1. 初识 STM32$ W, C8 x8 F$ x+ o) Y STM32,从字面上来理解,ST 是意法半导体,M 是 Microelectronics 的缩写,32 表示 32 位,合起来理解,STM32 就是指 ST 公司开发的 32 位微控制器。在如今的 32 位控制器当中,STM32 可以说是最璀璨的新星,它受宠若娇,大受工程师和市场的青睐,无芯能出其右。5 q' ~" W) w) a1 U) u) } V 1.1. STM32 诞生的背景 q- C- x* o8 t: W& B Y0 [ 51 是嵌入式学**一款入门级的精典 MCU,因其结构简单,易于教学,且可以通过串口编程而不需要额外的仿真器,所以在教学时被大量采用,至今很多大学在嵌入式教学中用的还是 51。51 诞生于 70 年代,属于传统的 8 位单片机,如今,久经岁月的洗礼,既有其辉煌又有其不足。现在的市场产品竞争越来越激烈,对成本极其敏感,相应地对 MCU 的性能要求也更苛刻:更多功能,更低功耗,易用界面和多任务。面对这些要求,51 现有的资源就显得得抓襟见肘。所以无论是高校教学还是市场需求,都急需一款新的 MCU 来为这个领域注入新的活力。* ^7 Z7 ~ q! g7 T : U4 `4 t$ ^5 }; {& l2 n 基于这样的市场需求,ARM 公司推出了其全新的基于 ARMv7 架构的 32 位 Cortex-M3 微控制器内核。紧随其后,ST(意法半导体)公司就推出了基于 Cortex-M3 内核的 MCU—STM32。STM32凭借其产品线的多样化、极高的性价比、简单易用的库开发方式,迅速在众多 Cortex-M3 MCU 中脱颖而出,成为最闪亮的一颗新星。STM32 一上市就迅速占领了中低端 MCU 市场,受到了市场和工程师的无比青睐,颇有星火燎原之势。 d8 \7 K6 c' p$ G 作为一名合格的嵌入式工程师,面对新出现的技术,我们不是充耳不闻,而是要尽快吻合市场的需要,跟上技术的潮流。如今 STM32 的出现就是一种趋势,一种潮流,我们要做的就是搭上这趟快车,让自己的技术更有竞争力。 d, c% |: E- a* w0 k$ c! M : Y- @! y) _9 |) n6 B8 N 1.2. STM32 可以干什么 STM32 属于一个微控制器,自带了各种常用通信接口,比如 USART、I2C、SPI 等,可接非常多的传感器,可以控制很多的设备。现实生活中,我们接触到的很多电器产品都有 STM32 的身影,比如智能手环,微型四轴飞行器,平衡车、移动 POST 机,智能电饭锅,3D 打印机等等。 : @% U' H/ O C; M1 y 2. STM32 怎么选型 2.1. STM32 的分类5 @- o2 Q: P+ `" s) _ STM32 有很多系列,可以满足市场的各种需求,从内核上分有 Cortex-M0、M3、M4 和 M7 这几种,每个内核又大概分为主流、高性能和低功耗。具体的见表格 STM8 和 STM32 分类 。- q" B1 z* F+ O9 G. t k* T0 z 单纯从学习的角度出发,可以选择 F1 和 F4,F1 代表了基础型,基于 Cortex-M3 内核,主频为72MHZ,F4 代表了高性能,基于 Cortex-M4 内核,主频 180M。' F6 h( C2 J% d: K; V m/ |( n8 @ 之于 F1,F4(429 系列以上)除了内核不同和主频的提升外,升级的明显特色就是带了 LCD 控制器和摄像头接口,支持 SDRAM,这个区别在项目选型上会被优先考虑。但是从大学教学和用户初学来说,还是首选 F1 系列,目前在市场上资料最多,产品占有量最多的就是 F1 系列的 STM32。 2.2. STM32 命名方法 6 C' J& k0 [) \! C% e" | c* p$ g9 c# z) F# X) v/ L 2.3. STM 32 的选型 了解了 STM32 的分类和命名方法之后,就可以根据项目的具体需求先大概选择哪类内核的 MCU,普通应用,不需要接大屏幕的一般选择 Cortex-M3 内核的 F1 系列,如果要追求高性能,需要大量的数据运算,且需要外接 RGB 大屏幕的则选择 Cortex-M4 内核的 F429 系列。 - }( }) s3 t# f1 b) q. m6 ~! j* n 明确了大方向之后,接下来就是细分选型,先确定引脚,引脚多的功能就多,价格也贵,具体得根据实际项目中需要使用到什么功能,够用就好。确定好了引脚数目之后再选择 FLASH 大小,相同引脚数的 MCU 会有不同的 FLASH 大小可供选择,这个也是根据实际需要选择,程序大的就选择大点的 FLASH,要是产品一量产,这些省下来的都是钱啊。有些月出货量以 KK(百万数量级)为单位的产品,不仅是 MCU,连电阻电容能少用就少用,更甚者连 PCB 的过孔的多少都有讲究。项目中的元器件的选型的水深的很,很多学问。 3. STM32 是什么样的? 本文以 STM32F103VET6 为例来进行讲解 % C6 I* L2 ~: D' h 3.1. 实物与引脚图 实物图: e6 ?8 I- p6 n+ P) ?% k - w8 g2 g# G9 Q, i! Z: W# n 芯片正面是丝印,ARM 应该是表示该芯片使用的是 ARM 的内核,STM32F103VET6 是芯片型号,后面的字应该是跟生产批次相关,左下角的是 ST 的 LOGO。4 Y+ j" e0 \. D + b8 n. o q3 a1 r 芯片四周是引脚,左下角的小圆点表示 1 脚,然后从 1 脚起按照逆时针的顺序排列(所有芯片的引脚顺序都是逆时针排列的)。开发板中把芯片的引脚引出来,连接到各种传感器上,然后在STM32 上编程(实际就是通过程序控制这些引脚输出高电平或者低电平)来控制各种传感器工作,通过做实验的方式来学习 STM32 芯片的各个资源。 STM32F103VET6 引脚图: ' Q5 i' B* m1 G : f( _) r3 C, b& b5 [! g( G( H& _ 3.2. 芯片里面有什么?. j% t! p d. H) Z" o# K* b 我们看到的 STM32 芯片是已经封装好的成品,主要由内核和片上外设组成。若与电脑类比,内核与外设就如同电脑上的 CPU 与主板、内存、显卡、硬盘的关系。- f" \9 S! R5 B5 w, E5 s# Y/ O/ F 5 a7 _8 `" P6 n% T4 z6 l4 e8 p STM32F103 采用的是 Cortex-M3 内核,内核即 CPU,由 ARM 公司设计。ARM 公司并不生产芯片,而是出售其芯片技术授权。芯片生产厂商 (SOC) 如 ST、TI、Freescale,负责在内核之外设计部件并生产整个芯片,这些内核之外的部件被称为核外外设或片上外设。如 GPIO、USART(串口)、I2C、SPI 等都叫做片上外设。8 o9 _! h7 o u, R6 D 芯片架构图: 5 q- e! |7 I% d ' p% N( [! d/ Q4 g2 ^0 B 9 G& Y( r+ R$ p 芯片(这里指内核,或者叫 CPU)和外设之间通过各种总线连接,其中驱动单元有 4 个,被动单元也有 4 个,具体见图 STM32F10xx 系统框图 。为了方便理解,可以把驱动单元理解成是CPU 部分,被动单元都理解成外设。0 v& i9 s3 h% J0 F) r ————————————————6 }! S: j6 F& q- i/ |+ @" N/ L8 q 版权声明:倾晨灬雨曦 ! C5 K ?; Z. `! a9 J. O @ |
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