【经验分享】STM32系列单片机的介绍

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STMCU小助手发布时间：2022-4-8 23:21

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文章简介:	STM32系列单片机的介绍

STM32系列芯片是为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex M0, M0+, M3, M4和M7内核，按照内核架构分成不同的产品。其主流的产品有STM32F0、STM32F1和STM32F3；超低功耗产品STM32L0、STM32L1、STM32L4以及STM32L4+；性能产品STM32F2、STM32F4、STM32F7以及STM32H7。在本文中以介绍笔者使用过的两款单片机STM32F103ZET6以及STM32F407IG为主，此外还会介绍常用的STM32F407VET6、STM32F429IGT等单片机。

1、STM32F103ZET6
STM32F103X6是一款中等容量增强型，32位基于ARM核心的微控制器，它主要拥有以下特点：

1、内核：ARM32位CortexTM-M3 CPU，最高72MHz工作频率，单周期乘法和硬件除法;
2、存储器：64K或128K字节闪存成熟存储器，高达20K字节SRAM；
3、时钟、复位和电源管理：23.6V供电和I/O引脚，上电/断电复位、可编程电压监测器，416MHz晶体振荡器，内嵌出厂调校8MHz振荡器，产生CPU时钟的PLL，带校准功能的32KHz RTC振荡器；
4、低功耗：睡眠、停机和待机模式，VBAT为RTC和后备寄存器供电；
5、2个12位A/D转换器（16个输入通道），速度为1us：转换范围0~3.6V，双采样和保持功能，温度传感器；
6、DMA（直接存储器访问）：7通道DMA控制器，支持定时器、ADC、SPI、IIC和USART等外设；
7、多达80个快速I/O口：所有I/O口都可以映射到16个外部中断，几乎所有的端口均可容忍5V的输入信号；
8、调试模式：串行单线调试（SWD）和JTAG接口；
9、多达7个定时器：3个16位定时器每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM/脉冲计数的通道和增量编码器输入，1个16位带死区控制和紧急刹车用于电机控制的PWM高级控制定时器，2个看门狗定时器（独立型和窗口型），24位自减型计数器（系统时间定时器）；
10、多达9个通信接口：2个IIC接口，3个USART接口，2个SPI接口，1个CAN接口，1个USB2.0全速接口；
11、ECOPACK封装

对于STM32F103系列的系统结构如下图中所示，从这样一个内部资源图中可以很清楚地看到芯片内部的各种资源之间的连接关系，它们各自的功能如下：

1、ICode总线：将Cortex-M3内核的指令总线与Flash指令接口相连接，指令预取在这条总线上完成；
2、DCode总线：将Cortex-M3内核的DCode总线与Flash指令接口相连接，用以常量的加载和调试访问；
3、Syetem总线：连接Cortex-M3内核的系统总线（外设总线）到总线矩阵，总线矩阵用以协调内核和DMA之间的访问；
4、DMA总线：将DMA的AHB主控接口与总线矩阵相连，总线矩阵协调CPU的DCode和DMA到SRAM、闪存和外设的访问；
5、总线矩阵：是用来协调内核System总线和DMA主控总线之间的访问仲裁，仲裁使用轮换算法。总线矩阵包含4个驱动部件（DCode、System、DMA1和DMA2总线）以及4个被动部件（Flash接口、PSMC和AHB2APB桥）。AHB外设通过总线矩阵与系统总线相连，允许DMA访问。
6、AHB/APB桥：恋歌AHB/APB桥在AHB和2个APB总线间提供同步连接。APB1操作速度限制为36MHz，APB2不限速（72MHz）。在每一次复位以后，所有除SRAM和Flash以外的外设都将被关闭，使用任意一个外设之前，必须要设置寄存器RCC_AHBENR来打开该外设的时钟。

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通过STM32内部的多通信接口可外接的设备有：

USART接口：ESP8266 WIFI模块、GSM模块、蓝牙模块、GPS模块、指纹识别模块等；
IIC接口：OLED屏、MPU6950、EEPROM等；
SPI接口：VS1053音频模块、串行Flash、电阻屏等；
AD/DA接口：光敏传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、示波器等；
CAN接口：电子调速器、以及各种CAN设备。

2、STM32F407IG
STM32F407IG是一款带DSP和FPU的高性能基础款系列，32位基于ARM核心的微控制器，它主要拥有以下特点：

1、内核：ARM32位CortexR-M4 CPU with FPU，最高168MHz工作频率，ART（自适应实时加速器），来自Flash存储的允许0等待状态（系统中五延时子程序时，所有输入参数都可以在第一时间得到响应，保证系统及时处理外部事件）；
2、存储器：高达1MB的Flash存储，192+4KB的SRAM，以及包含64KB的CCM（核心耦合内存）；
3、LCD并行接口，8080/6800模式；
4、时钟、复位和电源管理： 1.83.6V供电电源和I/O，POR\PDR、PVD和BOR，426MHz晶体振荡器，内部16MHz工厂调校的RC（精度为1%），具有校准的内部32KHz RC
5、低功耗：睡眠、停机和待机模式，VBAT为RTC和后备2032位寄存器+4KB备份SRAM供电；
6、312位，2.4 MSPS A/D转换器：高达24个通道和7.2 MSPS三重交错模式；
7、2*12位D/A转换器；
8、通用DMA：16-stream DMA具有FIFO和突发支持的控制器
9、多达17个定时器：最多12个16位和2个32位定时器，最高168MHz，每个定时器最多4 IC/OC/PWM或脉冲计数器和正交（增量）编码器输入；
10、调试模式：串行线调试（SWD）和JTAG，Cortex-MX嵌入式跟踪MacrocellTM ；
11、多达140个具有中断功能的I/O端口：高达136个快速I/O、频率高达84MHz，多达138个5V耐压I/O；
12、多达15个通信接口：多达3个IIC接口（SMBus/PMBus），多达4个USART/UART（10.5Mbit/s），7816接口LIN、IrDA及调制解调器控制，多达3个SPI（42Mbit/s）其中2个具有多路复用器，全双工I2S，2路CAN接口（2.0B），SDIO接口；
13、网络连接：USB2.0全速设备/主机/OTG带有片上PHY的控制器，USB2.0高速/全速具有专用功能的设备主机/OTG控制器DMA以及片上全速PHY和ULPI，具有专用DMA的10/100以太网MAC支持IEEE 1588V2硬件MII/RMII；
14、8至14位并行摄像头接口，最高可达54Mbytes/s；
15、真随机数生成器；
16、CRC计算单元；
17、96位唯一ID；
18、RTC：亚秒级精度，硬件日历。

可以看出STM32F4系列的单片机相较于F1具备更多的硬件资源，以及更高的晶振频率，因此它也能够实现更多更复杂的任务功能。

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3、其它类型
对于其他类型的STM32系列，比较常见的有STM32F407VET6以及STM32F429IGT单片机，这两款芯片的结构同属于F4类型。因此在这里就不在过多解释，主要介绍在淘宝中以这两款芯片作为主控CPU所设计的开发板。
（1）淘宝上的某款基于F407的单片机开发板如下图中所示，其具有板载SD卡座、RTC电池CR1220、无线通信NRF2401接口、支持FNsc液晶接口多用户按键以及所有CPU-0引出的基本特性，其具体的参数如下表中所示：

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（2）淘宝上正点原子的一款基于F429IGT芯片的单片机开发板如下图所示，其板载STM32F429IGT6芯片，176角，1024K Flash，256K SRAM，资源有8个串口、16个定时器、3个ADC共24通道，2个DAC，2个CAN，SDIO，FSMC，I2C，I2S，SPI，网络，DCMI摄像接口，百兆易以太网，全速USB OTG/高速USB OTG等。
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（2）淘宝上正点原子的一款基于F429IGT芯片的单片机开发板如下图所示，其板载STM32F429IGT6芯片，176角，1024K Flash，256K SRAM，资源有8个串口、16个定时器、3个ADC共24通道，2个DAC，2个CAN，SDIO，FSMC，I2C，I2S，SPI，网络，DCMI摄像接口，百兆易以太网，全速USB OTG/高速USB OTG等。

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