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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
! ]* f8 N7 d# ^5 {2 I
  K% [+ q) b) \3 h. R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。
% f% q! m* V3 q% F$ o8 C; N. q0 y" `' q  U
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。% k) l' s9 K& a/ H6 O5 r

, f' o0 i& `4 K3 K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:
0 t, M: ~# ^: B7 |. y3 \9 g) O5 ^2 v$ \# n, r7 j+ C  @
A(Applications) 高性能,一般需要运行Linux等操作系统。3 S& q& R, K# L3 j, B8 F5 [  }
1 Z( ~+ h6 [, Z' n9 w
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。
0 f" Y+ T$ C) f) \* t- K0 b/ w* }
" d4 n* }- g* T0 }" vM(Microcontroller) 小体积,低功耗,一般应用于嵌入式系统。4 h$ |, n: G" z0 w

& ^1 d0 A- c  a+ XARMv1 - ARMv5 已经成为历史了。我们对最新的 ARMv6 - ARMv8 做一个简要区分:
; ?- \5 w+ }6 l; H
& D3 D) ?7 j& M. _9 J. Y9 \2 A6 CARMv8-A
5 d7 z8 ?8 i) ?/ q% c; G; H& N- X3 N' ]/ B8 r
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。. o% c9 \# J# j* {' P$ W( \- d
& g3 X0 R0 o" t0 b% G; [
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。
% \7 f0 f1 q5 j# b! r7 G7 K3 V
) s) w, Q5 L: O9 }ARMv8-M! E  m, U# \! e$ c; u# i

" H" g! N1 w8 i/ H6 j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。
/ Q0 O6 _5 P+ b9 x7 p& U4 q' ]4 w# ?. V# s# I3 T
典型芯片如 STM32L552 (Cortex-M33 内核)。主频可以跑到 110 MHz。( N8 @2 L; f0 O/ p: m; l: i
. U) d: d) R( B8 Y7 |0 c, U8 W& B
ARMv7-A
( R* M" I9 T( k. c9 b% ^2 a+ }$ v' n  T1 M
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。) D( P( e. C' R6 }5 H% Q# y  b/ X: I  R

* j* `2 N, D; W& k, x典型芯片如 STM32MP151 (Cortex-A7 内核) 。主频可以跑到 650 MHz。
6 j( }. B# A( z5 l/ d. _
4 ~, }4 _. {, `; m: Q& pARMv7-R2 ^. R8 ]$ h; E+ V* {/ k

/ Z+ c' f& l. p) l8 g支持 ARM 和 Thumb 指令集,但不支持虚拟地址管理。( S, K% }$ D1 ?% s% p

, c, Q8 R* P/ \7 g) [3 P典型芯片如 RM41L232 (Cortex-R4 内核)。主频可以跑到 80 MHz。
/ f5 v  V2 Y' t# B. \4 ?4 @- W
2 o; ]! B' F' s( e. ^4 wARMv7-M, x8 c* o, G- O& ~  g, Q( P1 ?$ H
1 ?6 G8 x0 S" O1 G0 t6 w, \2 Y
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。8 [( m0 J/ N! N( w. `, ^  `; u
% k/ b; e! W) A; a
典型芯片如 STM32F103 (Cortex-M3 内核)。主频可以跑到72MHz。
5 s& r# F/ [) }( r0 J3 s, R" T& J! W6 ?) u- A3 A: @! x8 X) @% E+ w
ARMv6-M
$ L5 s0 ~8 U1 O+ V- k
: A. G0 \; x; m" k+ A; wARMv6-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。
) o% s3 R7 l( `% T, B. D; L
7 m* y! g2 s$ x$ \5 r7 S典型芯片如 STM32F030 (Cortex-M0 内核)。主频可以跑到48MHz。
' D  {7 N1 q7 _6 O' D4 x6 W7 {0 O, q! {+ I: ~4 E4 z
ARMv5 及以前版本6 V0 ~) D3 _7 H7 z6 k/ i4 N
+ O% t( K0 V. n3 o0 k6 @
早期架构,已不推荐使用。
( j5 M7 l( C) h( \9 X& t: ?/ C& J' s; z+ Q) B
典型芯片:7 o3 a& E: k5 ?$ e5 m  g, R1 M9 h6 O

+ o9 I, F+ g; L0 w: p7 y- q$ ZARM926 (ARMv5)" p, I6 [. G! C1 O

1 H: m3 |% q& G7 v4 X- e* i# TARM7TDMI (ARMv4)- t8 L+ W. j4 }  W3 s% K0 D0 R" t

4 P& W2 Q! @6 ^3 S; y7 }! M2.STM32F030芯片简介) _4 d1 O  `* F1 \  ^

; j  K. j% W% g/ L& F& J* z: [( cSTM32F030 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。
: p5 q5 v8 O5 B4 E: Y7 F% a9 m5 ^4 Z% w* b4 A6 D% f$ l' O6 u
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。
& f! B0 b  D! w0 ]! q
9 B" O% o$ {$ D* r/ T' }$ c3.开发版
; d5 [, }+ D$ n1 s
. {: g0 G4 P# M* _3 n1 E硬件可以选用官方的 NUCLEO-F030R8- k% R7 v8 w/ T) G& Y" p+ g2 R- }/ ?

2 b! a6 A7 _. D1 G8 ^9 p
20200123175508597.jpg
3 h* {3 O, t7 i; M7 |, [9 ]0 j

/ g, w3 W$ w2 K; z/ y) y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。# q! C! Z+ @' z- o! \

; E$ r% s- D0 F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。
& A7 Z+ P1 c* e+ l9 b  S7 Q4 A' }( q& `0 J# }9 W
4.集成开发环境(IDE)
4 ]& K1 [" t8 d0 r! b. q
1 O. F4 D( P3 S+ P5 Z- E& F: b* L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 B/ t9 b) r- v: ~) Y
4 s% l+ K/ T% ~( z2 w- J$ s
Arm Keil MDK for STM32F0, STM32L0 and STM32G0
8 Q8 B7 y, b) T: k6 A
- S) s( J7 k9 }6 z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。$ T6 P: B0 ~4 x7 N4 I! E
" N1 r1 n2 m3 I8 N+ U5 [. q  O
20200123175503310.jpg
; J9 x& z, L9 {% {; B! c

+ v* P$ Q0 l2 @5.软件代码
0 b. T; @( u" B( O+ D+ M
+ z" O3 L) B; k0 z/ A0 U& n& iST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。8 e& ^. {" r8 T. P" T# ^6 {! t

6 u6 }: C/ s) J9 l$ z8 Q对于STM32F030来说,对应的是 STM32CubeF0,在官网可以直接下载:3 \+ _3 C# P" {* @

  w8 v% A3 {/ G) m
20200123175511938.jpg
) q) H$ M, H. e2 w2 P

! `$ z) V5 \, X( ~& h* t
! K, _* u4 g! \3 \4 @2 N" I2 [2 _( C2 T8 x) a: G3 {+ Y
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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