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【经验分享】STM32F0单片机快速入门一: ARM架构与STM32F0

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STMCU小助手 发布时间:2021-11-22 21:03
1.ARM架构简单介绍
& U1 Q: {9 J. }# g( G' i& O
# Z. d3 e* ^: U1 v; n, y0 |市场上成百上千种的 ARM 芯片,如果我们去看它们的内核,却只有不多的几种。
$ v: D* @5 y+ g1 P& u. o- i
. w  t! R! i9 s, d从时间上来看,从1985年设计的 26 位地址总线的 ARMv1, 到 ARMv2, 一直发展到最近支持64位地址总线的 ARMv8。
3 W; Y/ K; I' t! a: B' B6 W9 A; v3 Z3 W0 e1 _5 a- H
最近这几年,在每一代 ARMvx 核心的基础上,根据不同的应用场景,又做了扩充或裁剪,形成三大架构:
3 @: x2 H  P& _  z7 k2 T/ I6 _" D
2 D2 r2 A" l" e% J" u/ C/ E& XA(Applications) 高性能,一般需要运行Linux等操作系统。# V& U+ G" d& ^# w& }! G( w

9 q" X/ \- M- W6 B" b& b0 \+ `, k: rR(Real-time) 需要实时处理的系统,一般应用与网络处理器,嵌入式控制系统。0 R+ ^' ~2 [$ m* ?6 e+ T

3 J% H) c, @, u: v/ g6 Z- zM(Microcontroller) 小体积,低功耗,一般应用于嵌入式系统。7 L# F9 N/ `7 A, C) Q- Z- W* _

; G0 n9 G6 y, qARMv1 - ARMv5 已经成为历史了。我们对最新的 ARMv6 - ARMv8 做一个简要区分:. D" g, [1 e0 f% a  r" o
/ j2 l; u" {2 `  C" s( B' D" [$ _
ARMv8-A  P+ j/ t% I/ a0 v

: ]) M% P3 n5 H. h( ^( C0 g$ i高性能,支持64位指令集,同时兼容以前的32/16位指令集。针对安全应用引入Trustzone。
5 O$ W6 @3 I" x7 {! v
7 T* B, Q* p+ y) `5 ?8 T  i1 D典型芯片如华为的麒麟系列,Kirin990 内部集成了4颗 Cortex-A76,4颗 Cortex-A55,每一颗频率都可以跑到 2GHz以上。同样高通的骁龙865也是集成8颗 ARMv8-A 架构的内核。
" k$ W0 N, O2 \2 Y6 w$ N. d5 G0 |/ u1 \) B6 Z  B$ i( L5 o4 ^
ARMv8-M
# Y* w+ y0 c8 n- d9 j- B2 Q
* b6 A" h7 v: a8 H# J! p. L9 V: V针对嵌入式应用,支持32位指令集,兼容以前指令集。引入Trustzone。加解密运算通过硬件加速。4 w  o: \2 Q# W7 |
" g% o& J& a5 T' e' b5 j& f
典型芯片如 STM32L552 (Cortex-M33 内核)。主频可以跑到 110 MHz。8 @8 d  i6 A: R  ~+ a: c

4 y* ?1 K# t$ c5 r$ D7 xARMv7-A2 b$ D: Z7 k7 j7 w. _: N
  ]/ n, [) I- f* ?( Q% `4 G; u
支持 arm 和 Thumb 指令集,支持虚拟地址存储管理(Virtual Address Support in the Memory Management Unit)。跑 Linux 这类操作系统一般需要 MMU。这种架构主要面向复杂应用。1 [/ \, J  t; K

) Q  c% R- f7 d% E: E典型芯片如 STM32MP151 (Cortex-A7 内核) 。主频可以跑到 650 MHz。
6 J& _. M' q  W9 N; C0 i9 F
6 [1 O; G/ j# r9 bARMv7-R, i3 k. k# ]$ q. _& H, t
8 W9 r! T$ \/ r- H0 `
支持 ARM 和 Thumb 指令集,但不支持虚拟地址管理。$ l0 i+ w5 _, d8 _
  P* }8 k6 l- f3 @1 J# n- K
典型芯片如 RM41L232 (Cortex-R4 内核)。主频可以跑到 80 MHz。: I/ j9 p. G+ R- \- z
/ }1 h% X/ ^/ c% ]; ^- K
ARMv7-M8 R5 ^2 D  N" d; \  x' v8 m/ j

. X& {# N, S- Y( i7 e只支持 Thumb 指令集。简化的流水线,更快的中断响应,针对嵌入式应用。/ W' Y( P# u9 R7 S! N

* x- w7 n# Q6 f  S典型芯片如 STM32F103 (Cortex-M3 内核)。主频可以跑到72MHz。% [$ u3 _1 f( ]0 A$ f3 O4 Z

0 y4 e: R5 U8 B4 A3 xARMv6-M
4 I# y7 ^( j- {3 }* W; v5 ^' Y3 [+ q4 C* N. y
ARMv6-M 是 ARMv7-M 的一个子集。架构做了进一步简化,但是保持和 ARMv7-M 兼容。
$ @  t$ e1 c( o  I% V' ~* d% b" B* K3 O0 {9 ~4 x7 U0 t
典型芯片如 STM32F030 (Cortex-M0 内核)。主频可以跑到48MHz。
4 o6 m8 ~0 ]% B7 P9 [7 ~6 i$ f- Q! S- `6 ^. J# J# Y
ARMv5 及以前版本
; F( Z$ q/ ^, F9 E9 L
# U! A6 g7 j& y- \' u早期架构,已不推荐使用。9 g6 {, O1 j+ @3 B, U6 t9 t
* h2 J& K2 H5 x- T
典型芯片:2 |" ?, r3 @' ^  ~" [

7 p, U! U+ J0 C* h4 ~5 p8 j$ b6 bARM926 (ARMv5)
9 g3 r8 _& e* f) _( q3 C
3 J  P: h! f! {; YARM7TDMI (ARMv4)
: _& E0 T/ M" n) K4 j/ m" t. y2 H8 f% j# A
2.STM32F030芯片简介" @# x3 \( p! B8 W1 o

! [6 }. L5 E' N) K# v+ k3 gSTM32F030 的内核,采用了 ARMv6-M 架构的 Cortex-M0。这个系列提供了从 16K Flash, 4K RAM, TSSOP20 封装,到 256K Flash, 32K RAM, LQFP64封装的多种选择。
- v, w+ ?# d' ]( c9 ~, G
) r/ @! j5 f& C# P同时这颗芯片集成了最常用的 UART,I2C, USART, ADC 等模块。在掌握了它的开发方法后,很容易拓展到其它的芯片。; {! q" D9 _) q

/ Y5 N& t, t$ m% H8 d! T- ~+ E3.开发版
' d9 Z6 L  N8 m( y
. h. X5 |/ R7 I- ~% A1 g1 y硬件可以选用官方的 NUCLEO-F030R8. C* o* i6 f" T

" a1 ?) w5 P: }! N0 j$ k
20200123175508597.jpg

: T6 s% d- Z/ A# f$ ~6 D$ O- P& A2 R# B* j2 @5 S' M( N2 T
如图,这个板子由两部分组成。上半部分是一个集成的下载调试工具 ST-LINK/V2,下半部分板子带一颗 STM32F030R8T6,简单的 32k 晶振,两个按键和一个LED 指示灯。它把所有的引脚都用排针引了出来,可以方便用户扩展电路做评估。
. b* v; @; B6 ?, n, m! [
0 J. R" P3 H( A2 a/ _5 G, S上半部分的调试器部分可以从板子上切割下来单独使用,调试用户做的板子。用户也可以从网上单独购买 ST-LINK/V2调试器。
6 K, z) {) k- {+ J- I
# f. S8 {6 e' w2 z4.集成开发环境(IDE). e; t; u; a4 T; C' O. H1 P

# {. e( Q3 w0 n, Y& d' R0 F3 B, N% ^对于 STM32F0/L0/G0, 在 ST 的官方网站上可以下载到正版免费的 Keil。
6 }6 Q! `: u4 g- _0 ^; V/ B/ Z9 ]7 v4 H* @' s" p1 N
Arm Keil MDK for STM32F0, STM32L0 and STM32G0
. s& u1 Y* N5 d! ~+ T
1 K$ p! E' ^, _" ?这个版本没有时间限制,但是代码有 32K 的限制,对一般应用来说也够了。! ]  W0 }1 I2 S' V! f

. q7 A' u; P% U& h
20200123175503310.jpg
8 }0 o  P0 G) p' A8 \

2 }' k; ~4 e4 `- Q( P5.软件代码" ?: s% k5 r- i
6 p: [* I# M' S* s" E
ST早期的代码都是基于 Standard Peripheral Library,最近ST的软件逐渐统一于 STMCube。它对软件进行了更科学的分层管理,更易于在不同的平台间移植。可以极大的缩短开发时间。如果是新项目,可以从 STMCube 入手。以前的软件库将逐渐淘汰。+ n+ F9 N- p/ ?' M. K4 m, S/ n2 T
- \& z4 \! K0 @7 _, T" h
对于STM32F030来说,对应的是 STM32CubeF0,在官网可以直接下载:
2 z) |7 u" z1 V6 [4 g% F  [8 d6 x$ a3 ?7 H/ n8 K
20200123175511938.jpg
/ w) t% b; Q8 `( j4 C( @' s
& c9 c5 ]) o' d) E6 f

! ?5 j- v0 ~: w: a" ~+ w$ C* t9 \% A! N9 P3 H4 [
收藏 评论2 发布时间:2021-11-22 21:03

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2个回答
landeng 回答时间:2021-11-23 09:48:16

感谢分享,学习了,期待更深入的:)

STM1024 回答时间:2021-11-23 10:55:19

感谢分享~~~

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