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【STM32开发必备知识】STM32单片机硬件关键基础及注意事项

发布时间:2021/12/21 18:47:00

来源:http://www.szinter.com.cn/news740868.html

STM32简易详细介绍 一、环境假如你正为工程项目的CPU而开展艰难的选择:一方面埋怨16位单片机设计比较有限的命令和性能,另一方面又埋怨32位CPU的高成本费和高功耗,那麼,根据 ARM Cortex-M3核心的STM32系列产品CPU或许能帮你处理这个问题。使你无须在性能、成本费、功能损耗等要素中间作出选择和折中。即使你还是沒有看了STM32的产品说明书,但针对那样一款结合ARM和ST技术性的“新生婴儿”坚信她和他一样不容易担忧这款对于16位MCU主要用途 的32位CPU的性能,可是从工程项目的视角而言,除开集成ic自身的性能和成本费以外,你也许还会继续充分考虑开发环境的成本费用和普遍度;储存器的类型、经营规模、性能和容 量;及其各种各样APP得到的难度系数,我敢确信看了本专题会获得一个令人满意的参考答案。针对在16位MCU行业挺好用专用型线上烧录器(ICE)的技术工程师很有可能会担忧开发环境是不是可以快速的入门?开发设计复杂性和总体成本费是否会提升?商品上 市時间是否会增加?没有错,针对32位内嵌式CPU而言,伴随着时钟频率愈来愈高,再加上繁杂的封装类型,ICE已愈来愈难担任开发环境的工作中,因此在32位嵌 入式系统软件开发中多是选用JTAG烧录器而不是你了解的ICE。可是STM32选用串行通信单线调节和JTAG,根据JTAG程序调试你能立即从CPU获得调节 信息内容,进而将使你的设计产品大大简化,并且开发环境的总体价钱要小于ICE,不妨一试?有趣的是STM32系列产品集成ic上印着一个蝴碟图象,据ST微控制器产品研发Daniel COLONNA老先生说,这也是意味着可玩性,借以给技术工程师一个充足的艺术空间。我则“歪曲”为预兆着一种蝴蝶效应,这类蝴蝶效应不但会对计划方案服务提供商及其终端设备产 品经销商产生至关重要的危害,并且会造成竞争者对策的更改……羽翼已扇动,让我们一起见机行事!二、STM32目前市面上商品流通的型号规格截止到2010年7月1日,市面上商品流通的型号规格有:标准型:STM32F101R6,STM32F101C8,STM32F101R8,STM32F101V8 ,STM32F101RB,STM32F101VB加强型:STM32F103C8STM32F103R8,STM32F103V8,STM32F103RB,STM32F103VB,STM32F103VE,STM32F103ZE三、STM32系列产品的功效ARM企业的高性能”Cortex-M3”核心1.25DMips/MHz,而ARM7TDMI仅有0.95DMips/MHz一流的外设1μs的双12位ADC,4兆位/秒的UART,18兆位/秒的SPI,18MHz的I/O旋转速率功耗低在72MHz时耗费36mA(全部外设处在运行状态),休眠时降低到2μA较大的处理速度延时电路、低压检验、交流稳压器、精准的RC震荡器等简洁的构造和实用的专用工具。四、STM32F10x关键主要参数2V-3.6V配电忍受5V的I/O引脚出色的安全性钟表方式带唤起功能的功耗低方式內部RC震荡器嵌入延时电路操作温度范畴:-40℃至 85℃或105℃五、性能特性标准型STM32F101:36MHz CPU,高达16K字节数SRAM,1x12位ADC温度感应器加强型STM32F103:72MHz CPU,高达20K字节数SRAM,2x12位ADC 溫度传感器,PWM计时器,CAN,USB六、STM32互连型系列产品介绍:全新升级STM32互联型(Connectivity)系列产品微控制器提升一个满速USB(OTG)插口,使终端设备在联接另一个USB机器设备时既可以 当做USB服务器又可当做USB从机;还加入一个硬件配置适用IEEE1588精确时间协义(PTP)的千兆以太网,用硬件配置完成这一协义可减少CPU花销,提升 即时运用和连接网络机器设备同歩通讯的响应时间。全新升级互联型系列产品或是STM32大家族中第一款集成化2个CAN2.0B控制板的商品,让开发者可以研制开发可联接两根行业标准CAN(控制板区域网)总 线的 ** 机器设备。除此之外,新系列产品微控制器还适用以太网接口、USB OTG和CAN2.0B外设插口与此同时工作中,因而,开发者只需一颗集成ic就能设计方案融合全部这种外设插口的 ** 机器设备。STM32互联型产品系列加强了音频性能,选用一个优秀的锁相环路体制,完成音频等级的I2S通讯。融合USB服务器或从机功能,STM32可以从 外界储存器(U盘或MP3视频播放器)载入、编解码和导出音频数据信号。设计方案工作人员还能够在新系列产品微控制器上开发设计工业触摸屏(HMI)功能,如播放视频和终止功能键,及其表明 器页面。这一功能使其可用作各种各样家中音响系统,如音箱基座系统软件、闹铃/音频播放器和家庭影院套装。新产品系列融合优秀的朝向联接的外设,规范的STM32外设(包含一个PWM计时器),高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU,这种特点使开发者可以在设施上(如家用电器、房屋或工控自动化)融合多种多样功能,如电机操纵、操作界面操纵和机器设备互联功能。其他总体目标运用包含必须联 网、数据信息纪录或USB外设拓展功能的系统软件,如患者监控、市场销售终端设备、自动售卖机和保安人员系统软件。包含新的互联型系列产品以内的STM32系列产品微控制器具备多种多样配套设施APP和开发环境,包括但不限于意法半导体完全免费供应的软件库及其第三方专用工具生产商的广泛支持。意法半导体还将发布一个新的评定板,现阶段正向大顾客给予STM32F105和STM32F107互联型系列产品的样照。七、STM32新产品系列的功能:STM32互联型产品系列分成两种型号规格:STM32F105和STM32F107。STM32F105具备USB OTG 和CAN2.0B插口。STM32F107在USB OTG 和CAN2.0B插口基本上提升了以太网接口10/100 MAC控制模块 。上面集成化的以太网接口MAC适用MII和RMII,因而,完成一个完全的以太网接口光纤收发器只需一个外界PHY集成ic。只应用一个25MHz晶振电路就可以给全部微控制器 给予时钟频率,包含以太网接口和USB OTG外设插口。微控制器还能出现一个25MHz或50MHz的钟表导出,推动外界以太网接口PHY层集成ic,进而为顾客节约了一个额外晶振电路。音频功能层面,新系列产品微控制器给予2个I2S音频插口,适用服务器和从机三种方式,既作为键入又可作为导出,屏幕分辨率为16位或32位。音频取样频 率从8kHz到96kHz。运用新系列产品微控制器强劲的解决性能,开发者可以用APP完成音频转码软件,进而清除了对外界部件的要求。把U盘插进微控制器的USB OTG插口,可以当场更新APP;还可以根据以太网接口在线下载编码开展软件更新。这一功能可简化大中型系统软件互联网(如远程控制器或市场销售智能终端)的管理方法和保护工作中。八、充分运用 STM32构架的优点:除增加的功能加强型外设插口外,STM32互联系列产品还供应与其他STM32微控制器同样的通信接口,这类外设同用性提高了全部商品大家族的运用灵 活力,使开发者可以在好几个设计方案中多次重复使用同一个APP。新STM32的规范外设包含10个计时器、2个12位1-Msample/s 数模转换器 (交叠方式下2-Msample/s)、2个12位模数转换器、2个I2C插口、五个USART插口和三个SPI端口号。新品外设一共有12条DMA安全通道, 还有一个CRC测算模块,像其他STM32微控制器一样,适用96位唯一识别码。新系列产品微控制器还沿续了STM32商品大家族的低压和环保节能两大优势。2.0V到3.6V的工作频率范畴兼容流行的新型电池,如锂电和镍氢电池电 池,封装形式还配有一个充电电池工作模式专用型管脚Vbat。以72MHz工作频率从闪存芯片实行编码,仅耗费 27mA电流量。功耗低方式一共有四种,可将电流量耗费降到两微安。从功耗低方式开机启动项也一样节约电磁能;运行电源电路应用STM32內部转化成的8MHz数据信号,将微 控制板从终止方式唤起用时低于6微秒。九、储存器和封装形式选择项:在STM32F105和STM32F107互联型系列产品微控制器以前,意法半导体早已发布STM32标准型系列产品、加强型系列产品、USB标准型系列产品和 加强型系列产品;新产品系列沿用加强型系列产品的72MHz解决工作频率。运行内存包含 ** KB到256KB闪存芯片和 20KB到 ** KB内嵌式SRAM。新系列产品选用LQFP ** 、LQFP100和LFBGA100三种封装形式,不一样的封装形式维持管脚排序一致性,融合STM32 服务平台的设计构思,开发者根据使用商品可再次提升功能、储存器、性能和管脚总数,以最少的硬件配置转变来达到人性化的运用要求。怎样确保ADC精密度之STM32的ADC一共有较多3个ADC控制模块,较多21个ADC键入安全通道特点12位屏幕分辨率自校正变换完毕,引入变换完毕和产生仿真模拟看门狗1事情时造成终断带嵌入数据信息一致的数据信息两端对齐比较丰富的使用方式双向方式(带2个或以上ADC的元器件)ADC变换時间:1μs:ADC钟表为14MHz时做到更快14个指令周期,变换周期时间可调式:14、20、26、41、54、68、84、252ADC配电规定:2.4V~3.6VADC键入范畴:VREF-≤VIN≤VREF 标准安全通道变换期内有DMA要求造成仿真模拟看门狗1ADC键入安全通道投射STM32的双ADC实际操作方式ADC的偏差类型(1) 理想化ADC变换曲线图(2) 具体ADC变换曲线图(3) 具体ADC两终点站连线ET 总偏差:具体ADC变换曲线图与理想化曲线图间的最 大偏移EO 偏位偏差:具体变换曲 网上第一次越迁与理想化 曲线图中第一次越迁之差EG 收获偏差:具体变换曲 网上最后一次越迁与理 想曲线图中最后一次越迁 之差ED 全微分线形偏差:具体转 换曲线图上步距与理想化步 距(1LSB)之差EL 積分线形偏差:具体转 换曲线图与终点站曲线图间最 大偏移清除危害ADC精密度的要素 1、ADC控制模块本身的偏差積分线形偏差(ILE)和全微分线形偏差(DLE)取决于ADC控制模块的设计方案,校正他们是艰难的。开展多次变换再做均值可以减少他们的危害。偏位和收获偏差可以简洁地应用ADC控制模块的自校正功能赔偿。2、开关电源噪音,尤其是开关电源电路( ** PS)的高頻噪音线形稳压电源具备不错的导出。强烈要求在整流器导出端联接耦合电容。假如应用电源开关型开关电源,提议选择一个线形稳压电源为仿真模拟一部分配电。提议在电源插头和地 线中间联接具备优良高频率特点的电容器,即在挨近开关电源一端应置放一个0.1μF和一个1~10μF的电容器。每一对VDD和VSS引脚都要应用独立的去藕电 容。VDDA引脚务必联接到2个外界的去藕电力电容器(10nF瓷介电容器 1μF的贴片电解电容或瓷介电容器)针对100脚和144脚封装形式的商品,可以在VREF 上 联接一个外界的ADC的参照键入工作电压,进而改进对键入低压的精密度。1、开关电源导出不稳,随负荷转变ADC控制模块应用VREF 或VDDA做为仿真模拟参照,数据标值的输入输出是这一参照工作电压与仿真模拟键入信息的参考值,VREF 务必在各种各样负荷状况下长期保持。可以应用例如LM236做为VREF 的参照工作电压,这是一个2.5V的工作电压参照二极管2、仿真模拟键入信息的噪音均值方式:合适解决不经常转变的仿真模拟键入数据信号,提升一个外界过滤器清除高频率噪音。3、将较大的电磁波力度与ADC采样率配对挑选参照工作电压(仅合适于具备VREF 管脚的商品),应用一个外界的前级放大器。4、I/O管脚间的串扰(邻近模拟信号的旋转)脉冲信号线的周边布局接地线造成屏蔽掉,能合理地减少串扰影响噪音。清除危害ADC精密度的要素VDD与VDDA的解决配电管脚STM32一共有7种封装形式规格型号,一共有多个VDD/VSS管脚,及其一组VDDA/VSSA管脚。虽然全部VDD和全部VSS在內部相接,在集成ic外界依然必须联接上任何的VDD和VSS。由于输电线偏细,內部联接负荷工作能力较弱,抗干扰性的水平也较弱,假如漏接VDD或VSS,非常容易形成內部路线毁坏,与此同时抗干扰性降低。VDD与VSS的去藕电容器每对VDD与VSS都必需在尽量挨近集成ic处各自置放一个10nF~100nF的高频率瓷介电容器。在挨近VDD3和VSS3的位置置放一个4.7μF~10μF的贴片电解电容或瓷介电容器。VDD与VDDA的关联VDDA为任何的数字集成电路一部分配电,包含:ADC控制模块,延时电路,PVD(可编工作电压检测器),PLL,通电校准(POR)和断电校准(PDR)控制模块,操纵VBAT转换的开关等。即使不 应用ADC功能,也必须联接VDDA,强烈要求VDD和VDDA应用同一个开关电源配电。VDD与VDDA中间的工作电压差不可以超出300mV,VDD与VDDA 应当与此同时通电或调电。供电方案 如何达到最优功耗水准低功耗模式 I/O引脚的处理 1、如果需要减小I/O端口的电流消耗,可以根据具体情况配置I/O端口的状态:输入端口配置为浮空输入,带外部上拉的输出端口配置为推挽输出并输出’1’,带外部下拉的输出端口配置为推挽输出并输出’0’。2、未用的内部外设:保持为关闭和默认的复位状态:不要进行重映射,复位寄存器RCC_APB1RSTR和RCC_APB2RSTR。关闭对应的时钟,时钟使能寄存器:RCC_AHBENR、RCC_APB2ENR和RCC_APB1ENR。进入SLEEP模式的省电操作1、为了降低系统功耗,进入SLEEP模式时,执行如下操作流程:关闭无需等待中断或事件的外设时钟;设置进入机制(Sleep-Now或Sleep-on-Exit);设置系统进入SLEEP模式。2、退出睡眠模式的方式:WFI(等待中断),可由任一外设中断触发,WFE(等待事件),可由任一外设事件触发。进入STOP省电模式的操作为了降低系统功耗,进入STOP模式的操作流程:关闭设置为普通IO功能的GPIO口时钟;关闭已开启时钟的外设的使能位(尤其是ADC、DAC、USB等带模拟模块的外设);关闭已开启时钟的外设的时钟;关闭预取缓冲区,并将Flash等待周期置为0;设置PWR_CR中LPDS位选择电压调节器的模式:正常模式:电压调节器处于正常供电状态;低功耗模式:可降低电压调节器自身的功耗,将MCU从STOP模式唤醒的时间有所增加;设置系统进入STOP模式。退出STOP省电模式的操作1、退出停止模式:以WFI进入时:任意外部中断线的中断;以WFE进入时:任意外部中断线的事件;不包括PVD和USB唤醒事件。2、从STOP模式恢复后,时钟的配置返回到复位时的状态(系统时钟为HSI),用户程序必须重新配置整个时钟系统,包括PLL。1、ADC模块自身的误差积分线性误差(ILE)和微分线性误差(DLE)依赖于ADC模块的设计,校准它们是困难的。进行多次转换再做平均可以减小它们的影响。偏移和增益误差可以简单地使用ADC模块的自校准功能补偿。2、电源噪声,尤其是开关电源( ** PS)的高频噪声线性稳压器具有较好的输出。强烈建议在整流输出端连接滤波电容。如果使用开关型电源,建议使用一个线性稳压器为模拟部分供电。建议在电源线和地 线之间连接具有良好高频特性的电容,即在靠近电源一端应放置一个0.1μF和一个1~10μF的电容。每一对VDD和VSS管脚都需要使用单独的去藕电 容。VDDA管脚必须连接到2个外部的去藕电容器(10nF瓷介电容+1μF的钽电容或瓷介电容)对于100脚和144脚封装的产品,可以在VREF+上 连接一个外部的ADC的参考输入电压,从而改善对输入低电压的精度。消除影响ADC精度的因素1、电源输出不稳,随负载变化ADC模块使用VREF+或VDDA作为模拟参考,数字数值的输出是这个参考电压与模拟输入信号的比值,VREF+必须在各种负载情况下保持稳定。可以使用诸如LM236作为VREF+的参考电压,这是一个2.5V的电压参考二极管。2、模拟输入信号的噪声平均值方法:适合处理不频繁变化的模拟输入信号,增加一个外部滤波器消除高频噪声。3、将最大的信号幅度与ADC动态范围匹配选择参考电压(仅适合于具有VREF+引脚的产品),使用一个外部的前级放大器。4、I/O引脚间的串扰(临近数字信号的翻转)模拟信号线的周围布置地线产生屏蔽,能有效地减小串扰干扰噪声。消除影响ADC精度的因素VDD与VDDA的处理供电引脚STM32共有7种封装规格,共有多组VDD/VSS引脚,以及一组VDDA/VSSA引脚。尽管所有VDD和所有VSS在内部相连,在芯片外部仍然需要连接上所有的VDD和VSS。因为导线较细,内部连接负载能力较差,抗干扰的能力也较差,如果漏接VDD或VSS,容易造成内部线路损坏,同时抗干扰能力下降。VDD与VSS的去藕电容每对VDD与VSS都必须在尽可能靠近芯片处分别放置一个10nF~100nF的高频瓷介电容。在靠近VDD3和VSS3的地方放置一个4.7μF~10μF的钽电容或瓷介电容。 VDD与VDDA的关系 VDDA为所有的模拟电路部分供电,包括: ADC模块,复位电路,PVD(可编程电压监测器),PLL,上电复位(POR)和掉电复位(PDR)模块,控制VBAT切换的开关等。即使不 使用ADC功能,也需要连接VDDA,强烈建议VDD和VDDA使用同一个电源供电。VDD与VDDA之间的电压差不能超过300mV,VDD与VDDA 应该同时上电或调电。1、如果需要减小I/O端口的电流消耗,可以根据具体情况配置I/O端口的状态:输入端口配置为浮空输入,带外部上拉的输出端口配置为推挽输出并输出’1’,带外部下拉的输出端口配置为推挽输出并输出’0’。2、未用的内部外设:保持为关闭和默认的复位状态:不要进行重映射,复位寄存器RCC_APB1RSTR和RCC_APB2RSTR。关闭对应的时钟,时钟使能寄存器:RCC_AHBENR、RCC_APB2ENR和RCC_APB1ENR。进入SLEEP模式的省电操作1、为了降低系统功耗,进入SLEEP模式时,执行如下操作流程:关闭无需等待中断或事件的外设时钟;设置进入机制(Sleep-Now或Sleep-on-Exit);设置系统进入SLEEP模式。2、退出睡眠模式的方式:WFI(等待中断),可由任一外设中断触发,WFE(等待事件),可由任一外设事件触发。进入STOP省电模式的操作为了降低系统功耗,进入STOP模式的操作流程:关闭设置为普通IO功能的GPIO口时钟;关闭已开启时钟的外设的使能位(尤其是ADC、DAC、USB等带模拟模块的外设);关闭已开启时钟的外设的时钟;关闭预取缓冲区,并将Flash等待周期置为0;设置PWR_CR中LPDS位选择电压调节器的模式:正常模式:电压调节器处于正常供电状态;低功耗模式:可降低电压调节器自身的功耗,将MCU从STOP模式唤醒的时间有所增加;设置系统进入STOP模式。退出STOP省电模式的操作1、退出停止模式:以WFI进入时:任意外部中断线的中断;以WFE进入时:任意外部中断线的事件;不包括PVD和USB唤醒事件。2、从STOP模式恢复后,时钟的配置返回到复位时的状态(系统时钟为HSI),用户程序必须重新配置整个时钟系统,包括PLL。

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