【探索发现STM32 F3系列】利用STM32F3的DSP增强计算实现姿态检测

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zt1234 发布时间：2012-12-20 04:41

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近年来，STM32单片机以集成度高、功能强大而得到广泛应用，在众多CORTEX M系列的ARM芯片中脱颖而出，成为没有操作系统的应用的热点芯片。我们之前的姿态检测应用中采用了STM32F103RET6芯片，利用其I2C和SPI总线与陀螺仪和加速度传感器组成惯性测量系统，再利用其内嵌的USB接口与上位机通信。目前实现的功能是STM32F103与传感器接口后获取数据直接上传到计算机，计算机在MATLAB环境中利用卡尔曼滤波算法进行姿态检测，算法运行良好，但不能摆脱计算机而实现嵌入式，采用更高端的芯片又失去模块的体积优势。注意到STM32F3系列内部具有DSP功能，适合数值计算，并与STM32F1引脚兼容，恰逢EEFOCUS举办STM32F3的试用申请活动，特以申请。
(1)、从F1、F2到F4系列，对这些系列的产品认知看法，以及在个人的产品应用中，产生的不同系列间的功能对比。
整体印象中，STM32F103以USB接口而著名，STM32F107以USB和ETRHERNET为特长。而STM32F0系列貌似可以代替原来的51等单片机啦。现在单片机的种类很多，AVR的特点是RISC并且有AVRUSB，MSP430是低功耗还有利尔达的推广，PIC近几年动静不大，当年是IO口的驱动能力最强的，51虽然性能差点，但入门简单仍然是大学学习的重点。可以把智能器件分成几个层次，在单片机及微处理器中，以51/AVR/MSP/PIC等为基础，约10元以下，他们只需要C语言就可以，硬件资源包括GPIO/ADC一般是10bit以下/通信/定时器等。以STM32F107/LPC1788/AVRX32等为中等约100元以下，他们可以增加了USB/ETHERNET，软件就有网络协议和USB协议。用过M3的STM32F103,，能跑72MHz，FLASH和SRAM可选容量，时钟、复位和电源管理，低功耗，2个12位模数转换器，7通道DMA控制器，定时器、ADC、SPI、I2C和USART，支持串行线调试(SWD)和JTAG接口。而已ARM9/ARM11等为高端应用，他们约几百元吧，就要有LINUX/WINCE/ANDROID的应用啦，实际上这个层次主要是软件啦。应该根据不同的应用选用不同的器件。
(2)、对STM32 F3新产品的认知和看法（客观公正，进行负面抨击者将被删除申请并取消活动资格）
ARM的经营策略使其扩展影响，他把IP核授权给多家公司，生产的众多器件都冠以ARM核无形中就是给ARM做广告了。他有A/R/M三种系列的IP核，M就是低功耗低价值的。从M0开始现在都到M4啦，CORTEX要比原来的ARM7TDMI强啊。M0好像要取代51。STM32 F3系列为M4内核了，整合了带有DSP 与FPU 指令、还有模拟外设，快速12位5 MSPS 和精密16位sigma-delta ADC、可编程增益放大器（4档增益、精确度为1%）、快速50 ns 比较器和工作频率为144 MHz 的多功能时钟控制单元实现了嵌入式DSC 设计创新，从而实现了最佳集成。这些硬件资源可以简化前端设计啊，比如利用放大器直接做传感器接口，还有高精度ADC，做一般仪表基本不用外加电路啦，有点PSOC的感觉啊，现在的模拟与数字混合是个趋势啊。特别是有电池供电正符合我的需要。
(3)、对STM32 F3系列的新品提出切实的问题和建议。
里面有DSP资源，那常规的算法是否有软件支持。比如经典的FFT运算、矩阵运算等。STM32F3的DISCOVERY具有MEMS的9自由度传感器，这些传感器若只用于一般的逻辑监测就没有意义啦，没有发挥智能作用，应当与惯性导航理论结合起来，结合的话一般需要复杂的数字运算，希望在开发环境中提供矩阵运算的支持。
(4)、基于对STM32F3探索套件的认识和掌握，提出对套件板卡的学习或项目使用计划。
今年参加了INEMO竞赛取得好成绩。使用的传感器和STM32F103是分离的，体积比较大，携带不方便，没有DSP的支持，最终性能还需要提高。知道STM32F3的DISCOVERY后可以满足这个需要啊。首先他有DSP资源，可以把扩展卡尔曼滤波等原来在上位机的算法放到单片机里面，另外这个板子的CPU和传感器是集成的，体积小，离我最终的目标更近一步啦，还能用电池供电，简直酷毙啦。我要申请，我要应用，我要申请专利，我要创造价值，我要为人类做贡献。。。。。。
(5)、附件分项：在官方给定的资料、例程之外，还可以探索出STM32F3系列的哪些新功能、应用？
stm32f3的discovery除了学习STM32F3系列本身的单片机功能外，主要是有9自由度传感器啊，可以做姿态监测、定位
体感游戏等等，尽情施展你的创新才华的平台。