STM32 簡(jiǎn)單介紹

技術(shù)小白

一、背景
如果你正為項目的處理器而進(jìn)行艱難的選擇：一方面抱怨16 位單片機
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，但對于這樣一款融合ARM 和ST
技術(shù)的“新生兒”相信你和我一樣不會(huì )擔心這款針對16 位MCU 應用領(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；存儲器的種類(lèi)、規模、
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(mǎn)意的答案。
對于在16 位MCU 領(lǐng)域用慣專(zhuān)用在線(xiàn)仿真器（ICE）的工程師可能會(huì )擔
心開(kāi)發(fā)工具是否能夠很快的上手？開(kāi)發(fā)復雜度和整體成本會(huì )不會(huì )增加？產(chǎn)
品上市時(shí)間會(huì )不會(huì )延長(cháng)？沒(méi)錯，對于32 位嵌入式處理器來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)時(shí)鐘頻
率越來(lái)越高，加上復雜的封裝形式，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(xiàn)調試和JTAG，通過(guò)JTAG 調試器你可以直接從CPU
獲取調試信息，從而將使你的產(chǎn)品設計大大簡(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”為預示著(zhù)一種蝴蝶效應，這種蝴蝶效應不僅會(huì )對方
案提供商以及終端產(chǎn)品供應商帶來(lái)舉足輕重的影響，而且會(huì )引起競爭對手
策略的改變……翅膀已煽動(dòng)，讓我們一起靜觀(guān)其變！
二、STM32 市面上流通的型號

截至2010 年7 月1 日，市面流通的型號有：
基本型：STM32F101R6，STM32F101C8，STM32F101R8，STM32F101V8 ，
STM32F101RB，STM32F101VB
增強型：STM32F103C8，STM32F103R8，STM32F103V8，STM32F103RB，
STM32F103VB，STM32F103VE，STM32F103ZE
三、STM32 系列的作用
ARM 公司的高性能”Cortex-M3”內核
1.25DMips/MHz,而ARM7TDMI 只有0.95DMips/MHz
一流的外設
1μs 的雙12 位ADC，4 兆位/秒的UART，18 兆位/秒的SPI，18MHz 的
I/O 翻轉速度
低功耗
在72MHz 時(shí)消耗36mA(所有外設處于工作狀態(tài))，待機時(shí)下降到2μA
最大的集成度
復位電路、低電壓檢測、調壓器、精確的RC 振蕩器等
簡(jiǎn)單的結構和易用的工具
四、STM32F10x 重要參數
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
內部RC 振蕩器
內嵌復位電路
工作溫度范圍：-40℃至+85℃或105℃
五、性能特點(diǎn)
基本型STM32F101：36MHz CPU，多達16K 字節SRAM，1x12 位ADC 溫度
傳感器

增強型STM32F103：72MHz CPU，多達20K 字節SRAM，2x12 位ADC 溫
度傳感，PWM 定時(shí)器，CAN，USB
六、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 設備時(shí)既可以充當USB 主機又
可充當USB 從機；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)現這個(gè)協(xié)議可降低CPU 開(kāi)銷(xiāo)，提高實(shí)時(shí)應用和聯(lián)網(wǎng)設
備同步通信的響應速度。
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)標準CAN（控制器區域網(wǎng)）總線(xiàn)的
網(wǎng)關(guān)設備。此外，新系列微控制器還支持以太網(wǎng)、USB OTG 和CAN2.0B 外設
接口同時(shí)工作，因此，開(kāi)發(fā)人員只需一顆芯片就能設計整合所有這些外設
接口的網(wǎng)關(guān)設備。
STM32 互連型系列產(chǎn)品強化了音頻性能，采用一個(gè)先進(jìn)的鎖相環(huán)機制，
實(shí)現音頻級別的I2S 通信。結合USB 主機或從機功能，STM32 可以從外部存
儲器（U 盤(pán)或MP3 播放器）讀取、解碼和輸出音頻信號。設計人員還可以在
新系列微控制器上開(kāi)發(fā)人機界面（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備，如音響底座系統、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，標準的STM32 外設（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
員可以在設備上（如家電、樓宇或工業(yè)自動(dòng)化）整合多種功能，如馬達控
制、用戶(hù)界面控制和設備互連功能。其它目標應用包括需要聯(lián)網(wǎng)、數據記
錄或USB 外設擴展功能的系統，如病患監視、銷(xiāo)售終端機、自動(dòng)售貨機和
保安系統。
包括新的互連型系列在內的STM32 系列微控制器具有多種配套軟件和
開(kāi)發(fā)工具，意法半導體還將推出一個(gè)新的評估板，目前正在向大客戶(hù)提供
STM32F105 和STM32F107 互連型系列的樣片。
七、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：STM32F105 和STM32F107。
STM32F105 具有USB OTG 和CAN2.0B 接口。STM32F107 在USB OTG 和CAN2.0B
接口基礎上增加了以太網(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 外設接口。微控制器還能產(chǎn)生一個(gè)25MHz 或50MHz 的時(shí)鐘輸出，驅
動(dòng)外部以太網(wǎng)PHY 層芯片，從而為客戶(hù)節省了一個(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，支持主機和
從機兩種模式，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大的處理性能，開(kāi)發(fā)人
員可以用軟件實(shí)現音頻編解碼器，從而消除了對外部組件的需求。
把U 盤(pán)插入微控制器的USB OTG 接口，可以現場(chǎng)升級軟件；也可以通
過(guò)以太網(wǎng)下載代碼進(jìn)行軟件升級。這個(gè)功能可簡(jiǎn)化大型系統網(wǎng)絡(luò )（如遠程
控制器或銷(xiāo)售終端設備）的管理和維護工作。
八、充分發(fā)揮 STM32 架構的優(yōu)勢：
除新增的功能強化型外設接口外，STM32 互連系列還提供與其它STM32
微控制器相同的標準接口，這種外設共用性提升了整個(gè)產(chǎn)品家族的應用靈
活性，使開(kāi)發(fā)人員可以在多個(gè)設計中重復使用同一個(gè)軟件。新STM32 的標
準外設包括10 個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)12 位1-Msample/s 模數轉換器 (交錯模式
下2-Msample/s)、兩個(gè)12 位數模轉換器、兩個(gè)I2C 接口、五個(gè)USART 接口
和三個(gè)SPI 端口。新產(chǎn)品外設共有12 條DMA 通道，還有一個(gè)CRC 計算單元，
像其它STM32 微控制器一樣，支持96 位唯一標識碼。
新系列微控制器還沿續了STM32 產(chǎn)品家族的低電壓和節能兩大優(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，

封裝還設有一個(gè)電池工作模式專(zhuān)用引腳Vbat。以72MHz 頻率從閃存執行代
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)也同樣節省電能；啟動(dòng)電路使用STM32 內部生成的
8MHz 信號，將微控制器從停止模式喚醒用時(shí)小于6 微秒。
九、存儲器和封裝選項：
在STM32F105 和STM32F107 互連型系列微控制器之前，意法半導體已
經(jīng)推出STM32 基本型系列、增強型系列、USB 基本型系列和增強型系列；新
系列產(chǎn)品沿用增強型系列的72MHz 處理頻率。內存包括64KB 到256KB 閃存
和 20KB 到64KB 嵌入式SRAM。新系列采用LQFP64、LQFP100 和LFBGA100
三種封裝，不同的封裝保持引腳排列一致性，結合STM32 平臺的設計理念，
開(kāi)發(fā)人員通過(guò)選擇產(chǎn)品可重新優(yōu)化功能、存儲器、性能和引腳數量，以最
小的硬件變化來(lái)滿(mǎn)足個(gè)性化的應用需求。

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