Cortex-M内核微控制器高性能之王STM32F413测评

“STM32F4系列单片机(MCU)采用了意法半导体的NVM工艺和ART加速器TM,在180MHz的工作频率下通过闪存执行指令时可实现225DMIPS/608 CoreMark的性能，是迄今所有基于Cortex-M内核的控制器产品所达到的最高性能得分。”这是意法官网对STM32F4系列MCU的评价。

它有三个级别：

1）        高级系列 ，180 MHz CPU/225 DMIPS，高达2MB的双区闪存，带SDRAM控制器和 Chrom-ART加速器。

2）        基础级系列

3）        入门级系列，基于最低成本考虑的 STM32F4系列。

STM32f413/423为入门级产品，采用意法半导体90 nm工艺，使用ART加速器和动态功耗调整功能，从Flash存储器执行指令，运行模式下可实现低至112µA/MHz的电流消耗。 停机模式下，功耗低至18 µA。

今天有幸拿到ST Nucleo的入门级STM32F413开发板Nucleo-144，就由我带您来先睹为快！

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1-1        Demo板正面

板子沿用ST Nucleo系列的精简包装，清晰的芯片特性，背面贴心的入门使用简介。

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1-2        Demo板反面

这和STM32F412开发板简直就是双胞胎，来看看都有哪些资源吧！

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1-3        Nucleo-144正面

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1-4        Nucleo-144正面

板子由两部分组成：

1）        ST-LINK/V2-1调试

ü          板载SWD接口方便编译和调试，并可以通过跳线帽来选择模式， 变成标准的ST-LINK/V2-1。

ü          USB多功能接口，集虚拟串口，大容量存储和调试三种功能于一身。

2）        STM32微处理器板

ü          丰富的外部扩展口

USB OTG 或全速设备的Micro-AB接口

IEEE-802.3-2002网络接口

3个用户LED灯，两个按键：用户和复位

GPIO引脚接口，兼容arduino接口

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1-5 GPIO扩展口

ü          核心处理器STM32F413ZH

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1-6  LQFP144封装STM32F413ZH

板载意法半导体公司STM32F4系列的413ZH，它是一款ARM Cortex-M432位RISC指令内核CPU, 工作频率100 MHz，集成了 1.5 MByte Flash,320K字节SRAM,ART Accelerator加速器, DFSDM，并搭载FPU(浮点运算单元)与DSP(数字信号处理)。

在过去，SOC（系统单芯片）才会有所谓的DSP与FPU这类硬体加速器，其主要的功能大多负责影像或音讯处理的工作。DSP可利用乘法/累加（MAC）指令、饱和、舍入和位元操作来执行多种数学运算─ 这些都是快速傅立叶转换（FFT）和有限脉冲响应（FIR）等高效过滤器开发所需的基本功能。ST（意法半导体）资深产品行销经理杨正廉则是谈到，针对讯号处理、数值运算与对应到各种应用的演算法，DSP与FPU某程度上，是相辅相成的角色，很难被加以拆分。

在DSP设计中有些必须使用组合语言的作法才能完成，而MCU的开发则使用C语言撰写。ARM就是采用C语言的方式，来统一DSP、FPU的撰写，解决了过去组合语言所造成的困扰。

随着技术的进步，MCU在32位架构也日趋成熟，开始沿用SOC的部份功能，进一步拓展了其应用范围。下图就是STM32F413的内部构成。

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1-7 STM32F413内部构成

内核架构更加优化，资源集成度更高，还提供了丰富通讯接口资源。

Ø   10x USART，速率可高达12.5 Mbit/s, 4路USART/6路UART, 支持LIN,IrDA,模式控制，ISO7816接口

Ø   5x SPI（与I²S复用 ），速率高达50 Mbit/s

Ø   4x I²C，高达1Mbps, （SMBus系统管理总线/PMBus数字电源管理协议）,两线式接口方式,为简单系统和电源管理芯片的通讯管理提供了方便,快捷,稳定接口

Ø   3x CAN（2.0B有效）

Ø   所有封装都带1个SDIO，频率高达48MHz, 支持SD/MMC/eMMC

Ø   1x 全速USB2.0 OTG

Ø   2x 全双工I²S，最高32-bit/192 kHz

Ø   3x 单工I²S，最高32-bit/192 kHz

Ø   2x 数字滤波器，用于∑Δ调制器

Ø   6x PDM接口，支持立体声麦克风

Ø    1路SAI（Serial Audio interface串行音频接口）,音频从8kHz到192kHz,并可通过DMA设置成主模式或从模式

Ø   2x 12位ADC，速度高达2.4 MSPS

Ø   14x 16和32位定时器，频率高达100 MHz, 两路看门狗时钟

Ø   支持8080/6800模式LCD 并行接口

Ø   支持串口调试SWD&JTAG

Ø   具有中断功能I/O口，最多可达114个，且兼容5V IO口，方便了硬件驱动。109个频率高达100MHz的IO口。

Ø   多达24路的通讯接口

Ø   1x 在停机模式下的低功耗定时器

Ø   真随机数发生器

Ø    唯一的96位ID码，为设备的安全和管理提供了方便

百闻不如一见，现在我们将开发板上电，如视频开机程序测试。

2、软件

意法半导体公司为为每颗芯片的开发提供 了齐全的资料库，例程源码，也有方便的开发环境。

²     ARM® Keil®: MDK-ARM(a)

²      IAR™: EWARM(a)

²      GCC-based IDEs (free AC6: SW4STM32, AtollicTrueSTUDIO®(a)andothers)

²    ARM® mbed™ online

我习惯上用Keil+STM32CubeMX组合的开发，在st的官网上查找STM32CubeMX,下载最新的版本,安装。

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安装程序，一路Next下去，就OK了。

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下面连接开发板到PC接口，双击CubeMX软件，选择File->new project，选择对应的芯片型号，界面如下所示：

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These features make the STM32F413xG/Hmicrocontrollers suitable for a wide range of applications:

• Motor drive and application control

• Medical equipment

• Industrial applications: PLC, inverters,circuit breakers

• Printers, and scanners

• Alarm systems, video intercom, and HVAC

• Home audio appliances

• Mobile phone sensor hub

• Wearable devices

• Connected objects

• Wifi modules

除了开发板中的LQFP144封装，还有更多。

谢谢分享！！！

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谢谢分享，3Q