STM32學(xué)習(xí)之路（一）——ST是神馬，STM32又是神馬

意法半導(dǎo)體 (STMicroelectronics) 集團于1987年6月成立，是由意大利的SGS 微電子公司和法國Thomson 半導(dǎo)體公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSON Microelectronics 將公司名稱改為意法半導(dǎo)體有限公司,意法半導(dǎo)體是世界最大的半導(dǎo)體公司之一。從成立之初至今，ST 的增長速度超過了半導(dǎo)體工業(yè)的整體增長速度。自1999年起，ST 始終是世界十大半導(dǎo)體公司之一。據(jù)最新的工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，意法半導(dǎo)體 (STMicroelectronics) 是全球第五大半導(dǎo)體廠商，在很多市場居世界領(lǐng)先水平。例如，意法半導(dǎo)體是世界第一大專用模擬芯片和電源轉(zhuǎn)換芯片制造商，世界第一大工業(yè)半導(dǎo)體和機頂盒芯片供應(yīng)商，而且在分立器件、手機相機模塊和車用集成電路領(lǐng)域居世界前列。

意法半導(dǎo)體 (STMicroelectronics) 整個集團共有員工近 50000 名，擁有16 個先進的研發(fā)機構(gòu)、39 個設(shè)計和應(yīng)用中心、15 主要制造廠，并在 36 個國家設(shè)有 78 個銷售辦事處。公司總部設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦，同時也是歐洲區(qū)以及新興市場的總部；公司的美國總部設(shè)在德克薩斯州達拉斯市的卡羅頓；亞太區(qū)總部設(shè)在新加坡；日本的業(yè)務(wù)則以東京為總部；大中國區(qū)總部設(shè)在上海，負(fù)責(zé)香港、大陸和臺灣三個地區(qū)的業(yè)務(wù)。

自1994年12月8日首次完成公開發(fā)行股票以來，意法半導(dǎo)體已經(jīng)在紐約證券交易所 (交易代碼：STM) 和泛歐巴黎證券交易所掛牌上市，1998年6月，又在意大利米蘭證券交易所上市。意法半導(dǎo)體擁有近 9 億股公開發(fā)行股票，其中約 71.1% 的股票是在各證券交易所公開交易的。另外有 27.5% 的股票由意法半導(dǎo)體控股 II B.V. 有限公司持有，其股東為 Finmeccanica 和 CDP 組成的意大利 Finmeccanica 財團和 Areva 及法國電信組成的法國財團；剩余 1.4% 的庫藏股由意法半導(dǎo)體公司持有。

ST 超低功耗 ARM® Cortex?-M3 微控制器

　　STM32L 系列產(chǎn)品基于超低功耗的 ARM Cortex-M3 處理器內(nèi)核，采用意法半導(dǎo)體獨有的兩大節(jié)能技術(shù)：130nm 專用低泄漏電流制造工藝和優(yōu)化的節(jié)能架構(gòu)，提供業(yè)界領(lǐng)先的節(jié)能性能。該系列屬于意法半導(dǎo)體陣容強大的 32 位 STM32 微控制器產(chǎn)品家族，該產(chǎn)品家族共有 180 余款產(chǎn)品，全系列產(chǎn)品共用大部分引腳、軟件和外設(shè)，優(yōu)異的兼容性為開發(fā)人員帶來最大的設(shè)計靈活性。ST 超低功耗ARM® Cortex?-M0 微控制器

　　STM32F0 系列產(chǎn)品基于超低功耗的 ARM Cortex-M0 處理器內(nèi)核，整合增強的技術(shù)和功能，瞄準(zhǔn)超低成本預(yù)算的應(yīng)用。該系列微控制器縮短了采用 8 位和 16 位微控制器的設(shè)備與采用 32 位微控制器的設(shè)備之間的性能差距，能夠在經(jīng)濟型用戶終端產(chǎn)品上實現(xiàn)先進且復(fù)雜的功能。

STM32F10

簡介

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(shè)

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(shè)處于工作狀態(tài))，待機時下降到2μA

最大的集成度

復(fù)位電路、低電壓檢測、調(diào)壓器、精確的RC振蕩器等

簡單的結(jié)構(gòu)和易用的工具

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(fù)位電路

工作溫度范圍：-40°C至+85°C或105°C

101性能

36MHz CPU　多達16K字節(jié)SRAM 1x12位ADC溫度傳感器

103性能特點

內(nèi)核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz。單周期乘法和硬件除法。

存儲器：片上集成32-512KB的Flash存儲器。6-64KB的SRAM存儲器。

時鐘、復(fù)位和電源管理：2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅(qū)動電壓。POR、PDR和可編程的電壓探測器（PVD）。4-16MHz的晶振。內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的8MHz RC振蕩電路。內(nèi)部40 kHz的RC振蕩電路。用于CPU時鐘的PLL。帶校準(zhǔn)用于RTC的32kHz的晶振。

低功耗：3種低功耗模式：休眠，停止，待機模式。為RTC和備份寄存器供電的VBAT。

調(diào)試模式：串行調(diào)試（SWD）和JTAG接口。

DMA：12通道DMA控制器。支持的外設(shè)：定時器，ADC，DAC，SPI，IIC和USART。

2個12位的us級的A/D轉(zhuǎn)換器（16通道）：A/D測量范圍：0-3.6 V。雙采樣和保持能力。片上集成一個溫度傳感器。

2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器：STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE獨有。

最多高達112個的快速I/O端口：根據(jù)型號的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16個外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以接受5V以內(nèi)的輸入。

最多多達11個定時器：4個16位定時器，每個定時器有4個IC/OC/PWM或者脈沖計數(shù)器。2個16位的6通道高級控制定時器：最多6個通道可用于PWM輸出。2個看門狗定時器（獨立看門狗和窗口看門狗）。Systick定時器：24位倒計數(shù)器。2個16位基本定時器用于驅(qū)動DAC。

最多多達13個通信接口：2個IIC接口（SMBus/PMBus）。5個USART接口（ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，調(diào)試控制）。3個SPI接口（18 Mbit/s），兩個和IIS復(fù)用。CAN接口（2.0B）。USB 2.0全速接口。SDIO接口。

ECOPACK封裝：STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封裝形式。

系統(tǒng)作用

1、集成嵌入式Flash和SRAM存儲器的ARM Cortex-M3內(nèi)核。和8/16位設(shè)備相比，ARM Cortex-M3 32位RISC處理器提供了更高的代碼效率。STM32F103xx微控制器帶有一個嵌入式的ARM核，所以可以兼容所有的ARM工具和軟件。

2、嵌入式Flash存儲器和RAM存儲器：內(nèi)置多達512KB的嵌入式Flash，可用于存儲程序和數(shù)據(jù)。多達64KB的嵌入式SRAM可以以CPU的時鐘速度進行讀寫（不待等待狀態(tài)）。

3、可變靜態(tài)存儲器（FSMC）：FSMC嵌入在STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE中，帶有4個片選，支持四種模式：Flash,RAM,PSRAM,NOR和NAND。3個FSMC中斷線經(jīng)過OR后連接到NVIC。沒有讀/寫FIFO，除PCCARD之外，代碼都是從外部存儲器執(zhí)行，不支持Boot，目標(biāo)頻率等于SYSCLK/2，所以當(dāng)系統(tǒng)時鐘是72MHz時，外部訪問按照36MHz進行。

4、嵌套矢量中斷控制器（NVIC）：可以處理43個可屏蔽中斷通道（不包括Cortex-M3的16根中斷線），提供16個中斷優(yōu)先級。緊密耦合的NVIC實現(xiàn)了更低的中斷處理延遲，直接向內(nèi)核傳遞中斷入口向量表地址，緊密耦合的NVIC內(nèi)核接口，允許中斷提前處理，對后到的更高優(yōu)先級的中斷進行處理，支持尾鏈，自動保存處理器狀態(tài)，中斷入口在中斷退出時自動恢復(fù)，不需要指令干預(yù)。

5、外部中斷/事件控制器（EXTI）：外部中斷/事件控制器由用于19條產(chǎn)生中斷/事件請求的邊沿探測器線組成。每條線可以被單獨配置用于選擇觸發(fā)事件（上升沿，下降沿，或者兩者都可以），也可以被單獨屏蔽。有一個掛起寄存器來維護中斷請求的狀態(tài)。當(dāng)外部線上出現(xiàn)長度超過內(nèi)部APB2時鐘周期的脈沖時，EXTI能夠探測到。多達112個GPIO連接到16個外部中斷線。

6、時鐘和啟動：在啟動的時候還是要進行系統(tǒng)時鐘選擇，但復(fù)位的時候內(nèi)部8MHz的晶振被選用作CPU時鐘?？梢赃x擇一個外部的4-16MHz的時鐘，并且會被監(jiān)視來判定是否成功。在這期間，控制器被禁止并且軟件中斷管理也隨后被禁止。同時，如果有需要（例如碰到一個間接使用的晶振失?。琍LL時鐘的中斷管理完全可用。多個預(yù)比較器可以用于配置AHB頻率，包括高速APB(PB2)和低速APB（APB1），高速APB最高的頻率為72MHz，低速APB最高的頻率為36MHz。

7、Boot模式：在啟動的時候，Boot引腳被用來在3種Boot選項種選擇一種：從用戶Flash導(dǎo)入，從系統(tǒng)存儲器導(dǎo)入，從SRAM導(dǎo)入。Boot導(dǎo)入程序位于系統(tǒng)存儲器，用于通過USART1重新對Flash存儲器編程。

8、電源供電方案：VDD ，電壓范圍為2.0V-3.6V，外部電源通過VDD引腳提供，用于I/O和內(nèi)部調(diào)壓器。VSSA和VDDA，電壓范圍為2.0-3.6V，外部模擬電壓輸入，用于ADC，復(fù)位模塊，RC和PLL，在VDD范圍之內(nèi)（ADC被限制在2.4V），VSSA和VDDA必須相應(yīng)連接到VSS和VDD。VBAT，電壓范圍為1.8-3.6V，當(dāng)VDD無效時為RTC，外部32KHz晶振和備份寄存器供電（通過電源切換實現(xiàn)）。

9、電源管理：設(shè)備有一個完整的上電復(fù)位（POR）和掉電復(fù)位（PDR）電路。這條電路一直有效，用于確保從2V啟動或者掉到2V的時候進行一些必要的操作。當(dāng)VDD低于一個特定的下限VPOR/PDR時，不需要外部復(fù)位電路，設(shè)備也可以保持在復(fù)位模式。設(shè)備特有一個嵌入的可編程電壓探測器（PVD），PVD用于檢測VDD，并且和VPVD限值比較，當(dāng)VDD低于VPVD或者VDD大于VPVD時會產(chǎn)生一個中斷。中斷服務(wù)程序可以產(chǎn)生一個警告信息或者將MCU置為一個安全狀態(tài)。PVD由軟件使能。

10、電壓調(diào)節(jié)：調(diào)壓器有3種運行模式：主（MR），低功耗（LPR）和掉電。MR用在傳統(tǒng)意義上的調(diào)節(jié)模式（運行模式），LPR用在停止模式，掉電用在待機模式：調(diào)壓器輸出為高阻，核心電路掉電，包括零消耗（寄存器和SRAM的內(nèi)容不會丟失）。

11、低功耗模式：STM32F103xx支持3種低功耗模式，從而在低功耗，短啟動時間和可用喚醒源之間達到一個最好的平衡點。休眠模式：只有CPU停止工作，所有外設(shè)繼續(xù)運行，在中斷/事件發(fā)生時喚醒CPU；停止模式：允許以最小的功耗來保持SRAM和寄存器的內(nèi)容。1.8V區(qū)域的時鐘都停止，PLL，HSI和HSE RC振蕩器被禁能，調(diào)壓器也被置為正常或者低功耗模式。設(shè)備可以通過外部中斷線從停止模式喚醒。外部中斷源可以使16個外部中斷線之一，PVD輸出或者TRC警告。待機模式：追求最少的功耗，內(nèi)部調(diào)壓器被關(guān)閉，這樣1.8V區(qū)域斷電。PLL,HSI和HSE RC振蕩器也被關(guān)閉。在進入待機模式之后，除了備份寄存器和待機電路，SRAM和寄存器的內(nèi)容也會丟失。當(dāng)外部復(fù)位（NRST引腳），IWDG復(fù)位，WKUP引腳出現(xiàn)上升沿或者TRC警告發(fā)生時，設(shè)備退出待機模式。進入停止模式或者待機模式時，TRC,IWDG和相關(guān)的時鐘源不會停止。

互聯(lián)型

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(shè)備時既可以充當(dāng)USB主機又可充當(dāng)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(yīng)用和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同步通信的響應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)）總線的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。此外，新系列微控制器還支持以太網(wǎng)、USB OTG和CAN2.0B外設(shè)接口同時工作，因此，開發(fā)人員只需一顆芯片就能設(shè)計整合所有這些外設(shè)接口的網(wǎng)關(guān)設(shè)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(jié)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(shè)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(shè)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(shè)，標(biāo)準(zhǔn)的STM32外設(shè)（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(shè)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(shè)備互連功能。其它目標(biāo)應(yīng)用包括需要聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)記錄或USB外設(shè)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(dǎo)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(dǎo)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。

新系列

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(chǔ)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(shè)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(luò)（如遠程控制器或銷售終端設(shè)備）的管理和維護工作。

架構(gòu)優(yōu)勢

除新增的功能強化型外設(shè)接口外，STM32互連系列還提供與其它STM32微控制器相同的標(biāo)準(zhǔn)接口，這種外設(shè)共用性提升了整個產(chǎn)品家族的應(yīng)用靈活性，使開發(fā)人員可以在多個設(shè)計中重復(fù)使用同一個軟件。新STM32的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)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(shè)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(biāo)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(shù)，如鋰電池和鎳氫電池，封裝還設(shè)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。

低功耗性能：

意法半導(dǎo)體的EnergyLite?超低功耗技術(shù)平臺是STM32L取得業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的能效性能的關(guān)鍵。這個技術(shù)平臺也被廣泛用于意法半導(dǎo)體的8位微控制器STM8L系列產(chǎn)品。EnergyLite?超低功耗技術(shù)平臺基于意法半導(dǎo)體獨有的130nm制造工藝，為實現(xiàn)超低的泄漏電流特性，意法半導(dǎo)體對該平臺進行了深度優(yōu)化。在工作和睡眠模式下，EnergyLite?超低功耗技術(shù)平臺可以最大限度提升能效。此外，該平臺的內(nèi)嵌閃存采用意法半導(dǎo)體獨有的低功耗閃存技術(shù)。這個平臺還集成了直接訪存(DMA)支持功能，在應(yīng)用系統(tǒng)運行過程中關(guān)閉閃存和CPU，外設(shè)仍然保持工作狀態(tài)，從而可為開發(fā)人員節(jié)省大量的時間。

除最為突出的與制程有關(guān)的節(jié)能特色外，STM32L系列還提供更多其它的功能，開發(fā)人員能夠優(yōu)化應(yīng)用設(shè)計的功耗特性。通過六個超低功耗模式，STM32L系列產(chǎn)品能夠在任何設(shè)定時間以最低的功耗完成任務(wù)。這些可用模式包括：(在1.8V/25°C環(huán)境的初步數(shù)據(jù))

· 10.4μA低功耗運行模式，32kHz運行頻率

· 6.1 μA低功耗睡眠模式，一個計時器工作

· 1.3 μA 停機模式：實時時鐘(RTC)運行，保存上下文，保留RAM內(nèi)容

· 0.5 μA 停機模式：無實時時鐘運行，保存上下文，保留RAM內(nèi)容

· 1.0μA待機模式：實時時鐘運行，保存后備寄存器

· 270nA待機模式：無實時時鐘運行，保存后備寄存器

STM32L系列新增低功耗運行和低功耗睡眠兩個低功耗模式，通過利用超低功耗的穩(wěn)壓器和振蕩器，微控制器可大幅度降低在低頻下的工作功耗。穩(wěn)壓器不依賴電源電壓即可滿足電流要求。STM32L還提供動態(tài)電壓升降功能，這是一項成功應(yīng)用多年的節(jié)能技術(shù)，可進一步降低芯片在中低頻下運行時的內(nèi)部工作電壓。在正常運行模式下，閃存的電流消耗最低230μA/MHz，STM32L的功耗/性能比最低185μA/DMIPS。

此外，STM32L電路的設(shè)計目的是以低電壓實現(xiàn)高性能，有效延長電池供電設(shè)備的充電間隔。片上模擬功能的最低工作電源電壓為1.8V。數(shù)字功能的最低工作電源電壓為1.65V，在電池電壓降低時，可以延長電池供電設(shè)備的工作時間。