STM32系列的處理器介紹

如果你正為項目的處理器而進行艱難的選擇：一方面抱怨16位單片機有限的指令和性能，另一方面又抱怨32位處理器的高成本和高功耗，那么，基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32系列處理器也許能幫你解決這個問題。使你不必在性能、成本、功耗等因素之間做出取舍和折衷。
即使你還沒有看完STM32的產(chǎn)品手冊，但對于這樣一款融合ARM和ST技術的“新生兒”相信你和我一樣不會擔心這款針對16位MCU應用領域的32位處理器的性能，但是從工程的角度來講，除了芯片本身的性能和成本之外，你或許還會考慮到開發(fā)工具的成本和廣泛度；存儲器的種類、規(guī)模、性能和容量；以及各種軟件獲得的難易，我相信你看完本專題會得到一個滿意的答案。
對于在16位MCU領域用慣專用在線仿真器（ICE）的工程師可能會擔心開發(fā)工具是否能夠很快的上手？開發(fā)復雜度和整體成本會不會增加？產(chǎn)品上市時間會不會延長？沒錯，對于32位嵌入式處理器來說，隨著時鐘頻率越來越高，加上復雜的封裝形式，ICE已越來越難勝任開發(fā)工具的工作，所以在32位嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中多是采用JTAG仿真器而不是你熟悉的ICE。但是STM32采用串行單線調(diào)試和JTAG，通過JTAG調(diào)試器你可以直接從CPU獲取調(diào)試信息，從而將使你的產(chǎn)品設計大大簡化，而且開發(fā)工具的整體價格要低于ICE，何樂而不為？
有意思的是STM32系列芯片上印有一個蝴蝶圖像，據(jù)ST微控制器產(chǎn)品部Daniel COLONNA先生說，這是代表自由度，意在給工程師一個充分的創(chuàng)意空間。我則“曲解”為預示著一種蝴蝶效應，這種蝴蝶效應不僅會對方案提供商以及終端產(chǎn)品供應商帶來舉足輕重的影響，而且會引起競爭對手策略的改變……翅膀已煽動，讓我們一起靜觀其變！

STM32系列簡介

STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內(nèi)核。按性能分成兩個不同的系列：STM 32F103“增強型”系列和STM32F101“基本型”系列。增強型系列時鐘頻率達到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個系列都內(nèi)置32K到512K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當于0.5mA/MHz。

STM32系列的特性

ARM公司的高性能”Cortex-M3”內(nèi)核：1.25DMips/MHz,而ARM7TDMI只有0.95DMips/MHz
一流的外設：1μs的雙12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻轉(zhuǎn)速度
低功耗：在72MHz時消耗36mA(所有外設處于工作狀態(tài))，待機時下降到2μA
最大的集成度：復位電路、低電壓檢測、調(diào)壓器、精確的RC振蕩器等
簡單的結構和易用的工具

STM32F10x重要參數(shù)：
2V-3.6V供電
容忍5V的I/O管腳
優(yōu)異的安全時鐘模式
帶喚醒功能的低功耗模式
內(nèi)部RC振蕩器
內(nèi)嵌復位電路
工作溫度范圍：
-40o至+85oC或105oC

STM32F101性能特點：36MHz CPU　多達48K字節(jié)SRAM1x12位ADC溫度傳感器
STM32F103性能特點：72MHz CPU多達64K字節(jié)SRAM 2x12位ADC溫度傳感PWM定時器CAN USB


STM32互聯(lián)型系列簡介：
全新STM32互連型（Connectivity）系列微控制器增加一個全速USB（OTG）接口，使終端產(chǎn)品在連接另一個USB設備時既可以充當USB主機又可充當USB從機；還增加一個硬件支持IEEE1588精確時間協(xié)議(PTP)的以太網(wǎng)接口，用硬件實現(xiàn)這個協(xié)議可降低CPU開銷，提高實時應用和聯(lián)網(wǎng)設備同步通信的響應速度。
全新互連型系列還是STM32家族中首款集成兩個CAN2.0B控制器的產(chǎn)品，讓開發(fā)人員能夠研制可連接兩條工業(yè)標準CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)）總線的網(wǎng)關設備。此外，新系列微控制器還支持以太網(wǎng)、USB OTG和CAN2.0B外設接口同時工作，因此，開發(fā)人員只需一顆芯片就能設計整合所有這些外設接口的網(wǎng)關設備。
STM32互連型系列產(chǎn)品強化了音頻性能，采用一個先進的鎖相環(huán)機制，實現(xiàn)音頻級別的I2S通信。結合USB主機或從機功能，STM32可以從外部存儲器（U盤或MP3播放器）讀取、解碼和輸出音頻信號。設計人員還可以在新系列微控制器上開發(fā)人機界面（HMI）功能，如播放和停止按鍵，以及顯示器界面。這個功能使其可用于各種家庭音響設備，如音響底座系統(tǒng)、鬧鐘/音樂播放器和家庭影院。
新系列產(chǎn)品整合先進的面向連接的外設，標準的STM32外設（包括一個PWM定時器），高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU，這些特性使開發(fā)人員可以在設備上（如家電、樓宇或工業(yè)自動化）整合多種功能，如馬達控制、用戶界面控制和設備互連功能。其它目標應用包括需要聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)記錄或USB外設擴展功能的系統(tǒng)，如病患監(jiān)視、銷售終端機、自動售貨機和保安系統(tǒng)。
包括新的互連型系列在內(nèi)的STM32系列微控制器具有多種配套軟件和開發(fā)工具，其中包括意法半導體免費提供的軟件庫以及第三方工具廠商的廣泛支持。意法半導體還將推出一個新的評估板，目前正在向大客戶提供STM32F105和STM32F107互連型系列的樣片。


STM32新系列產(chǎn)品的功能：
STM32互連型系列產(chǎn)品分為兩個型號：STM32F105和STM32F107。STM32F105具有USB OTG和CAN2.0B接口。STM32F107在USB OTG和CAN2.0B接口基礎上增加了以太網(wǎng)10/100 MAC模塊。片上集成的以太網(wǎng)MAC支持MII和RMII，因此，實現(xiàn)一個完整的以太網(wǎng)收發(fā)器只需一個外部PHY芯片。只使用一個25MHz晶振即可給整個微控制器提供時鐘頻率，包括以太網(wǎng)和USB OTG外設接口。微控制器還能產(chǎn)生一個25MHz或50MHz的時鐘輸出，驅(qū)動外部以太網(wǎng)PHY層芯片，從而為客戶節(jié)省了一個附加晶振。
音頻功能方面，新系列微控制器提供兩個I2S音頻接口，支持主機和從機兩種模式，既用作輸入又可用作輸出，分辨率為16位或32位。音頻采樣頻率從8kHz到96kHz。利用新系列微控制器強大的處理性能，開發(fā)人員可以用軟件實現(xiàn)音頻編解碼器，從而消除了對外部組件的需求。
把U盤插入微控制器的USB OTG接口，可以現(xiàn)場升級軟件；也可以通過以太網(wǎng)下載代碼進行軟件升級。這個功能可簡化大型系統(tǒng)網(wǎng)絡（如遠程控制器或銷售終端設備）的管理和維護工作。


充分發(fā)揮STM32架構的優(yōu)勢：
除新增的功能強化型外設接口外，STM32互連系列還提供與其它STM32微控制器相同的標準接口，這種外設共用性提升了整個產(chǎn)品家族的應用靈活性，使開發(fā)人員可以在多個設計中重復使用同一個軟件。新STM32的標準外設包括10個定時器、兩個12位1-Msample/s模數(shù)轉(zhuǎn)換器(交錯模式下2-Msample/s)、兩個12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器、兩個I2C接口、五個USART接口和三個SPI端口。新產(chǎn)品外設共有12條DMA通道，還有一個CRC計算單元，像其它STM32微控制器一樣，支持96位唯一標識碼。
新系列微控制器還沿續(xù)了STM32產(chǎn)品家族的低電壓和節(jié)能兩大優(yōu)點。2.0V到3.6V的工作電壓范圍兼容主流的電池技術，如鋰電池和鎳氫電池，封裝還設有一個電池工作模式專用引腳Vbat。以72MHz頻率從閃存執(zhí)行代碼，僅消耗27mA電流。低功耗模式共有四種，可將電流消耗降至兩微安。從低功耗模式快速啟動也同樣節(jié)省電能；啟動電路使用STM32內(nèi)部生成的8MHz信號，將微控制器從停止模式喚醒用時小于6微秒。


存儲器和封裝選項：
在STM32F105和STM32F107互連型系列微控制器之前，意法半導體已經(jīng)推出STM32基本型系列、增強型系列、USB基本型系列和增強型系列；新系列產(chǎn)品沿用增強型系列的72MHz處理頻率。內(nèi)存包括64KB到512KB閃存和20KB到64KB嵌入式SRAM。新系列采用LQFP64、LQFP100、LFBGA100和LQFP144四種封裝，不同的封裝保持引腳排列一致性，結合STM32平臺的設計理念，開發(fā)人員通過選擇產(chǎn)品可重新優(yōu)化功能、存儲器、性能和引腳數(shù)量，以最小的硬件變化來滿足個性化的應用需求。

STM32F實用型系列產(chǎn)品明細
型號內(nèi)核封裝速度閃存(字節(jié)）SRAM（字節(jié)）定時器通信通用I/O12位同12位ADCCPU工作工作
通用Basic高級SPII2CUSARTUSBCAN端口步ADC通道數(shù)頻率電壓溫度
STM32F101C4T6CortexM3LQFP-4845MIPS16K4K2無無112無無371X10通道136MHz2.0~3.6V
STM32F101C6T6CortexM3LQFP-4845MIPS32K6K2無無112無無371X10通道1
STM32F101R4T6CortexM3LQFP-6445MIPS16K4K2無無112無無511X10通道1
STM32F101R6T6CortexM3LQFP-6445MIPS32K6K2無無112無無511X10通道1
STM32F101T4U6CortexM3QFN-3645MIPS16K4K2無無112無無261X10通道1
STM32F101T6U6CortexM3QFN-3645MIPS32K6K2無無112無無261X10通道1
STM32F101T8U6CortexM3QFN-3645MIPS64K10K3無無112無無261X10通道1
STM32F101C8T6CortexM3LQFP-4845MIPS64K10K3無無223無無371X10通道1
STM32F101CBT6CortexM3LQFP-4845MIPS128K16K3無無223無無371X10通道1零下40度
STM32F101R8T6CortexM3LQFP-6445MIPS64K10K3無無223無無511X10通道1至
STM32F101RBT6CortexM3LQFP-6445MIPS128K16K3無無223無無511X10通道180度
STM32F101V8T6CortexM3LQFP-10045MIPS64K10K3無無223無無801X10通道1或
STM32F101VBT6CortexM3LQFP-10045MIPS128K16K3無無223無無801X10通道1105度
STM32F101RCT6CortexM3LQFP-6445MIPS256K32K42無325無無511X16通道1X2
STM32F101RDT6CortexM3LQFP-6445MIPS384K48K42無325無無511X16通道1X2
STM32F101RET6CortexM3LQFP-6445MIPS512K48K42無325無無511X16通道1X2
STM32F101VCT6CortexM3LQFP-10045MIPS256K32K42無325無無801X16通道1X2
STM32F101VDT6CortexM3LQFP-10045MIPS384K48K42無325無無801X16通道1X2
STM32F101VET6CortexM3LQFP-10045MIPS512K48K42無325無無801X16通道1X2
STM32F101ZCT6CortexM3LQFP-14445MIPS256K32K42無325無無1121X16通道1X2
STM32F101ZDT6CortexM3LQFP-14445MIPS384K48K42無325無無1121X16通道1X2
STM32F101ZET6CortexM3LQFP-14445MIPS512K48K42無325無無1121X16通道1X2
備注：STM32F系列產(chǎn)品均帶16位定時器/6通道16位PWM輸出/RTC/看門狗/溫度傳感器/單周期乘法指令和硬件除法指令/超低功耗（90MIPS消耗電流36mA）/超快中斷控制器
STM32F增強型系列產(chǎn)品明細
型號內(nèi)核封裝速度閃存(字節(jié)）SRAM（字節(jié)）定時器通信通用I/O12位同12位ADCCPU工作工作
通用Basic高級SPII2CUSARTUSBCAN端口步ADC通道數(shù)頻率電壓溫度
STM32F103C4T6CortexM3LQFP-4890MIPS16K6K21無11211371X10通道172MHz2.0~3.6V
STM32F103C6T6CortexM3LQFP-4890MIPS32K10K21無11211372X10通道1
STM32F103R4T6CortexM3LQFP-6490MIPS16K6K21無11211512X10通道1
STM32F103R6T6CortexM3LQFP-6490MIPS32K10K21無11211512X16通道1
STM32F103T4U6CortexM3QFN-3690MIPS16K6K21無11211262X10通道1
STM32F103T6U6CortexM3QFN-3690MIPS32K10K21無11211262X10通道1
STM32F103T8U6CortexM3QFN-3690MIPS64K20K3無111211262X10通道1
STM32F103C8T6CortexM3LQFP-4890MIPS64K20K3無122311372X10通道1
STM32F103CBT6CortexM3LQFP-4890MIPS128K20K3無122311372X10通道1零下40度
STM32F103R8T6CortexM3LQFP-6490MIPS64K20K3無122311512X16通道1至
STM32F103RBT6CortexM3LQFP-6490MIPS128K20K3無122311512X16通道180度
STM32F103V8T6CortexM3LQFP-10090MIPS64K20K3無122311802X16通道1或
STM32F103VBT6CortexM3LQFP-10090MIPS128K20K3無122311802X16通道1105度
STM32F103RCT6CortexM3LQFP-6490MIPS256K48K4223(2)2511513X16通道2X2
STM32F103RDT6CortexM3LQFP-6490MIPS384K64K4223(2)2511513X16通道2X2
STM32F103RET6CortexM3LQFP-6490MIPS512K64K4223(2)2511513X16通道2X2
STM32F103VCT6CortexM3LQFP-10090MIPS256K48K4223(2)2511803X16通道2X2
STM32F103VDT6CortexM3LQFP-10090MIPS384K64K4223(2)2511803X16通道2X2
STM32F103VET6CortexM3LQFP-10090MIPS512K64K4223(2)2511803X16通道2X2
STM32F103ZCT6CortexM3LQFP-14490MIPS256K48K4223(2)25111123X16通道2X2
STM32F103ZDT6CortexM3LQFP-14490MIPS384K64K4223(2)25111123X16通道2X2
STM32F103ZET6CortexM3LQFP-14490MIPS512K64K4223(2)25111123X16通道2X2
備注：STM32F系列產(chǎn)品均帶16位定時器/6通道16位PWM輸出/RTC/看門狗/溫度傳感器/單周期乘法指令和硬件除法指令/超低功耗（90MIPS消耗電流36mA）/超快中斷控制器

C8替代ATmega64-16AU完全兼容，8位,C8051F340~347
RB替代LM3S9792，TI
v8替代LPC2136完全兼容，NXP,160PCS/包
RD,RE,VC替代LPC1764.1765.1766,1768完全兼容，NXP,LM3S9792，LM3S9B系列,TI