【经验分享】STM32F0单片机快速入门一: ARM架构与STM32F0

STMCU小助手 · 2021-11-22T13:03:00+00:00

1.ARM架构简单介绍 8 J9 Y' E4 a1 z5 |% C4 O 0 X* F0 V3 D0 f- p u3 O1 X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。 Z) j' D$ j' t3 u/ U% y + T: v5 c) e1 w5 W g6 q3 F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。 . ?- [ |5 x5 g: B6 \+ ]: }7 c# ~ c3 t o, s0 W: G' e 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：# ~9 L7 `6 R, T# x) h( D 5 c( z) V' L: s7 M' ?A(Applications) 高性能，一般需要运行Linux等操作系统。 , a7 j) Q: k4 U. U$ p& j3 X8 B( ^( I R(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。 ! E3 s3 Y; ^. {0 w3 ?& ~5 ~+ D, L8 V0 W0 Z M(Microcontroller) 小体积，低功耗，一般应用于嵌入式系统。3 H# a( ^9 ^5 P) X& j& @ 0 x& i6 J) Q; g' j# tARMv1 - ARMv5 已经成为历史了。我们对最新的 ARMv6 - ARMv8 做一个简要区分： 4 m7 Q& B# V' Z) S3 v 4 ]4 @# |$ n/ h8 ?( \7 B1 \ARMv8-A: R7 u& {, U' k; \# Z: Q ) v. S4 N) \3 f- a2 ]6 u 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。 6 p! \* N P; `: W% A 6 k5 O% r2 |9 S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。" W0 |- D4 \, S ; L9 V5 W& |8 l2 M; Q+ Z) JARMv8-M# ^2 o2 }2 T5 A O8 ~0 V( x j 6 l0 L& S0 J$ O' p6 C q+ F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。* l0 t) Z5 n9 o1 N7 Q: k0 h5 r- w8 ] 8 W/ D+ h& w# X# V典型芯片如 STM32L552 (Cortex-M33 内核)。主频可以跑到 110 MHz。% V5 i5 _8 T0 n# t; ~6 R2 f , V8 |7 e6 l: s. m& e. B) d ARMv7-A- y9 `: n% T8 b4 v2 _ 5 J: _1 y6 ]( \. n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。 5 [4 C' H) K4 {0 G4 x% D2 M* R9 L9 I% Y8 E 典型芯片如 STM32MP151 (Cortex-A7 内核) 。主频可以跑到 650 MHz。/ d9 O2 J5 \6 d: \6 l# M+ x8 j) l ) Z; n/ T! v7 b" D4 w! M0 FARMv7-R 0 {; Z: s: T1 s `! l1 K$ g* {+ P) ]% z8 h1 s* Z+ W 支持 ARM 和 Thumb 指令集，但不支持虚拟地址管理。5 W2 b4 m5 `' M* T* A 1 @& g& G+ j. n3 W) ? j 典型芯片如 RM41L232 (Cortex-R4 内核)。主频可以跑到 80 MHz。 " O7 ~ V0 J7 B1 n* y4 |9 B' S' W7 j9 U5 Z" e; j$ E% G2 F# y" L ARMv7-M& v# g! ~, b+ r, I( r+ _' i 8 c* R; s' w; k; f" F) X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。 , k8 g+ @% a5 H2 W2 f/ y , `$ D1 Q8 l1 l9 C' ~- p& q z/ F典型芯片如 STM32F103 (Cortex-M3 内核)。主频可以跑到72MHz。 : i8 O- c3 s) b+ O" c F( O" E) r) H ARMv6-M1 K( `9 B7 t2 m : l0 @3 T0 T0 \# z% x: _0 O, A: ? 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。$ H) G% ^( u8 B4 q- [6 V 6 _8 L; p7 J+ {- L典型芯片如 STM32F030 (Cortex-M0 内核)。主频可以跑到48MHz。 ) k7 d7 Q$ }# z$ z: v8 _) e5 _4 h0 j' Y8 ] ARMv5 及以前版本( l, ], C" T P7 Z " e7 [4 F1 ~7 I5 i3 u 早期架构，已不推荐使用。 * O) c, U: G! g& [% A9 X- x, |/ }4 M! Y# o" R7 N9 \ 典型芯片： ( Z$ l& s% i. {7 G# `0 H! b * L2 _1 p! T; D C) fARM926 (ARMv5)9 z! X; E; l r9 M 0 x" z9 o/ l9 ~# r- n Z* o5 @' t9 A6 kARM7TDMI (ARMv4) 7 V/ H2 R( D% }$ [. d' m4 _ ' _$ w6 Z3 w2 U4 j5 S7 w% m2.STM32F030芯片简介& r q7 Z$ G! I& j; t& E3 N ^ H J+ K3 d: H STM32F030 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。 3 T/ ^3 x2 O, u2 _( y 6 o( ] s& e7 K+ w$ D4 `$ f j7 e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。8 j. ?1 M4 N8 X, @" r7 G, x ; Y. T% p; @# E. H4 {1 e3.开发版 , C+ U' L0 @5 \0 \$ ]2 `# p. t H, G" y X: Q 硬件可以选用官方的 NUCLEO-F030R8 F5 Q+ X6 m3 e9 S7 d7 E ' Y0 U. x* E% |! d( \$ t( o3 a- L$ g: ? 4 ?3 l3 M4 L* R Y 8 L8 q& R( q J8 w! U 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。 9 L$ r( M# {9 H" w0 q6 S3 F2 B" N. z. [0 c 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。 0 X; ~1 H9 p& }4 H: ], T9 G$ n# {: h1 |/ H6 u 4.集成开发环境(IDE)8 D& C: }9 L4 v v! W8 s8 t # t0 P3 }- j. x+ T对于 STM32F0/L0/G0, 在 ST 的官方网站上可以下载到正版免费的 Keil。 7 Z$ Y4 b) d5 _3 x7 m- F 1 I6 |* r$ i4 Z" J& v6 P. v9 BArm Keil MDK for STM32F0, STM32L0 and STM32G0! q/ Q0 _6 m- z W2 @6 t2 D; }$ R U 7 l+ [, r' G! w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。 2 E% \/ {4 \- u6 c7 w1 |) X i6 A( s4 k& q, s' s" b 9 X a8 r0 [/ _- c: m4 X 5 W# W) B! q' Z& }1 p5.软件代码6 [1 @! a5 K7 r 7 X' W# D1 ]6 ^1 k; i 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。 % V2 o9 S/ m4 z6 g1 l) h0 w: k2 }+ P- e 对于STM32F030来说，对应的是 STM32CubeF0，在官网可以直接下载：& ]. B5 e# B4 {: a* I 6 V0 e, y" i+ N " _6 g: ]0 {4 D/ q& q5 j2 Q' f. p, k 6 b" i$ T/ p2 x% c8 R U6 D: [8 f8 I$ r6 p* R+ B/ L% f 5 `; u; p+ l2 U

【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

技术帖
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文章简介:	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。

1.ARM架构简单介绍

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。

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。

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：

A(Applications) 高性能，一般需要运行Linux等操作系统。

R(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。

M(Microcontroller) 小体积，低功耗，一般应用于嵌入式系统。

ARMv1 - ARMv5 已经成为历史了。我们对最新的 ARMv6 - ARMv8 做一个简要区分：

ARMv8-A

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。

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。

ARMv8-M

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。

典型芯片如 STM32L552 (Cortex-M33 内核)。主频可以跑到 110 MHz。

ARMv7-A

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。

典型芯片如 STM32MP151 (Cortex-A7 内核) 。主频可以跑到 650 MHz。

ARMv7-R

支持 ARM 和 Thumb 指令集，但不支持虚拟地址管理。

典型芯片如 RM41L232 (Cortex-R4 内核)。主频可以跑到 80 MHz。

ARMv7-M

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。

典型芯片如 STM32F103 (Cortex-M3 内核)。主频可以跑到72MHz。

ARMv6-M

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。

典型芯片如 STM32F030 (Cortex-M0 内核)。主频可以跑到48MHz。

ARMv5 及以前版本

早期架构，已不推荐使用。

典型芯片：

ARM926 (ARMv5)

ARM7TDMI (ARMv4)

2.STM32F030芯片简介

STM32F030 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。

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。

3.开发版

硬件可以选用官方的 NUCLEO-F030R8

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。

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。

4.集成开发环境(IDE)

对于 STM32F0/L0/G0, 在 ST 的官方网站上可以下载到正版免费的 Keil。

Arm Keil MDK for STM32F0, STM32L0 and STM32G0

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。

5.软件代码

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。

对于STM32F030来说，对应的是 STM32CubeF0，在官网可以直接下载：