STM32单片机硬件关键基础精华及注意事项 - 图文

STM32单片机硬件关键基础精华及注意事项

时间：2012-09-06 19:02:44 来源： 作者：

STM32简单介绍 一、背景

如果你正为项目的处理器而进行艰难的选择：一方面抱怨16位单片机有限的指令和性能，另一方面又抱怨32位处理器的高成本和高

功耗，那么，基于 ARM Cortex-M3内核的STM32系列处理器也许能帮你解决这个问题。使你不必在性能、成本、功耗等因素之间做出取舍和折衷。

即使你还没有看完STM32的产品手册，但对于这样一款融合ARM和ST技术的“新生儿”相信你和我一样不会担心这款针对16位MCU

应用领域 的32位处理器的性能，但是从工程的角度来讲，除了芯片本身的性能和成本之外，你或许还会考虑到开发工具的成本和广泛度；存储器的种类、规模、性能和容 量；以及各种软件获得的难易，我相信你看完本专题会得到一个满意的答案。

对于在16位MCU领域用惯专用在线仿真器（ICE）的工程师可能会担心开发工具是否能够很快的上手？开发复杂度和整体成本会不会增加？产品上 市时间会不会延长？没错，对于32位嵌入式处理器来说，随着时钟频率越来越高，加上复杂的封装形式，ICE已越来越难胜任开发工具的工作，所以在32位嵌 入式系统开发中多是采用JTAG仿真器而不是你熟悉的ICE。但是STM32采用串行单线调试和JTAG，通过JTAG调试器你可以直接从CPU获取调试 信息，从而将使你的产品设计大大简化，而且开发工具的整体价格要低于ICE，何乐而不为？

有意思的是STM32系列芯片上印有一个蝴蝶图像，据ST微控制器产品部Daniel COLONNA先生说，这是代表自由度，意在给工程

师一个充分的创意空间。我则“曲解”为预示着一种蝴蝶效应，这种蝴蝶效应不仅会对方案提供商以及终端产 品供应商带来举足轻重的影响，而且会引起竞争对手策略的改变……翅膀已煽动，让我们一起静观其变！

二、STM32市面上流通的型号

截至2010年7月1日，市面流通的型号有：

基本型：STM32F101R6，STM32F101C8，STM32F101R8，STM32F101V8 ，STM32F101RB，STM32F101VB

增强型：STM32F103C8，STM32F103R8，STM32F103V8，STM32F103RB，STM32F103VB，STM32F103VE，STM32F103ZE 三、STM32系列的作用

ARM公司的高性能”Cortex-M3”内核

1.25DMips/MHz，而ARM7TDMI只有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翻转速度 低功耗

在72MHz时消耗36mA（所有外设处于工作状态），待机时下降到2μA 最大的集成度

复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等 简单的结构和易用的工具 四、STM32F10x重要参数 2V-3.6V供电 容忍5V的I/O管脚 优异的安全时钟模式 带唤醒功能的低功耗模式 内部RC振荡器 内嵌复位电路

工作温度范围：-40℃至+85℃或105℃ 五、性能特点

基本型STM32F101：36MHz CPU，多达16K字节SRAM，1x12位ADC温度传感器

增强型STM32F103：72MHz CPU，多达20K字节SRAM，2x12位ADC 温度传感，PWM定时器，CAN，USB

六、STM32互联型系列简介：

全新STM32互连型（Connectivity）系列微控制器增加一个全速USB（OTG）接口，使终端产品在连接另一个USB设备时既可以 充

当USB主机又可充当USB从机；还增加一个硬件支持IEEE1588精确时间协议（PTP）的以太网接口，用硬件实现这个协议可降低CPU开销，提高 实时应用和联网设备同步通信的响应速度。

全新互连型系列还是STM32家族中首款集成两个CAN2.0B控制器的产品，让开发人员能够研制可连接两条工业标准CAN（控制器

区域网）总 线的网关设备。此外，新系列微控制器还支持以太网、USB OTG和CAN2.0B外设接口同时工作，因此，开发人员只需一颗芯片就能设计整合所有这些外设接口的网关设备。

STM32互连型系列产品强化了音频性能，采用一个先进的锁相环机制，实现音频级别的I2S通信。结合USB主机或从机功能，STM32

可以从 外部存储器（U盘或MP3播放器）读取、解码和输出音频信号。设计人员还可以在新系列微控制器上开发人机界面（HMI）功能，如播放和停止按键，以及显示 器界面。这个功能使其可用于各种家庭音响设备，如音响底座系统、闹钟/音乐播放器和家庭影院。

新系列产品整合先进的面向连接的外设，标准的STM32外设（包括一个PWM定时器），高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU，这

些特性使开发人员可以在设备上（如家电、楼宇或工业自动化）整合多种功能，如马达控制、用户界面控制和设备互连功能。其它目标应用包括需要联 网、数据记录或USB外设扩展功能的系统，如病患监视、销售终端机、自动售货机和保安系统。

包括新的互连型系列在内的STM32系列微控制器具有多种配套软件和开发工具，其中包括意法半导体免费提供的软件库以及第三方

工具厂商的广泛支持。意法半导体还将推出一个新的评估板，目前正在向大客户提供STM32F105和STM32F107互连型系列的样片。

七、STM32新系列产品的功能：

STM32互连型系列产品分为两个型号：STM32F105和STM32F107。STM32F105具有USB OTG 和CAN2.0B接口。STM32F107

在USB OTG 和CAN2.0B接口基础上增加了以太网10/100 MAC模块 。片上集成的以太网MAC支持MII和RMII，因此，实现一个完整的以太网收发器只需一个外部PHY芯片。只使用一个25MHz晶振即可给整个微控制器 提供时钟频率，包括以太网和USB OTG外设接口。微控制器还能产生一个25MHz或50MHz的时钟输出，驱动外部以太网PHY层芯片，从而为客户节省了一个附加晶振。

音频功能方面，新系列微控制器提供两个I2S音频接口，支持主机和从机两种模式，既用作输入又可用作输出，分辨率为16位或32

位。音频采样频 率从8kHz到96kHz。利用新系列微控制器强大的处理性能，开发人员可以用软件实现音频编解码器，从而消除了对外部组件的需求。

把U盘插入微控制器的USB OTG接口，可以现场升级软件；也可以通过以太网下载代码进行软件升级。这个功能可简化大型系统网

络（如远程控制器或销售终端设备）的管理和维护工作。

八、充分发挥 STM32架构的优势：

除新增的功能强化型外设接口外，STM32互连系列还提供与其它STM32微控制器相同的标准接口，这种外设共用性提升了整个产品

家族的应用灵 活性，使开发人员可以在多个设计中重复使用同一个软件。新STM32的标准外设包括10个定时器、两个12位1-Msample/s 模数转换器 （交错模式下2-Msample/s）、两个12位数模转换器、两个I2C接口、五个USART接口和三个SPI端口。新产品外设共有12条DMA通道， 还有一个CRC计算单元，像其它STM32微控制器一样，支持96位唯一标识码。

新系列微控制器还沿续了STM32产品家族的低电压和节能两大优点。2.0V到3.6V的工作电压范围兼容主流的电池技术，如锂电池和

镍氢电 池，封装还设有一个电池工作模式专用引脚Vbat。以72MHz频率从闪存执行代码，仅消耗 27mA电流。低功耗模式共有四种，可将电流消耗降至两微安。从低功耗模式快速启动也同样节省电能；启动电路使用STM32内部生成的8MHz信号，将微 控制器从停止模式唤醒用时小于6微秒。

九、存储器和封装选项：

在STM32F105和STM32F107互连型系列微控制器之前，意法半导体已经推出STM32基本型系列、增强型系列、USB基本型系列和

增强型系列；新系列产品沿用增强型系列的72MHz处理频率。内存包括64KB到256KB闪存和 20KB到64KB嵌入式SRAM。新系列采用LQFP64、LQFP100和LFBGA100三种封装，不同的封装保持引脚排列一致性，结合STM32 平台的设计理念，开发人员通过选择产品可重新优化功能、存储器、性能和引脚数量，以最小的硬件变化来满足个性化的应用需求。

STM32硬件关键设计精华集锦

如何保证ADC精度之STM32的ADC

共有最多3个ADC模块，最多21个ADC输入通道 特性 12位分辨率 自校准

转换结束，注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断 带内嵌数据一致的数据对齐 非常丰富的操作模式

双重模式（带2个或以上ADC的器件） ADC转换时间：

1μs：ADC时钟为14MHz时达到最快

14个时钟周期，转换周期可调：14、20、26、41、54、68、84、252 ADC供电要求：2.4V~3.6V

ADC输入范围：VREF-≤VIN≤VREF+ 规则通道转换期间有DMA请求产生 模拟看门狗

ADC输入通道映射

STM32的双ADC操作模式

ADC的误差种类

（1） 理想ADC转换曲线 （2） 实际ADC转换曲线 （3） 实际ADC两终点连线

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