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STM32平臺開發定制

發布時間:2019/4/10 22:49:44 發布人:admin

STM32平臺開發定制


 簡介
ARM公司的高性能”Cortex-M3”內核
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翻轉速度
低功耗
在72MHz時消耗36mA(所有外設處于工作狀態),待機時下降到2μA
最大的集成度
復位電路、低電壓檢測、調壓器、精確的RC振蕩器等
簡單的結構和易用的工具
參數
2.0V-3.6V供電
兼容5V的I/O管腳
優異的安全時鐘模式
帶喚醒功能的低功耗模式
內部RC振蕩器
內嵌復位電路
工作溫度范圍:
-40°C至+85°C或105°C
101性能
36MHz CPU 多達16K字節SRAM 1x12位ADC溫度傳感器
103性能
特點
內核: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、復位和電源管理:2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅動電壓。上電復位(POR)、掉電復位(PDR)和可編程的電壓探測器(PVD)。4-16MHz的晶振。內嵌出廠前調校的8MHz RC振蕩電路。內部40 kHz的RC振蕩電路。用于CPU時鐘的PLL。帶校準用于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。
調試模式:串行調試(SWD)和JTAG接口。
DMA:12通道DMA控制器。支持的外設:定時器,ADC,DAC,SPI,IIC和UART。
3個12位的us級的A/D轉換器(16通道):A/D測量范圍:0-3.6V。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轉換器:STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE獨有。
最多高達112個的快速I/O端口:根據型號的不同,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位倒計數器。2個16位基本定時器用于驅動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,調試控制)。3個SPI接口(18 Mbit/s),兩個和IIS復用。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。
系統作用
1、集成嵌入式Flash和SRAM存儲器的ARM Cortex-M3內核。和8/16位設備相比,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:內置多達512KB的嵌入式Flash,可用于存儲程序和數據。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)。
3、可變靜態存儲器(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行,不支持Boot,目標頻率等于SYSCLK/2,所以當系統時鐘是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個中斷優先級。緊密耦合的NVIC實現了更低的中斷處理延遲,直接向內核傳遞中斷入口向量表地址,緊密耦合的NVIC內核接口,允許中斷提前處理,對后到的更高優先級的中斷進行處理,支持尾鏈,自動保存處理器狀態,中斷入口在中斷退出時自動恢復,不需要指令干預。
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。當外部線上出現長度超過內部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時鐘選擇,但復位的時候內部8MHz的晶振被選用作CPU時鐘。可以選擇一個外部的4-16MHz的時鐘,并且會被監視來判定是否成功。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敗),PLL時鐘的中斷管理完全可用。多個預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導入,從系統存儲器導入,從SRAM導入。Boot導入程序位于系統存儲器,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和內部調壓器。VSSA和VDDA,電壓范圍為2.0-3.6V,外部模擬電壓輸入,用于ADC,復位模塊,RC和PLL,在VDD范圍之內(ADC被限制在2.4V),VSSA和VDDA必須相應連接到VSS和VDD。VBAT,電壓范圍為1.8-3.6V,當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)。
9、電源管理:設備有一個完整的上電復位(POR)和掉電復位(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VDD低于一個特定的下限VPOR/PDR時,不需要外部復位電路,設備也可以保持在復位模式。設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VDD低于VPVD或者VDD大于VPVD時會產生一個中斷。中斷服務程序可以產生一個警告信息或者將MCU置為一個安全狀態。PVD由軟件使能。
10、電壓調節:調壓器有3種運行模式:主(MR),低功耗(LPR)和掉電。MR用在傳統意義上的調節模式(運行模式),LPR用在停止模式,掉電用在待機模式:調壓器輸出為高阻,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,所有外設繼續運行,在中斷/事件發生時喚醒CPU;停止模式:允許以最小的功耗來保持SRAM和寄存器的內容。1.8V區域的時鐘都停止,PLL,HSI和HSE RC振蕩器被禁能,調壓器也被置為正常或者低功耗模式。設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,內部調壓器被關閉,這樣1.8V區域斷電。PLL,HSI和HSE RC振蕩器也被關閉。在進入待機模式之后,除了備份寄存器和待機電路,SRAM和寄存器的內容也會丟失。當外部復位(NRST引腳),IWDG復位,WKUP引腳出現上升沿或者TRC警告發生時,設備退出待機模式。進入停止模式或者待機模式時,TRC,IWDG和相關的時鐘源不會停止。 [4]
互聯型
全新STM32互聯型(Connectivity)系列微控制器增加一個全速USB(OTG)接口,使終端產品在連接另一個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精確時間協議(PTP)的以太網接口,用硬件實現這個協議可降低CPU開銷,提高實時應用和聯網設備同步通信的響應速度。
全新互聯型系列還是STM32家族中首款集成兩個CAN2.0B控制器的產品,讓開發人員能夠研制可連接兩條工業標準CAN(控制器區域網)總線的網關設備。此外,新系列微控制器還支持以太網、USB OTG和CAN2.0B外設接口同時工作,因此,開發人員只需一顆芯片就能設計整合所有這些外設接口的網關設備。
STM32互聯型系列產品強化了音頻性能,采用一個先進的鎖相環機制,實現音頻級別的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、鬧鐘/音樂播放器和家庭影院。
新系列產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,這些特性使開發人員可以在設備上(如家電、樓宇或工業自動化)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網、數據記錄或USB外設擴展功能的系統,如病患監視、銷售終端機、自動售貨機和保安系統。
包括新的互聯型系列在內的STM32系列微控制器具有多種配套軟件和開發工具,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互聯型系列的樣片。
新系列
STM32互連型系列產品分為兩個型號: 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10/100 MAC模塊。片上集成的以太網MAC支持MII和RMII,因此,實現一個完整的以太網收發器只需一個外部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,包括以太網和USB OTG外設接口。微控制器還能產生一個25MHz或50MHz的時鐘輸出,驅動外部以太網PHY層芯片,從而為客戶節省了一個附加晶振。
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,開發人員可以用軟件實現音頻編解碼器,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,可以現場升級軟件;也可以通過以太網下載代碼進行軟件升級。這個功能可簡化大型系統網絡(如遠程控制器或銷售終端設備)的管理和維護工作。
架構優勢
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品家族的應用靈活性,使開發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 模數轉換器 (交錯模式下2-Msample/s)、兩個12位數模轉換器、兩個I2C接口、五個USART接口和三個SPI端口。新產品外設共有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了STM32產品家族的低電壓和節能兩大優點。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省電能;啟動電路使用STM32內部生成的8MHz信號,將微控制器從停止模式喚醒用時小于6微秒。 [5]
低功耗性能
意法半導體的EnergyLite™超低功耗技術平臺是STM32L取得業內領先的能效性能的關鍵。這個技術平臺也被廣泛用于意法半導體的8位微控制器STM8L系列產品。EnergyLite™超低功耗技術平臺基于意法半導體獨有的130nm制造工藝,為實現超低的泄漏電流特性,意法半導體對該平臺進行了深度優化。在工作和睡眠模式下,EnergyLite™超低功耗技術平臺可以最大限度提升能效。此外,該平臺的內嵌閃存采用意法半導體獨有的低功耗閃存技術。這個平臺還集成了直接訪存(DMA)支持功能,在應用系統運行過程中關閉閃存和CPU,外設仍然保持工作狀態,從而可為開發人員節省大量的時間。
除最為突出的與制程有關的節能特色外,STM32L系列還提供更多其它的功能,開發人員能夠優化應用設計的功耗特性。通過六個超低功耗模式,STM32L系列產品能夠在任何設定時間以最低的功耗完成任務。這些可用模式包括:(在1.8V/25°C環境的初步數據)
· 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內容
· 0.5 μA 停機模式:無實時時鐘運行,保存上下文,保留RAM內容
· 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。穩壓器不依賴電源電壓即可滿足電流要求。STM32L還提供動態電壓升降功能,這是一項成功應用多年的節能技術,可進一步降低芯片在中低頻下運行時的內部工作電壓。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電路的設計目的是以低電壓實現高性能,有效延長電池供電設備的充電間隔。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備的工作時間。 [6]
 

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