下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
1.2 STM32微控制器
近年来，STM32微控制器在嵌入式系统中的应用越来越广泛，熟练掌握基于STM32的嵌入式系统开发与设计具有极为重要的现实意义。
STM32微控制器是指由意法半导体（ST Microelectronics，ST）公司开发的32位闪存微控制器产品，这是ST公司第一个基于ARM Cortex-M内核的微控制器。STM32微控制器具有易于开发、性能高、兼容性好、功耗低、实时处理能力和数字信号处理能力强等优点，它的出现使得当前微控制器的性价比水平提升到了一个新高度。
在过去的数年里，51单片机因其结构简单、易开发等优点，一直被广泛使用，是嵌入式系统中一款经典的单片机。如今嵌入式产品的竞争日益激烈，相应地对微控制器性能的要求也越来越高。面对这些新要求和新挑战，51单片机显得有些“力不从心”。因此，一款功能更多、功耗更低、实时处理能力和数字信号处理能力更强的微控制器，将会更好地适应当今的市场需求。
正是基于这样的市场需求，ARM公司率先推出了一款基于ARMv7架构的32位ARM Cortex-M微控制器内核。Cortex-M系列内核支持两种运行模式，即线程模式（Thread Mode）与处理模式（Handler Mode）。这两种模式都有各自独立的堆栈，使得内核更加支持实时操作系统，并且Cortex-M系列内核支持Thumb-2指令集。Thumb-2指令集是专为C/C++编译器而设计的，因此基于Cortex-M系列内核的微控制器的开发和应用可以在C语言环境中完成。
继Cortex-M系列内核诞生之后，ST公司积极响应当今嵌入式产品市场的新要求和新挑战，推出了基于Cortex-M系列内核的STM32微控制器。它具有出色的微控制器内核和完善的系统结构设计，以及易于开发、性能高、兼容性好、功耗低、实时处理能力和数字信号处理能力强等优点，这使得STM32微控制器一上市就迅速占领了中低端微控制器市场。它不仅完美地适应了当前市场的需求，还使得ST公司在低价位和高性能两条产品主线上取得了巨大进步。
1. STM32微控制器的分类
为了满足市场需求，STM32微控制器具有多种产品系列，其内核型号大致可以分为Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4和Cortex-M7几种类型。STM32微控制器的分类如表1.1所示。
表1.1 STM32微控制器的分类
下面简要介绍几款较为常用的STM32微控制器。
（1）STM32-L1系列超低功耗型微控制器。该系列微控制器基于Cortex-M3内核，工作频率为32MHz，在性能、存储器容量和引脚数量等方面扩展了超低功耗型产品系列，最低功耗模式电流消耗为0.27μA/MHz，动态运行模式电流消耗为230μA/MHz。
（2）STM32-F1系列基本型微控制器。该系列微控制器最大化地集成了高性能与低功耗特性，主要包含5个产品线，它们之间的引脚、外设和软件均相互兼容。其中STM32-F103系列微控制器属于增强型系列，具有高达1MB的片上内存，还具有电动机控制、USB和CAN模块，性价比较高，市场占有率非常高。
（3）STM32-F2系列高性能型微控制器。该系列微控制器利用了创新的自适应实时内存（ART）加速器和多层总线矩阵技术，具有1MB片上内存、128KB以太网MAC的SRAM、USB2.0HS OTG、摄像头接口，以及高度集成化的硬件加密支持和外部存储器接口。
（4）STM32-F4系列高性能型微控制器。该系列微控制器将实时控制功能与信号处理功能完美地结合在一起，并保留了STM32-F2系列引脚的兼容性，具有更大容量的SRAM，也改进了一些外设，如全双工I 2 S总线和更快的ADC等。
2. STM32微控制器的命名规则
以STM32F103ZET6微控制器为例，讲解一下STM32微控制器的命名规则。STM32微控制器的命名规则如图1.2所示。如果想要更加具体地了解STM32微控制器的命名规则，则可以查阅《STMCU选型手册》。
图1.2 STM32微控制器的命名规则
3. STM32微控制器的选型
通过前面的介绍，我们已经大致了解了STM32微控制器的分类和命名规则。在此基础上，根据实际情况的具体需求，可以大致确定所要选用的STM32微控制器的内核型号和产品系列。例如，一般的工程应用的数据运算量不是特别大，基于Cortex-M3内核的STM32-F1系列微控制器即可满足要求；如果需要进行大量的数据运算，且对实时控制和数字信号处理能力要求很高，或者需要外接RGB大屏幕，则推荐选择基于Cortex-M4内核的STM32-F4系列微控制器。
在明确了产品系列之后，可以进一步选择产品线。以基于Cortex-M3内核的STM32-F1系列微控制器为例，如果仅需要用到电动机控制或消费类电子控制功能，则选择STM32F100或STM32F101系列微控制器即可；如果还需要用到USB通信、CAN总线等模块，则推荐选用STM32F103系列微控制器，这也是目前市场上应用最广泛的微控制器系列之一；如果对网络通信要求较高，则可以选用STM32F105或STM32F107系列微控制器。对于同一个产品系列，不同的产品线采用的内核是相同的，但核外的片上外设存在差异。具体选型情况要视实际的应用场合而定。
确定好产品线之后，即可选择具体的型号。参照STM32微控制器的命名规则，可以先确定微控制器的引脚数目。引脚多的微控制器的功能相对多一些，当然价格也贵一些，具体要根据实际应用中的功能需求进行选择，一般够用就好。确定好了引脚数目之后再选择FLASH存储器容量的大小。对于STM32微控制器而言，具有相同引脚数目的微控制器会有不同的FLASH存储器容量可供选择，它也要根据实际需要进行选择，程序大就选择容量大的FLASH存储器，一般也是够用即可。到这里，根据实际的应用需求，确定了所需的微控制器的具体型号，下一步的工作就是开发相应的应用。