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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
* C' e' {# U6 d- U6 p0 D% o+ k1 k6 `3 @1 H
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。
) a3 w- I9 N) \2 l) E6 J1 K8 D" |) m! y6 e; k, g- I$ v5 W
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。( I# C( C2 J- A1 m& Q3 s" v* B7 b
" x+ o& m* `6 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:
* w2 i2 }& ^5 Z0 I8 T7 s
5 z. G# Z( }" D7 tA(Applications) 高性能,一般需要运行Linux等操作系统。! S$ |- N4 ]4 R

5 e( t( E: c! S7 ^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。: n0 }- m8 A/ H
2 F1 s( ?; P; R' h+ C. c
M(Microcontroller) 小体积,低功耗,一般应用于嵌入式系统。& N2 j4 u8 w1 M; K7 C5 S
  Q: Z7 u( E  I! T+ V
ARMv1 - ARMv5 已经成为历史了。我们对最新的 ARMv6 - ARMv8 做一个简要区分:
! m$ I8 N3 P0 S# n3 a
/ G  f* C9 Z+ E/ uARMv8-A
2 {. c; A4 Q% _" n5 k
1 [" p$ s; u* `- p1 P5 x% X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。
" `: c# A% G$ ^2 u( y0 D; d! G; V$ E, ?$ @+ T( ?- S- t) c
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。- U2 p+ K9 L; ?  Y4 i

2 u( y7 s2 K- q! |ARMv8-M$ v6 B, c% u* v9 b. n
( m1 Y' ?% N" |% Y
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。6 A6 g" y% g  f+ o2 M
% A8 i; ?& N' R; Z' s9 K+ c
典型芯片如 STM32L552 (Cortex-M33 内核)。主频可以跑到 110 MHz。
+ F9 z4 q+ j& e* t: k$ F
) T2 x: m0 J! A% h9 k9 K) `" ?ARMv7-A
& j7 A0 Y. d( Y* A* [/ g3 W1 T' ?; M# r( D5 r8 c+ \
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。3 v* o9 g: J. X7 d9 D0 V

  i" k; j, c4 X6 j5 b" L典型芯片如 STM32MP151 (Cortex-A7 内核) 。主频可以跑到 650 MHz。+ z0 N# t) O2 `9 |7 L

+ ?: X. [& t. S1 N) w8 F; h$ zARMv7-R, T# P: K5 }; }( E

; t3 ^/ ~2 k! G. o' ^支持 ARM 和 Thumb 指令集,但不支持虚拟地址管理。
9 L; Y! d5 e6 ?! d" ^( f1 N0 q) G+ b" n& [
典型芯片如 RM41L232 (Cortex-R4 内核)。主频可以跑到 80 MHz。" x. ~0 @' N( x- ?: f
8 E+ Y* _+ w5 s  d# V9 S7 \6 P
ARMv7-M# S' z! n% {9 {, g% i8 x0 ?
. G* k+ `. ~4 M! r1 d
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。$ j9 f1 _' D4 W0 d

! m6 b! E$ E6 a0 b" t典型芯片如 STM32F103 (Cortex-M3 内核)。主频可以跑到72MHz。7 M# J$ N. C, i( ^, d

* p2 O& s: W" @4 c/ }9 M5 ?ARMv6-M
1 f/ \! V& U' y, X0 f4 \% D! g; Z$ ^" X- x
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。) w4 z: t) s/ N: C3 j, \

+ b2 i) r0 x4 V' f# O9 p% E0 i5 C5 S! Z典型芯片如 STM32F030 (Cortex-M0 内核)。主频可以跑到48MHz。
& q& Y5 l" l8 [, D# q  L* t. s& _2 G  \# e/ D# k" M
ARMv5 及以前版本
2 m' e. |* j! H# p1 l0 w/ e9 J
0 X  ^; `" M  }* Z& f8 [. D" y% y3 R早期架构,已不推荐使用。
. ~) b( h# W  y+ ]! \* _- j( F% b% ^. l+ c3 g9 i
典型芯片:2 I7 _& D8 j, J1 L, g

1 d. w/ W6 F7 X' HARM926 (ARMv5)1 z+ i' E$ [* O7 y% d
" L, O+ t) A' l+ l+ h; M
ARM7TDMI (ARMv4)" i7 K! J( f# o% ?+ G- v8 q

& A2 n1 a7 ^; Q- G9 S9 Q+ d0 {5 q2.STM32F030芯片简介
, i) ^* r: M* }5 ?& v# u+ Z3 ?' O& W* t) Y9 ^8 i4 X+ 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。6 N6 ^* e, u, E* j1 w- h* C" l/ M# B

% U$ ?" ~& A' ~4 [# ^. j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。
& z% @. H- r1 g5 v
: Y, K( T& a# s1 v- h. G3.开发版3 f* M* m# F; K0 Q) t; a" D' _

( m4 l3 \6 L8 R, B" x( y7 m硬件可以选用官方的 NUCLEO-F030R89 ~. T8 [& \8 ~6 z2 X

) I  A+ V$ S. H% A/ s9 b3 s% f
20200123175508597.jpg
; g- {, h1 x% |8 r5 ^  Z  D' v
: Q& B/ I; Z7 a: G6 }' {
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。( v3 {- Q- o! d
: w. [4 l* p# W$ u# \9 o/ C% {8 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。
' f! ?, g8 p# k& m' Q+ e4 z, B/ `8 g6 _/ O
4.集成开发环境(IDE)$ R; [6 P1 }2 u. T! Q
  S* F: t% f' v+ M
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 ?. w( n" d* k; O; j

) P9 y, a6 ?; B4 I* `Arm Keil MDK for STM32F0, STM32L0 and STM32G0  g9 R5 {% L2 k6 y
: B8 O" T* s# D% i; J( K: O
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。, k1 {/ C% D# Q4 o1 `
. l5 h3 s% l& o4 D6 Q8 r
20200123175503310.jpg

: P5 o. u! ^3 j; X# n. B
2 z( s2 R/ |- }# {/ O6 }( X2 {7 P5.软件代码# \9 S9 H/ `. n0 k6 R7 [
( w! U0 L, u# K  }( S2 ]. d
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。# _4 e1 z" q% _2 {; |: x3 p9 y( C# M
; v6 _# c- ^& W
对于STM32F030来说,对应的是 STM32CubeF0,在官网可以直接下载:, V9 u9 C% Q: S1 J+ t# h+ g
0 s( {$ A" i5 J& n5 |2 G
20200123175511938.jpg

% w6 U& C  ^% ~$ [. x2 B& w" Z0 o. P  {, U

+ o; P0 b9 M7 C9 w" D0 S2 B" q0 F5 A8 n; [2 z. |$ W, Q; f
赞 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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