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1.4 STM32系列微控制器简介

1.4.1 STM32芯片

1.STM32芯片的命名

ST将MCU和微处理器划分为不同层次,如表1-7所示。

表1-7 ST将MCU和微处理器划分为不同层次

在ST公司的《STM32&STM8选型手册》中,给出了STM32 MCU/微处理器具体型号的详细资源。STM32 MCU/微处理器的命名规则如图1-25和图1-26所示。

【例1-3】 某MCU/微处理器芯片的型号:STM32 F 100 C 6 T 6 B×××。

含义:ST品牌ARM Cortex-Mx系列内核32位基础型MCU,LQFP-48封装,闪存容量为32KB,温度范围为-40~+85℃。

STM32型号众多,参数复杂,ST提供了选型软件ST MCU FINDER,它集成了ST MCU/微处理器芯片的技术资料。

2.STM32产品系列简介

STM32 MCU/微处理器是基于ARM Cortex ® -M处理器设计的,如表1-8所示。

表1-8 STM32 MCU/微处理器与ARM Cortex ® -M处理器之间的对应关系

图1-25 STM32和STM8产品型号(仅适用于MCU)

图1-26 STM32系列产品型号

用途最广泛的STM32F1是最早的STM32子系列,是面向通用应用的单片机系列。

STM32L系列是STM32的超低功耗MCU产品系列,可以满足低功耗应用的需求。

STM32F4/F7/H7系列定位为高性能MCU,将主流型MCU进一步升级,以支持伺服、PLC和人机界面等应用需求。其中,STM2F4系列属于超值型MCU,适用于价格敏感型应用产品。基于不同的外设资源、图像处理能力和运算能力,STM32H7系列的不同产品可满足工业、医疗、消费类等不同的应用需求。

STM32WB是新一代无线双核微控制器,支持主流2.4GHz的多种协议栈(如BLE、Zig-Bee、Thread等),还支持静态和动态并发的模式(可同时运行多个协议栈)。STM32WB具有高集成度、高性能、低功耗等特点,非常适用于工业网关、电信设备、家庭自动化、家电产品、智能消费电子、AI及各种IEEE 802.15.4的无线场景。STM32WB具有优异的安全功能(如密码算法加速器和安全密钥存储等),可确保物联网(IoT)硬件数据安全。

STM32WL是全球首个内置远程(LoRa)收发器的SoC,它采用与超低功耗STM32L4中实现的同种技术进行开发,有丰富的利于通信的外设及特性,包括多达43个GPIO、用于优化功耗的集成SMPS,以及多种可最大限度延长电池使用寿命的低功耗模式。除了无线和超低功耗特性,STM32WL还包括嵌入式安全硬件功能,兼具易用性和可靠性。

STM32MP1是通用型STM32,具有双核Cortex-A+Cortex-M的多核架构,算力更强,可以满足高性能、硬实时、低功耗和安全性的性能需求。

自从2007年推出第一款Cortex-M MCU以来,ST在MCU市场上不断加大创新力度,持续出新,其STM32系列全面覆盖各种I/O兼容、通用、低功耗、高性能、无线连接和超高性价比MCU应用需求。针对嵌入式应用的迭代进化面临的低功耗、系统安全和连接性能三大设计挑战,STM32将着力向更多AI、更高算力、更多无线连接、更低功耗、更加安全、成本更有竞争力六大方向继续迈进。

1.4.2 ST的生态系统

ST公司提供了一套丰富而完善的STM32生态系统,如图1-27所示。

图1-27 STM32生态系统

STM32生态系统软件工具如下所述。

STM32CubeMX:用于生成STM32的HAL代码的软件。STM32CubeMX利用可视化界面进行STM32配置,它集成了芯片选型、引脚分配和功能配置、中间件配置、时钟配置、初始化代码和项目创建的功能。

STM32CubeIDE:集成了来自STM32CubeMX的STM32配置和项目创建功能,可选择空的STM32单片机或微处理器创建项目并生成初始化代码,在开发过程中,在不影响用户代码的情况下,可重新生成初始化代码。STM32CubeIDE为用户提供关于项目状态和内存需求的有用信息。STM32CubeIDE还包括标准和高级调试功能,包括CPU核心寄存器、存储器和外围寄存器的视图,以及实时可变表、串行单总线查看器接口或故障分析器。

STM32Cube.AI:该软件工具扩展包可生成优化代码,在STM32 MCU上运行神经网络。开发人员可以用STM32Cube.AI将预先训练的神经网络转成在STM32 MCU上运行的C代码,调用经过优化的函数库,从而将AI引入基于MCU的智能边缘和节点设备,以及物联网、智能楼宇、工业和医疗应用中的深度嵌入式设备。STM32Cube.AI附带即用型软件函数包,包含用于识别人类活动和音频场景分类的代码示例,可立即用于ST传感器板和移动应用程序。

STM32CubeProgrammer(STM32CubeProg):用于编程STM32产品的全合一多操作系统软件工具,为通过调试接口(JTAG和SWD)和引导加载器接口读取、写入及验证设备内存提供了一个易于使用和高效的环境,为STM32内部存储器(如Flash、RAM和OTP)及外部存储器提供了广泛的功能。它还允许选项编程和上传、编程内容验证和脚本编程自动化。STM32CubeProgrammer有图形用户界面(GUI)和命令行界面(CLI)两种版本。

STM32Cube软件主要包括两部分:运行在芯片上的嵌入式软件和安装在计算机端用于开发的工具软件,如图1-28所示。

图1-28 STM32Cube软件

ST官网详尽的开发资源也是STM32生态系统的重要组成部分,主要包括如下内容。

(1)文档。

参考手册(Reference Manual)。

对芯片每个模块的具体描述和功能介绍。

数据手册(Data Sheet)。

芯片引脚定义、电气特性、机械封装、料号定义。

勘误手册。

描述了芯片某些功能的局限性,并给出解决方法。

闪存编程手册(Flash Programming Manual)。

对芯片片上闪存的操作指南、读/写保护设置,选项字节信息。

内核编程手册(Cortex-M Programming Manual)。

对内核的系统控制块寄存器的描述。

应用文档(Application Note)。

针对不同应用主题的描述性文档,常有与其搭配的固件例程。

用户手册(User Manual)。

一般是对某个软件库的说明文档。

(2)固件例程。

标准外设固件库(STM32Fx Standard Peripherals Library)。

基于STM32Fxxx-EVAL评估板。

一个项目模板。

众多例程代码。

探索套件固件包(STM32Fx Discovery Kit Firmware Package)。

基于STM32Fxxx Discovery kit套件板。

众多例程项目。

与应用文档搭配的固件例程。

特殊应用的固件库和例程,如USB固件库。

(3)与评估、开发工具相关的资料。

评估工具:评估板、探索套件。

✧ 预装演示Demo的项目例程。

✧ 预装演示Demo的用户手册。

✧ 用户手册。

✧ 原理图。

开发工具:调试器、烧录器。

✧ STLINK/V2的用户手册。

✧ STLINK/V2在Windows 7、Windows XP和Windows Vista上的USB驱动。

✧ STVP(ST Visual Programmer)的用户手册。

✧ STVP安装程序。

ST公司提供了大量的技术资料用于STM32Cube组件和STM32 MCU的学习。对于图形配置工具STM32CubeMX和STM32CubeF1软件包,可以重点参考如下4种资料。

STM32CubeMX for STM32 configuration and initialization C code generation(STM32CubeMX用户手册,UM1718)。

Getting started with STM32CubeF1 firmware package for STM32F1 Series(STM32CubeF1用户手册,UM1847)。

Description of STM32F1xx HAL drivers(HAL库用户手册,UM1850)。

STM32Cube firmware examples for STM32F1 Series(STM32Cube应用手册,AN4724)。

在众多STM32 MCU的参考资料中,下述学习资料适合初学者参考。

《ARM CM3权威指南》(宋岩译)。

The CM3 Technical Reference Manual(CM3技术参考手册)。

STM32F10xxx reference manual(STM32F10xxx参考手册,RM0008)。

STM32F10xxx CM3 programming manual(STM32F10xxx CM3编程手册,PM0056)。

STM32F10xxx Flash programming manual(STM32F10xxx Flash编程手册,PM0075)。

DS5319:STM32F103x8、STM32F103xB Datasheet(数据手册)。

DS5792:STM32F103xC、STM32F103xD、STM32F103xD Datasheet(数据手册)。

MDK-ARM开发环境、例程及帮助文档。

其他相关器件数据手册及网络资料。 +cbEAfs5hXyzV/dVKJQRoxYRQVnebRvcWfSFp+30N2hEqmejNxJBg+JHBMkIC+eP

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