基于arm單片機應用及實踐-cqhcm3之stm32f系列簡介

Cortex-M3之STM32F系列簡介STM32引領微控制器市場的全球領先的半導體供應商意法半導體（STMicroelectronics，簡稱ST；紐約交易所代碼：STM）STM32?ST公司生產的基于ARM公司Cortex-M內核的32位MCU系列內核為ARM公司為要求高性能、低成本、低功

耗的

應用專門設計的Cortex-M內核標準的ARM架構超前的體系結構高性能低電壓低功耗創(chuàng)新的內核以及外設簡單易用/

/低風險STM32

概念標準的ARMTM

Cortex-M3內核高性能外設提供兩個完整的產品系列開發(fā)工具以及

支持各系列產品全面兼容優(yōu)點可升級的體系結構適用你所有的應用給用戶相同的“外觀和感受”的

開發(fā)投入3STM32

堅實的產品線ST于2007年發(fā)布基于Cortex-M內核STM32迄今衍生4大產品系列逾250個產品Cortex-M332位MCUSTM32

F124-72MHz通用系列STM32

L132MHz超低功耗系列STM32

F2120MHz性能系列Cortex-M432位MCU+DSPSTM32

F4168MHz性能

DSC性能20112015.7STM32

F7216MHzDSP擴展指令集Cortex-M770,000,00060,000,00050,000,00040,000,00030,000,00020,000,00010,000,0000STM32

正在重塑微控制市場Cortex-M全球出貨量2010年全部Cortex-M

MCU出貨量:1.44億片。2011年的增長依然強勁和健康。80,000,000STM32=~45%市場份額(累計Cortex-M

出貨量)2008201510th5th4thSTM32

推動著MCU的發(fā)展18thSTM32F101/103ST7,ST6,STR7/92006

2007STM32L/F107STM8S/L,STM32F1025thSTM8Source:iSuppli2009

2010

20111st………STM32F4STM32F2x/32WSTM32: 8大產品系列11逾250個產品型號GUI+KitSTM32

助您實現(xiàn)高效率使用能源1416位高級定時器16位通用定時器多通道ADC，12

BIT精度，1-2MSps，+FOC

交流感應電機優(yōu)化的PMSM

電機控制有傳感器模式無傳感器模式庫+硬件STM32DSP+FPUSTM32升級便攜式醫(yī)療設備16STM32F4STM32F2STM32F1STM32LSTM8LSTM32W正在應用中操作系統(tǒng)中間STM32者合作伙伴本地網站SSTTMM32

32評估板第設計公司增值服務商本地工具供應商STM32

生態(tài)系統(tǒng)17STM32

中文書:>10種Search

result

in .HK

Shop18熱賣STM32

與相關的RTOS（實時操作系統(tǒng)）源于μC/OS-II的高可靠實時內核代碼尺寸更小中斷延遲更短發(fā)揮有特殊指令CPU的優(yōu)勢，算法按照CPU架構優(yōu)化用戶現(xiàn)在可以免費

μC/OS-III的源碼及μC/OS-III

在大學教育和非商業(yè)目的的使用是免費μC/OS-III支持ST全系列32位MCUCortex-M3:

STM32STR7

+

STR9基于ST

Cortex-M3的μC/OS-III套件Micrium提供了基于STM32F103/STM32F107的移植例程提供了基于STM32F107的OS

和demo板STM32

產品陣營STM32F4高性能M4STM32F1通用系列M3STM32F2高性能M3STM32STM32STM32STM32L1低功耗STM32F2、F4發(fā)布于2010年研討會之后，詳情下頁分解高性能是為了…為滿足不斷創(chuàng)新的需要！的閃存更大的RAM更高的運行速度優(yōu)化的結構更高級的外設更安全的加密更復雜的應用更快的實事響應要求日益創(chuàng)新的要求STM32L1,F1,

F2,

F425STM32L1STM32F4STM32F2STM32F1384K+48KB1MB+96KB1MB+128KB整體性能Flash+Ram1M+196KB最高主頻168MHz120MHz72MHz32MHz20~64K字節(jié)

SRAMSTM32F1系列1個12位ADC(1μs)溫度傳感器36MHzCPU16K字節(jié)SRAM1~2

x

I2C2~4

x

16位定時器4-16MHz

主振蕩器多達256/512K字節(jié)的閃存2~5

x

USART1~3

x

SPI內嵌8MHz的RC振蕩器和32kHz的RC振蕩器2

x

看門狗復位電路上電/斷電復位電壓檢測7~12通道DMA80%管腳是通用I/O實時鐘20~64K字節(jié)SRAMCAN2.0BUSB2.0全速2~3個12位ADC(1μs)溫度傳感器72MHzCPUSTM32F107USB

2.0

2

x

CANOTG全速

2.0B2個12位ADC(1μs)溫度傳感器72MHzCPUSTM32F103多達USB

2.0

2

x

CANOTG全速

2.0B2個12位ADC(1μs)溫度傳感器多達20~64K字節(jié)

SRAM72MHzCPUSTM32F105多達1個12位ADC(1μs)溫度傳感器CPU16K字節(jié)SRAMSTM32F101多達STM32F102多達48MHzUSB2.0全速STM32F105STM32互聯(lián)型產品有2個子系列2個子系列都包括:多達256K字節(jié)FLASH多個通信外設USART,

SPI,

I2C多個16位定時器雙DAC調試 模塊主振蕩器3-25MHz內置RC振蕩器

8

MHz+40

kHz實時時鐘(RTC)2個看門狗復位電路

2個ADC(1μs)溫度傳感器高級定時器多達12通道DMA80%引腳可做通用IO口STM32F107多達64K字節(jié)

SRAM2個CAN2.0BUSB

2.0OTG全速72MHzCPU以太網IEEE15882個

音頻級

I2S新功能多達

64K字節(jié)

SRAM2個CAN2.0BUSB

2.0OTG全速72MHzCPU2個

音頻級

I2SSTM32F105/107互聯(lián)型產品型號一覽256

K128

K64

KSTM32F107RC64K字節(jié)SRAM以太網STM32F107RB48K字節(jié)SRAM以太網STM32F105RC64K字節(jié)SRAMSTM32F105RB32K字節(jié)SRAMSTM32F105R820K字節(jié)

SRAMSTM32F107VC64K字節(jié)SRAM以太網STM32F107VB48K字節(jié)SRAM以太網STM32F105VC64K字節(jié)SRAMSTM32F105VB32K字節(jié)SRAMSTM32F105V820K字節(jié)

SRAMFlash容量(字節(jié))STM32F105

STM32F107

STM32F105

STM32F10764引腳LQFP100引腳

LQFP/BGA**正在開發(fā)BGA封裝隨機數(shù)產生器+加密

/哈希處理器*1MB

Flash+132KBSRAMCortex-M3

@120MHzSTM32F2,

F4系列產品線共有的以下模塊:EthernetIEEE1588V2多達1M字節(jié)片上閃存6個USART,3個SPI

雙CAN，3個I2C多個16位/32位定時器2個高級定時器雙通道DACUSB2.0OTG

全速外部

器接口2個I2S器保護單元管理模塊主晶振

4-26MHz16MHz

和32KHzRC振蕩器帶日歷功能的實時時鐘雙看門狗復位電路16通道的DMA模塊80%

GPIO/引腳占有率3個12位ADC模塊溫度傳感器STM32F207/217接口*

加密/哈希處理器只存在于STM32F217x

和STM32F215x1MB

Flash+

196KBSRAMCortex-M4

@196MHzCortex-M4

@196MHzCortex-M3

@120MHzCPU1MB

Flash+128KBSRAM1MB

Flash+128KBSRAMSTM32F407/417USB

2.0OTG

全速/高速STM32F405/415隨機數(shù)產生器+加密

/哈希處理器*1x

USB2.0

OTG

全速/高速STM32F205/215STM32

F2

產品組合STM32

F4

產品組合閃存容量(字節(jié))引腳數(shù)目圖例1MBFlash196K+4KB

SRAM120MHz@150DMIPS

168MHz@213DMIPS29STM32F2,F4–更卓越的性能和外設的

空間1MB

Flash128KB+4KB

SRAM更快速的外部 器接口極致的運行速度更高級的外設新增功能：照相機接口、加

理處理器…增強功能：更快的通 口，更高采樣率…128-bit…為什么跑得更快？Accelerator?實時閃存自適應實時閃存（ART

Accelerator?）使得STM32

F-2可以在片上閃存上以120MHz的高速零等待地執(zhí)行代碼，從而最大化地發(fā)揮了Cortex-M3內核的性能優(yōu)勢。片上閃存仲裁及跳轉管理內核數(shù)據(jù)/調試總線指令總線Cortex-M3128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit128-bit

128-bit

128-bit

128-bitDMA_MEM2ART通用DMA28個通道-M3帶MPU模塊120

MHz以太網MAC10/100MDMAUSBOTG高速DMA指令Flash1M字節(jié)DIGP-DMA1通用DMA18個通8c道DMAFSMCAHB2上的外設AHB1上的外設SRAM

16K字節(jié)

SRAM

112K字節(jié)100

Mb/s12.5

MB/s480

Mb/s60

MB/s480

MB/s

D480

MB/s

I數(shù)據(jù)

系統(tǒng)總線主設備總線從設備為什么跑得更快？總線矩陣示意圖32位多重AHB總線矩陣卓越的功耗效率兩個重要因素：ST的90納米工藝使得CPU內核工作電壓低至1.2伏。實時閃存 減少了 片上閃存的次數(shù)使得STM32F2=188μA/MHz，STM32F4=230uA/MHz以下特性進一步降低了功耗：高級低功耗模式VDD

低至1.65伏33STM32

F4

獨有特性STM32F4=高性能數(shù)字信號控制器單精度方便使用更高的代碼效率快速上市簡化了飽和和縮放運算方便支持多種語言工具FPUDSP哈佛結構單周期浮點桶形移位MCU通用的C語言編程靈活高效中斷處理超低功耗高性能源于高效率的內核，先進的閃存設計、領先的工藝和獨特的 組合STM32

F4：與市場同類產品比較DMIPS

性能指標STM32

F4系列

同類產品F

同類產品RDhrystone同類產品R：受限于最大主頻同類產品F：受限于閃存速度210DMIPSSTM32

F4:綜合最佳，加速+速度此CM4主頻為150MHz但沒有配備好的，但此CM4主頻受限于100MHzSTM32

F4系列STM32

F4與市場同類產品比較Coremark

性能指標STM32

F4:

363

Coremark最佳加速，最高主頻好的CPU，快速Flash但沒有加速，速度受限

STM32

F4

STM32F4DISCOVERY迄今業(yè)界性能最高的Cortex-M

微控制器產品

進一步擴展STM32產品陣營，超過250個相互兼容的產品

全球每交付兩個Cortex-M系列微控制器，其中一個就是STM3233STM32

F1

特性Up

to

20kBSRAM64kB

to

come

e/o2007Flash

I/F32kB-128kBFlash

Memory512kB

tocomee/o

2007CORTEXM3CPU72MHzJTAG/SW

DebugNested

vect

IT

Ctrl1x

Systic

TimerARMLite

Hi-Speed

BusMatrix

/

Arbiter

(max

72MHz)XTAL

oscillators32KHz

+4~16MHzInt.

RCoscillators32KHz

+8MHzPLL32/49/80I/OsUp

to

16

Ext.

ITs2x

I2C1x

SPI2x

USART/LINSmartcard

/

IrDaModem

Control1x

USB2.0FS1x

bxCAN

2.0B1x

USART/LINSmartcard/IrDaModem-Ctrl1x

SPIRTC

/

AWUPower

SupplyReg1.8VPOR/PDR/PVDDMA7Channels2x

12-bit

ADC16channels

/1MspsTemp

SensorARM

Peripheral

Bus(max

72MHz)BridgeBridgeARM

Peripheral

Bus(max

36MHz)1x16-bitSynchronized

ACTimer3x

16-bit

Timer20BBackup

RegsIndependentWatchdogWindowWatchdogReset

ClockControlLQFP144，F(xiàn)LASH：512K，SRAM：64K；112

個通用IO

口(PA,PB,PC,PD,PE,PF,PG)7組*16腳2

個基本定時器TIME6,TIME7、4

個通用定時器TIME2~TIME5、2個高級定時器TIME1,TIME83

個SPI、2

個IIC、5

個串口、1個USB、1

個CAN、3

個12

位ADC、1

個12

位DAC、1

個SDIO

接口、1

個

FSMC

接口(靈活的靜態(tài) 控制器)STM32

F4系列帶來全球迄今最高性能Cortex?-M微控制器:168

MHz

FCPU/210

DMIPS363

Coremark評分STM32

F4系列擴展了STM32

產品陣營,相互兼容產品數(shù)量超過250個，包括F1

系列,F2

系列和超低功耗L1

系列，全系列已經量產。STM32

F4系列進一步加強了意法半導體在Cortex-M微控制器市場的領先地位。根據(jù)ARM的統(tǒng)計，2007年至2011年第一季度,STM32累積出貨數(shù)量占全球市場份額的45%。

STM32

總結

123哈佛結構,三級流水線1.25

DMIPS/MHz和0.19

mW/MHz內置了快速的中斷控制器：優(yōu)越的實時特性中斷間的延遲時間降到只需6個CPU周期從低功耗模式喚醒的時間只需6個CPU周期與ARM7TDMI?相比運行速度最多可

5%且代碼最多可節(jié)省45%STM32提出3種主要的能耗方案：Run模式：高動態(tài)功效在Run模式下，以最高的72MHz速度全速在FLASH中運行,STM32的功耗也只36mA(0.5mA/MHz)。Standby模式：極低的功耗在Standby模式典型功耗值更是低到2uA。能夠工作在由電池直接供電的低電壓狀態(tài)下Battery能夠提供2.0到3.6V的電源電壓可以在2.0-3.6V的低電壓運行Run模式運行在FLASH

效為0.5mA/MHz從Stop啟動<10us從Standby啟動為40us復位電路始終有效STM32F10x:Low

power門狗定時器及所有外設。主時鐘源內嵌電上電一個主低成內嵌可以內嵌出額外的LQPF器件STM32固件庫提供易用的函數(shù)可以使用戶方便地STM32的各個標準外設，并使用它們的所有特性。庫提供的驅動覆蓋了從GPIO到定時器，再到CAN、I2C、SPI、UART和ADC等等的所有標準外設。對應的C源代碼只是用了最基本的C編程的知識，經過嚴格測試，并且配有完整的文檔。它兼容所有基于ARM內核的C編譯器，并且和

的MISRA

C兼容。STM32固件庫沿用了STR7和STR9的API(應用程序編程接口)。USB開發(fā)工具集USB開發(fā)工具集提供了完整的，經過驗證的固件包，使得用戶可以順利地開發(fā)各個類的USB固件，其中包括：用于普通的設備管理任務的控制傳輸中斷傳輸，附帶人機界面類(HID)鼠標/

桿例程批量傳輸，附帶大規(guī)模

(mass

storage)例程同步傳輸，附帶揚聲器/麥克風例程支持高速模式的USB

OT