淺析STM32微控制器

趙春陽(yáng)

摘 要：微控制器在生活中的應(yīng)用變得越來(lái)越普遍，也同時(shí)讓生活變得更方便、更美好。許多智能硬件都應(yīng)用到了微控制器本文以STM32為例分析了STM32微控制器的分類(lèi)、背景、特點(diǎn)、開(kāi)發(fā)板結(jié)構(gòu)和其特點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)景和未來(lái)展望。

關(guān)鍵詞：STM32；微控制器；應(yīng)用場(chǎng)景；未來(lái)分析

一、STM32的概述

意法半導(dǎo)體公司（簡(jiǎn)稱(chēng)ST）推出的STM32微處理器是意法半導(dǎo)體公司推出的第一個(gè)基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的微控制器。STM32的出現(xiàn)將當(dāng)前微控制器的性?xún)r(jià)比水平提升到了新的高度，步入了一個(gè)新的時(shí)代。

STM32微控制器是近年來(lái)迅速興起的基于ARM Cortex一M3內(nèi)核的高端32位微控制器代表。同時(shí)它在低功耗場(chǎng)合和硬實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合中也表現(xiàn)出色。

STM32作為一個(gè)經(jīng)典的微控制器系列，在市面流通的型號(hào)有：

基本型：STM32F101R6、STM32F101R8、STM32F101V8、STM32F101RB、STM32F101VB

增強(qiáng)型：STM32F103R8、STM32F103V8、STM32F103RB、STM32F103VB、 STM32F103VE、STM32F103ZE

二、STM32的特點(diǎn)

談到STM32的特點(diǎn)，我們先來(lái)看看其內(nèi)核Cortex-M3 的特點(diǎn)。Cortex-M3采用目前主流 ARM V7-M 架構(gòu)，相比曾風(fēng)靡一時(shí)的 ARMV4T 架構(gòu)擁有更加強(qiáng)勁的性能，更高的代碼密度，更高的性?xún)r(jià)比。 Cortex-M3 處理器結(jié)合多種突破性技術(shù)，在低功耗、低成本、高性能三方面具有突破性的創(chuàng)新。

從而STM32具有如下特點(diǎn)

（一）精密性

12位精度的ADC具備多種轉(zhuǎn)換模式，并帶有一個(gè)內(nèi)部溫度傳感器，帶有雙ADC的STM32器件，還可以使兩個(gè)ADC同時(shí)工作，從而衍生出更為高級(jí)的9種轉(zhuǎn)換模式。如STM32的每一個(gè)定時(shí)器都具備4個(gè)捕獲比較單元，而且每個(gè)定時(shí)器都可以和另外的定時(shí)器聯(lián)合工作以生成更為精密的時(shí)序；如STM32有專(zhuān)門(mén)為電機(jī)控制而設(shè)的高級(jí)定時(shí)器，帶有6個(gè)死區(qū)時(shí)間可編程的PWM輸出通道，同時(shí)其帶有的緊急制動(dòng)通道可以在異常情況出現(xiàn)時(shí)，強(qiáng)迫PWM信號(hào)輸出保持在一個(gè)預(yù)定好的安全狀態(tài)；如SPI接口設(shè)備含有一個(gè)硬件CRC單元，支持8位字節(jié)和16位平多數(shù)據(jù)的CRC計(jì)算，在對(duì)SD或MMC等存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)存取時(shí)相當(dāng)有用。

（二）可靠性

包括一個(gè)低電壓檢測(cè)器、一個(gè)時(shí)鐘安全管理系統(tǒng)和兩個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器。兩個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器中的一個(gè)稱(chēng)為窗口看門(mén)狗。窗門(mén)看門(mén)狗必須在事先定義好的時(shí)間上下限到達(dá)之前刷新，如果過(guò)早或過(guò)晚地刷新它都將觸發(fā)窗門(mén)看門(mén)狗復(fù)位。第2個(gè)看門(mén)狗稱(chēng)為獨(dú)立看門(mén)狗。獨(dú)立桿門(mén)狗使用外部振蕩器驅(qū)動(dòng)，二者相互獨(dú)立，保證了可靠性。

（三）安全性

STM32可以鎖住其內(nèi)部Flash而使得破解人員無(wú)法通過(guò)調(diào)試端口讀取其內(nèi)容。當(dāng)Flash的讀保護(hù)功能開(kāi)啟之后，其寫(xiě)保護(hù)功能也就隨之開(kāi)啟了。寫(xiě)保護(hù)功能常用于防止一些來(lái)歷不明的代碼寫(xiě)人中斷向量表。但寫(xiě)保護(hù)不僅可以保護(hù)中斷向量表，還可以更進(jìn)一步地將其保護(hù)范圍延伸到整個(gè)Flash中未被使用的區(qū)域。

三、STM32的應(yīng)用場(chǎng)景

通信值班智能輔助系統(tǒng)的通信值班智能輔助系統(tǒng)、智能游客尋呼系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)、門(mén)戶(hù)智能鎖網(wǎng)絡(luò)等等智能領(lǐng)域。目前在工業(yè)控制、消費(fèi)電子、手持設(shè)備、汽車(chē)電子、安防監(jiān)控、通訊、物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)應(yīng)用很普遍，在功能豐富的同時(shí)擁有超高的性?xún)r(jià)比。正因?yàn)槠涓咝詢(xún)r(jià)比、適合手工DIY的優(yōu)點(diǎn)，在高校學(xué)生群體中也有非常高的人氣。

四、STM32開(kāi)發(fā)板介紹

這里選擇MiniSTM32 V3 開(kāi)發(fā)板作為例子，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)精小：

CPU： STM32F103RCT6， LQFP64， FLASH：256K， SRAM： 48K；

1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG/SWD 調(diào)試下載口 1 個(gè)紅外接收頭，配備一款小巧的紅外遙控器 1 個(gè) IIC 接口的 EEPROM 芯片， 24C02，容量 256 字節(jié) 1 個(gè) SPI FLASH 芯片， W25Q64，容量為 8M 字節(jié)（即 64M bit） 1個(gè) DS18B20/DS1820 溫度傳感器預(yù)留接口 1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 2.4/2.8/3.5/4.3/7 寸 LCD 接口，支持觸摸屏1 個(gè) OLED 模塊接口（與 LCD 接口部分共用） 1 個(gè) USB 串口接口，可用于程序下載和代碼調(diào)試 1 個(gè) USB SLAVE 接口等設(shè)備，用于 USB 通信

ALIENTEK MiniSTM32 V3 開(kāi)發(fā)板的特點(diǎn)

a）小巧

整個(gè)板子尺寸為 8cm*10cm*2cm（包括液晶，但不計(jì)算銅柱的高度）。

b）靈活

板上除晶振外的所有的 IO 口全部引出，特別還有 GPIOA 和 GPIOB 的 IO 口是按順序引出的，可以極大的方便大家擴(kuò)展及使用，另外板載獨(dú)特的一鍵下載功能，避免了頻繁設(shè)置 B0、 B1 帶來(lái)的麻煩，直接在電腦上一鍵下載。

c） 資源豐富

板載十多種外設(shè)及接口，可以充分挖掘 STM32 的潛質(zhì)。

五、對(duì)STM32的展望

筆者認(rèn)為STM32微控制器依托意法半導(dǎo)體公司本身雄厚的研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)力，在正確的市場(chǎng)推廣策略引導(dǎo)，迅速占據(jù)了國(guó)內(nèi)高端微控制器的大部分應(yīng)用領(lǐng)域。ARM7會(huì)被STM32取代，STM32偏向不帶系統(tǒng)的工業(yè)控制，外圍設(shè)備甚至比ARM7、ARM9更豐富。

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