電
?數字輸入部分?
- 基于CLT03-2Q3自供電數字輸入電流限制器
- 集成測試脈沖發生器，支持運行時IC完整性驗證
?數字輸出部分?
- 采用冗余安全設計：P溝道MOSFET STL42P6LLF6串聯高側開關（IPS160HF/IPS161HF）
- OUT1通道額定電流0.5A，OUT2通道2A
?電源管理與保護?
- L7983開關降壓調節器+LK220低噪聲LDO的組合方案
- STL42P6LLF6 MOSFET提供反極性保護
?系統控制與狀態監測?
- ADC120 12位/1Msps模數轉換器
- 每個輸出通道獨立診斷功能