STM32系列的處理器介紹
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如果你正為項(xiàng)目的處理器而進(jìn)行艱難的選擇：一方面抱怨16位單片機(jī)有限的指令和性能，另一方面又抱怨32位處理器的高成本和高功耗，那么，基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32系列處理器也許能幫你解決這個(gè)問(wèn)題。使你不必在性能、成本、功耗等因素之間做出取舍和折衷。
即使你還沒(méi)有看完STM32的產(chǎn)品手冊(cè)，但對(duì)于這樣一款融合ARM和ST技術(shù)的“新生兒”相信你和我一樣不會(huì)擔(dān)心這款針對(duì)16位MCU應(yīng)用領(lǐng)域的32位處理器的性能，但是從工程的角度來(lái)講，除了芯片本身的性能和成本之外，你或許還會(huì)考慮到開(kāi)發(fā)工具的成本和廣泛度；存儲(chǔ)器的種類(lèi)、規(guī)模、性能和容量；以及各種軟件獲得的難易，我相信你看完本專(zhuān)題會(huì)得到一個(gè)滿意的答案。
對(duì)于在16位MCU領(lǐng)域用慣專(zhuān)用在線仿真器（ICE）的工程師可能會(huì)擔(dān)心開(kāi)發(fā)工具是否能夠很快的上手？開(kāi)發(fā)復(fù)雜度和整體成本會(huì)不會(huì)增加？產(chǎn)品上市時(shí)間會(huì)不會(huì)延長(zhǎng)？沒(méi)錯(cuò)，對(duì)于32位嵌入式處理器來(lái)說(shuō)，隨著時(shí)鐘頻率越來(lái)越高，加上復(fù)雜的封裝形式，ICE已越來(lái)越難勝任開(kāi)發(fā)工具的工作，所以在32位嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中多是采用JTAG仿真器而不是你熟悉的ICE。但是STM32采用串行單線調(diào)試和JTAG，通過(guò)JTAG調(diào)試器你可以直接從CPU獲取調(diào)試信息，從而將使你的產(chǎn)品設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化，而且開(kāi)發(fā)工具的整體價(jià)格要低于ICE，何樂(lè)而不為？
有意思的是STM32系列芯片上印有一個(gè)蝴蝶圖像，據(jù)ST微控制器產(chǎn)品部Daniel COLONNA先生說(shuō)，這是代表自由度，意在給工程師一個(gè)充分的創(chuàng)意空間。我則“曲解”為預(yù)示著一種蝴蝶效應(yīng)，這種蝴蝶效應(yīng)不僅會(huì)對(duì)方案提供商以及終端產(chǎn)品供應(yīng)商帶來(lái)舉足輕重的影響，而且會(huì)引起競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手策略的改變……翅膀已煽動(dòng)，讓我們一起靜觀其變！
STM32系列簡(jiǎn)介
STM32系列基于專(zhuān)為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3內(nèi)核。按性能分成兩個(gè)不同的系列：STM 32F103“增強(qiáng)型”系列和STM32F101“基本型”系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類(lèi)產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶(hù)的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32K到512K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率72MHz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。
STM32系列的特性
ARM公司的高性能”Cortex-M3”內(nèi)核：1.25DMips/MHz,而ARM7TDMI只有0.95DMips/MHz
一流的外設(shè)：1μs的雙12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻轉(zhuǎn)速度
低功耗：在72MHz時(shí)消耗36mA(所有外設(shè)處于工作狀態(tài))，待機(jī)時(shí)下降到2μA
最大的集成度：復(fù)位電路、低電壓檢測(cè)、調(diào)壓器、精確的RC振蕩器等
簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和易用的工具
STM32F10x重要參數(shù)：
2V-3.6V供電
容忍5V的I/O管腳
優(yōu)異的安全時(shí)鐘模式
帶喚醒功能的低功耗模式
內(nèi)部RC振蕩器
內(nèi)嵌復(fù)位電路
工作溫度范圍：
-40o至+85oC或105oC
STM32F101性能特點(diǎn)：36MHz CPU 多達(dá)48K字節(jié)SRAM
STM32F103性能特點(diǎn)：72MHz CPU
STM32互聯(lián)型系列簡(jiǎn)介：
全新STM32互連型（Connectivity）系列微控制器增加一個(gè)全速USB（OTG）接口，使終端產(chǎn)品在連接另一個(gè)USB設(shè)備時(shí)既可以充當(dāng)USB主機(jī)又可充當(dāng)USB從機(jī)；還增加一個(gè)硬件支持IEEE1588精確時(shí)間協(xié)議(PTP)的以太網(wǎng)接口，用硬件實(shí)現(xiàn)這個(gè)協(xié)議可降低CPU開(kāi)銷(xiāo)，提高實(shí)時(shí)應(yīng)用和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同步通信的響應(yīng)速度。
全新互連型系列還是STM32家族中首款集成兩個(gè)CAN2.0B控制器的產(chǎn)品，讓開(kāi)發(fā)人員能夠研制可連接兩條工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)）總線的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。此外，新系列微控制器還支持以太網(wǎng)、USB OTG和CAN2.0B外設(shè)接口同時(shí)工作，因此，開(kāi)發(fā)人員只需一顆芯片就能設(shè)計(jì)整合所有這些外設(shè)接口的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
STM32互連型系列產(chǎn)品強(qiáng)化了音頻性能，采用一個(gè)先進(jìn)的鎖相環(huán)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)音頻級(jí)別的I2S通信。結(jié)合USB主機(jī)或從機(jī)功能，STM32可以從外部存儲(chǔ)器（U盤(pán)或MP3播放器）讀取、解碼和輸出音頻信號(hào)。設(shè)計(jì)人員還可以在新系列微控制器上開(kāi)發(fā)人機(jī)界面（HMI）功能，如播放和停止按鍵，以及顯示器界面。這個(gè)功能使其可用于各種家庭音響設(shè)備，如音響底座系統(tǒng)、鬧鐘/音樂(lè)播放器和家庭影院。
新系列產(chǎn)品整合先進(jìn)的面向連接的外設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)的STM32外設(shè)（包括一個(gè)PWM定時(shí)器），高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU，這些特性使開(kāi)發(fā)人員可以在設(shè)備上（如家電、樓宇或工業(yè)自動(dòng)化）整合多種功能，如馬達(dá)控制、用戶(hù)界面控制和設(shè)備互連功能。其它目標(biāo)應(yīng)用包括需要聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)記錄或USB外設(shè)擴(kuò)展功能的系統(tǒng)，如病患監(jiān)視、銷(xiāo)售終端機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)和保安系統(tǒng)。
包括新的互連型系列在內(nèi)的STM32系列微控制器具有多種配套軟件和開(kāi)發(fā)工具，其中包括意法半導(dǎo)體免費(fèi)提供的軟件庫(kù)以及第三方工具廠商的廣泛支持。意法半導(dǎo)體還將推出一個(gè)新的評(píng)估板，目前正在向大客戶(hù)提供STM32F105和STM32F107互連型系列的樣片。
STM32新系列產(chǎn)品的功能：
STM32互連型系列產(chǎn)品分為兩個(gè)型號(hào)：STM32F105和STM32F107。STM32F105具有USB OTG和CAN2.0B接口。STM32F107在USB OTG和CAN2.0B接口基礎(chǔ)上增加了以太網(wǎng)10/100 MAC模塊。片上集成的以太網(wǎng)MAC支持MII和RMII，因此，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的以太網(wǎng)收發(fā)器只需一個(gè)外部PHY芯片。只使用一個(gè)25MHz晶振即可給整個(gè)微控制器提供時(shí)鐘頻率，包括以太網(wǎng)和USB OTG外設(shè)接口。微控制器還能產(chǎn)生一個(gè)25MHz或50MHz的時(shí)鐘輸出，驅(qū)動(dòng)外部以太網(wǎng)PHY層芯片，從而為客戶(hù)節(jié)省了一個(gè)附加晶振。
音頻功能方面，新系列微控制器提供兩個(gè)I2S音頻接口，支持主機(jī)和從機(jī)兩種模式，既用作輸入又可用作輸出，分辨率為16位或32位。音頻采樣頻率從8kHz到96kHz。利用新系列微控制器強(qiáng)大的處理性能，開(kāi)發(fā)人員可以用軟件實(shí)現(xiàn)音頻編解碼器，從而消除了對(duì)外部組件的需求。
把U盤(pán)插入微控制器的USB OTG接口，可以現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)軟件；也可以通過(guò)以太網(wǎng)下載代碼進(jìn)行軟件升級(jí)。這個(gè)功能可簡(jiǎn)化大型系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（如遠(yuǎn)程控制器或銷(xiāo)售終端設(shè)備）的管理和維護(hù)工作。
充分發(fā)揮STM32架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)：
除新增的功能強(qiáng)化型外設(shè)接口外，STM32互連系列還提供與其它STM32微控制器相同的標(biāo)準(zhǔn)接口，這種外設(shè)共用性提升了整個(gè)產(chǎn)品家族的應(yīng)用靈活性，使開(kāi)發(fā)人員可以在多個(gè)設(shè)計(jì)中重復(fù)使用同一個(gè)軟件。新STM32的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)包括10個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)12位1-Msample/s模數(shù)轉(zhuǎn)換器(交錯(cuò)模式下2-Msample/s)、兩個(gè)12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)I2C接口、五個(gè)USART接口和三個(gè)SPI端口。新產(chǎn)品外設(shè)共有12條DMA通道，還有一個(gè)CRC計(jì)算單元，像其它STM32微控制器一樣，支持96位唯一標(biāo)識(shí)碼。
新系列微控制器還沿續(xù)了STM32產(chǎn)品家族的低電壓和節(jié)能兩大優(yōu)點(diǎn)。2.0V到3.6V的工作電壓范圍兼容主流的電池技術(shù)，如鋰電池和鎳氫電池，封裝還設(shè)有一個(gè)電池工作模式專(zhuān)用引腳Vbat。以72MHz頻率從閃存執(zhí)行代碼，僅消耗27mA電流。低功耗模式共有四種，可將電流消耗降至兩微安。從低功耗模式快速啟動(dòng)也同樣節(jié)省電能；啟動(dòng)電路使用STM32內(nèi)部生成的8MHz信號(hào)，將微控制器從停止模式喚醒用時(shí)小于6微秒。
存儲(chǔ)器和封裝選項(xiàng)：
在STM32F105和STM32F107互連型系列微控制器之前，意法半導(dǎo)體已經(jīng)推出STM32基本型系列、增強(qiáng)型系列、USB基本型系列和增強(qiáng)型系列；新系列產(chǎn)品沿用增強(qiáng)型系列的72MHz處理頻率。內(nèi)存包括64KB到512KB閃存和20KB到64KB嵌入式SRAM。新系列采用LQFP64、LQFP100、LFBGA100和LQFP144四種封裝，不同的封裝保持引腳排列一致性，結(jié)合STM32平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念，開(kāi)發(fā)人員通過(guò)選擇產(chǎn)品可重新優(yōu)化功能、存儲(chǔ)器、性能和引腳數(shù)量，以最小的硬件變化來(lái)滿足個(gè)性化的應(yīng)用需求。
STM32F實(shí)用型系列產(chǎn)品明細(xì)
型號(hào)
STM32F101C4T6
STM32F101C6T6
STM32F101R4T6
STM32F101R6T6
STM32F101T4U6
STM32F101T6U6
STM32F101T8U6
STM32F101C8T6
STM32F101CBT6
STM32F101R8T6
STM32F101RBT6
STM32F101V8T6
STM32F101VBT6
STM32F101RCT6
STM32F101RDT6
STM32F101RET6
STM32F101VCT6
STM32F101VDT6
STM32F101VET6
STM32F101ZCT6
STM32F101ZDT6
STM32F101ZET6
備注：STM32F系列產(chǎn)品均帶16位定時(shí)器/6通道16位PWM輸出/RTC/看門(mén)狗/溫度傳感器/單周期乘法指令和硬件除法指令/超低功耗（90MIPS消耗電流36mA）/超快中斷控制器
STM32F增強(qiáng)型系列產(chǎn)品明細(xì)
型號(hào)
STM32F103C4T6
STM32F103C6T6
STM32F103R4T6
STM32F103R6T6
STM32F103T4U6
STM32F103T6U6
STM32F103T8U6
STM32F103C8T6
STM32F103CBT6
STM32F103R8T6
STM32F103RBT6
STM32F103V8T6
STM32F103VBT6
STM32F103RCT6
STM32F103RDT6
STM32F103RET6
STM32F103VCT6
STM32F103VDT6
STM32F103VET6
STM32F103ZCT6
STM32F103ZDT6
STM32F103ZET6
備注：STM32F系列產(chǎn)品均帶16位定時(shí)器/6通道16位PWM輸出/RTC/看門(mén)狗/溫度傳感器/單周期乘法指令和硬件除法指令/超低功耗（90MIPS消耗電流36mA）/超快中斷控制器
C8替代ATmega64-16AU完全兼容，8位,C8051F340~347
RB替代LM3S9792，TI
v8替代LPC2136完全兼容，NXP,160PCS/包
RD,RE,VC替代LPC1764.1765.1766,1768完全兼容，NXP,LM3S9792，LM3S9B系列,TI
評(píng)論