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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。
1.1 STM32 诞生的背景
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CortexM3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。
2 STM32 能做什么
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。
2.1 智能手环
三星 GearFit 智能手环
红圈: STM32F439ZIY6S处理器,2048KB FLASH,256KB RAM,WLCSP143 封装。
橙圈: Macronix MX69V28F64 16MB闪存,基于MCP封装的存储器,是一种包含了NOR 和 SRAM 的闪存,这在手环手机这种移动设备中经常使用,优点是体积小、可以减小PCB 的尺寸。这个闪存用的 439 的 FSMC 接口驱动。
黄圈: InvenSense MPU-6500 陀螺仪/加速度计,用439的I2C 接口驱动。
绿圈:博通 BCM4334WKUBG 芯片,支持 802.11n,蓝牙4.0 HS 以及 FM 接收芯片,用 439 的 SDIO 或者 SPI 接口驱动。
显示: 1.84\"可弯曲屏幕(Super AMOLED), 432 x 128 像素。触摸部分用 439 的 I2C 接口驱动, OLED 显示部分用 LTDC 接口驱动。
2.2 微型四轴飞行器
现在无人机非常火热,高端的无人机用 STM32 做不来,但是小型的四轴飞行器用STM32 还是绰绰有余的。如图 所示飞行器的基本都可以用 STM32 搞定。
微型四轴飞行器
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3.1 STM32 分类
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 5-2。
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。
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。
3.2 STM32 命名方法
这里我们以STM32F103VET6 来讲解下 STM32 的命名方法。
有关更详细的命名方法见图 5-6。
3.3 选择合适的 MCU
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。
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
1. 如何分配原理图 IO
在画原理图之前,一般的做法是先把引脚分类好,然后才开始画原理图,引脚分类具体见表格 5-4。
2. 如何寻找 IO 的功能说明
要想根据功能来分配 IO,那就得先知道每个 IO 的功能说明,这个我们可以从官方的数据手册里面找到。在学习的时候,有两个官方资料我们会经常用到,一个是参考手册(Reference manual),另外一个是数据手册(英文叫 Data Sheet)。两者的具体区别见表格 5-5。
在数据手册中,有关引脚定义的部分在 Pinouts and pin description 这个小节中,具体定义见表格 5-6。
3. 开始分配原理图 IO
比如我们的 F103“指南者”使用的 MCU 型号是 STM32F103VET6,封装为 LQFP100,我们在数据手册中找到这个封装的引脚定义,然后根据引脚序号,一个一个复制出来,整理成 excel 表。具体整理方法按照表格 5-4 画原理图时的引脚分类即可。分配好之后就开始画原理图。
3.4 PCB 哪里打样
样品做好了,软硬件什么都 OK,要小批量怎么办?还是找 JLC。