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如何零死角玩转STM32-F429系列

645 STM32

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2021-10-13 08:47:02　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 lining870815844 该类别下有 32 个回答。邀请回答 h1654155275.6678 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报贾大林相关推荐 • 如何零死角玩转STM32-F429系列？ 1011 • 求“零死角玩转 STM32—F429”例程？ 4645 • 如何玩转STM32-F429系列 375 • 如何玩转STM32-F429系列控制器？ 1334 • 谁有零死角玩转STM32—F407霸天虎的源码,能传我一份或在论坛发一份吗 4584 • Android手机操控ARM开发板外围硬件设备【创科之龙】原创 14951 • 如何为stm32-f429启用类似SWD/SWO printf()的调试功能？ 155 • stm32f429怎么移植linux系统？ 383 • 如何利用STM32F401VE对F429系列芯片进行Proteus仿真 4227 • stm32f429系列和lpc1769哪个抗干扰好一些？ 251 1个回答

第4章    初识STM32

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  本章参考资料：1、《STM8和STM32产品选型手册》2、SetupSTM32CubeMX-4.11.0.exe
  4.1 什么是STM32

  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。
  4.1.1 STM32诞生的背景

  51 是嵌入式学习中一款入门级的精典 MCU，因其结构简单，易于教学，且可以通过串口编程而不需要额外的仿真器，所以在教学时被大量采用，至今很多大学在嵌入式教学中用的还是 51。51 诞生于 70 年代，属于传统的 8 位单片机，如今，久经岁月的洗礼，既有其辉煌又有其不足。现在的市场产品竞争越来越激烈，对成本极其敏感，相应地对 MCU 的性能要求也更苛刻：更多功能，更低功耗，易用界面和多任务。面对这些要求，51 现有的资源就显得得抓襟见肘。所以无论是高校教学还是市场需求，都急需一款新的 MCU 来为这个领域注入新的活力。
  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 Cortex-M3 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。
  作为一名合格的嵌入式工程师，面对新出现的技术，我们不是充耳不闻，而是要尽快吻合市场的需要，跟上技术的潮流。如今 STM32 的出现就是一种趋势，一种潮流，我们要做的就是搭上这趟快车，让自己的技术更有竞争力。
  4.2 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。下面我们以最近最为火爆的两个产品来讲解下，一个是手环，一个是飞行器。
  4.2.1 智能手环



  图 41 三星 GearFit 智能手环
  红圈：STM32F439ZIY6S处理器，2048KB FLASH ，256KB RAM ,WLCSP143封装。
  橙圈：Macronix MX69V28F64 16 MB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。
  表格 41 三星Gear Fit 和秉火STM32F429至尊版资源对比

资源	三星Gear Fit	秉火STM32F429至尊版
CPU	STM32F439ZIY6S，WLCSP143封装	STM32F429IGT6，LQPF144 封装
存储	NOR+SRAM 16MB，FSMC接口	SDRAM 8MB，FMC接口
显示	1.84寸的 AMOLED，RGB接口，LTDC驱动	5寸电容屏，RGB接口，LTDC驱动
陀螺仪	MPU6050，I2C接口	MPU6050，I2C接口
无线通信	蓝牙:博通BCM4334，SDIO或者SPI接口	WIFI:美满W8782，SDIO接口

  除了这几个重要资源的对比，我们的429开发板上还集成了以太网，音频，CAN，485，232，USB转串口，蜂鸣器，LED，电容按键等外设资源，可以充分的学习429这个芯片。在板子上面，还可以跑系统ucosiii，学习图形界面emwin。如果功夫所至，学完之后，自己都可以做一个类似Gear Fit这样的手环。可很多人又会说，Gear Fit 涉及硬件和软件，整个系统这么复杂，并不是一个人可以完成的。说的没错，我们可以做不了，但是我们的能力可以无限接近，多学点，技多不压身嘛。


  图 42 ucosiii+emwin 做的系统界面（429开发板的开机界面）
  4.2.2 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 43所示飞行器的基本都可以用STM32搞定。


  图 43 微型四轴飞行器
  上面的是属于产品，如果想自己DIY，可以在入门STM32之后，买一本飞行器DIY的书，边做边学。入门级的书籍推荐《四轴飞行器DIY—基于STM32微控制器》，见图 44。


  图 44 四轴飞行器DIY —基于STM32微控制器
  4.2.3 淘宝众筹

  学会了STM32，想自己做产品，如何实现自己的梦想，淘宝众筹吧。做出产品原型，用别人的钱为自己的梦想买单。
  淘宝众筹科技类网址：这里面有很多小玩意都可以用STM32实现，只要你的创意到了，就会有人买单，前提是我们要先学会STM32。
  https://hi.taobao.com/market/hi/list.php?spm=a215p.1596646.1.8.LbVyJk#type=121288001


  图 45 淘宝众筹科技类
  4.3 STM32怎么选型

  4.3.1 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 42。
  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。
  表格 42 STM8和STM32分类

CPU位数	内核	系列	描述
32	Cortex-M0	STM32-F0	入门级
STM32-L0	低功耗
Cortex-M3	STM32-F1	基础型，主频72M
STM32-F2	高性能
STM32-L1	低功耗
Cortex-M4	STM32-F3	混和信号
STM32-F4	高性能，主频180M
STM32-L4	低功耗
Cortex-M7	STM32-F7	高性能
8	超级版6502	STM8S	标准系列
STM8AF	标准系列的汽车应用
STM8AL	低功耗的汽车应用
STM8L	低功耗

  4.3.2 STM32 命名方法

  这里我们以秉火F429至尊版用的型号STM32F429IGT6来讲解下STM32的命名方法。
  表格 43 STM32F429IGT6命名解释

—	STM32	F	429	I	G	T	6
家族	STM32 表示32bit的MCU
产品类型	F表示基础型
具体特性	429表示高性能且带DSP和FPU
引脚数目	I表示176pin，其他常用的为C表示48，R表示64，V表示100，Z表示144，B表示208，N表示216
FLASH大小	G表示1024KB，其他常用的为C表示256，E表示512，I表示2048
封装	T表示QFP封装，这个是最常用的封装
温度	6表示温度等级为A ：-40~85°

  有关更详细的命名方法见图 46。


  图 46 STM8和STM32命名方法，摘自《STM8和STM32选型手册》
  4.3.3 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着啊，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 44。
  表格 44 画原理图时的引脚分类

引脚分类	引脚说明说明
电源	(VBAT)、(VDD VSS)、(VDDA VSSA)、(VREF+ VREF-)等
晶振IO	主晶振IO，RTC晶振IO
下载IO	用于JTAG下载的IO：JTMS、JTCK、JTDI、JTDO、NJTRST
BOOT IO	BOOT0、BOOT1，用于设置系统的启动方式
复位IO	NRST，用于外部复位
上面5部分IO组成的系统我们也叫做最小系统
GPIO	专用器件接到专用的总线，比如I2C，SPI，SDIO，FSMC，DCMI这些总线的器件需要接到专用的IO
普通的元器件接到GPIO，比如蜂鸣器，LED，按键等元器件用普通的GPIO即
如果还有剩下的IO，可根据项目需要引出或者不引出

  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（英文叫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 45。
  表格 45 参考手册和数据手册的内容区别

手册	主要内容	说明
参考手册	片上外设的功能说明和寄存器描述	对片上每一个外设的功能和使用做了详细的说明，包含寄存器的详细描述。编程的时候需要反复查询这个手册。
数据手册	功能概览	主要讲这个芯片有哪些功能，属于概括性的介绍。芯片选型的时候首先看这个部分。
引脚说明	详细描述每一个引脚的功能，设计原理图的时候和写程序的时候需要参考这部分。
内存映射	讲解该芯片的内存映射，列举每个总线的地址和包含有哪些外设。
封装特性	讲解芯片的封装，包含每个引脚的长度宽度等，我们画PCB封装的时候需要参考这部分的参数。

  一句话概括：数据手册主要用于芯片选型和设计原理图时参考，参考手册主要用于在编程的时候查阅。官方的这两个文档可以从官方网址里面下载：http://www.stmcu.org/document/list/index/category-150，也可以从我们配置的光盘资料里面找到。
  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 46。
  表格 46 数据手册中对引脚定义


  表格 47 对引脚定义的解读
①

名称	缩写	说明
① 引脚序号	阿拉伯数字表示LQFP封装，英文字母开头的表示BGA封装。引脚序号这里列出了有8种封装型号，具体使用哪一种要根据实际情况来选择。
② 引脚名称	指复位状态下的引脚名称
③ 引脚类型	S	电源引脚
I	输入引脚
I/O	输入/输出引脚
④ I/O结构	FT	兼容5V
	TTa	只支持3V3，且直接到ADC
①	B	BOOT引脚
①	RST	复位引脚，内部带弱上拉
⑤ 注意事项	对某些IO要注意的事项的特别说明
⑥ 复用功能	IO的复用功能，过GPIOx_AFR寄存器来配置选择。一个IO口可以复用为多个功能，即一脚多用，这个在设计原理图和编程的时候要灵活选择。
⑦ 额外功能	IO的额外功能，通过直连的外设寄存器配置来选择。个人觉得在使用上跟复用功能差不多。

  3. 开始分配原理图IO

  比如我们的F429至尊版使用的MCU型号是STM32F429IGT6，封装为LQFP176，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 44 画原理图时的引脚分类即可。分配好之后就开始画原理图。
  4.3.4 PCB哪里打样

  设计好原理图，画好PCB之后，需要把板子做出来，进行软硬件联调。首先得PCB打样，这里我推荐一家我经常打样的厂家，深圳嘉立创（JLC），行业标杆，良心价格，网址：http://www.sz-jlc.com。一块10CM*10CM以内的板子，三天做好，50块就可以搞定，还包邮，简直便宜到掉渣。如果你足够懒，不想自己焊接电阻电容二三极管什么的，嘉立创还可以帮你把PCB样板上的阻容贴好给你，打样贴片一条龙。
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转载于:https://www.cnblogs.com/firege/p/5748317.html