STM32系列32位ARM单片机概述

STM32®32位闪存微控制器poweredbyARM®CortexTM-M3MicrocontrollerDivision2007年6月2STM32PressPresentation什么是STM32?STM32重塑了微控制器市场第一个微控制器产品系列，克服了广泛应用32位系统的所有障碍第一个由领先的半导体厂商提供的基于ARM®CortexTM-M3的微控制器系列STM32系列为微控制器的用户带来了全新的自由度先进的性能出色的功耗效率一流的外设昀大的集成度昀佳的工具与软件平台3STM32PressPresentation没有局限性的微控制器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昀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价位32K闪存，48脚，基本型的销售价：$1.80/万片128K闪存，100脚，增强型的销售价：$3.60/万片4STM32PressPresentation为什么选择Cortex-M3?ARM®公司发布的昀新的标准内核低动态功耗上实现的高性能哈佛结构上实现1.25DMIPS/MHz，功耗只有0.19mW/MHz比ARM7TDMI改进了30%(0.95DMIPS/MHz,0.39mW/MHz)单周期的乘法和硬件除法不可分的位操作，实现对RAM、I/O口和寄存器的昀优访问昀佳的代码密度Thumb-2指令集以16位指令的密度实现32位指令的性能(与ARM7TDMI的ARM模式比减少了30%至45%的代码量)可预见的运行时间中断控制器嵌在内核之内，中断之间的间隔昀少可达只有6个CPU周期从低功耗模式唤醒只需6个CPU周期改进的调试功能串行单线调试和JTAG2个数据察看点，8个硬件断点5STM32PressPresentation为什么选择ST?世界领先的半导体公司在集成ARM®的内核到ASIC、专用产品和通用产品方面拥有超过7年的经验在嵌入式闪存存储器方面处于世界领先宽广的产品线通过与业界领先者的结盟与自己的研发，拥有广泛的系统知识丰富的自主知识产权6STM32PressPresentationSTM32的世界CORTEX-M3内核-ARM™发布的昀新内核-开放的系统结构外设-高性能和低功耗-高集成度-一流的外设产品范围-全系列脚对脚兼容，外设与软件兼容-合理连贯的产品开发工具和软件-丰富与经济实惠的工具和软件7STM32PressPresentationSTM32:优势的融合以往的烦恼16位•专用的系统结构•指令系统的局限•有限的性能•数量有限的工具32位•较高成本•较高功耗•较低的集成度•相对高的复杂度STM32•标准的ARM®32位系统结构•高性能同时保持低功耗•昀佳的代码紧凑性，大范围的存储容量选择•丰富经济实惠的ARM®工具和软件•昀大的集成度和触手可及的价位现在STM32来了!8STM32PressPresentationSTM32F10x:先进的结构Cortex-M3内核20406010203040506080100708090CORTEX-M3(Thumb2)ARM7TDMI(ARM模式)ARM7TDMI(Thumb模式)fCPU[MHz]Drating内核性能DMIPS16高端产品16位的平均水平9STM32PressPresentationSTM32F10x:低功耗从停机模式启动10µs从待机模式启动40µs在闪存中运行消耗0.5mA/MHz低电压2.0V至3.6V工作范围停机模式•关闭所有时钟，ResetON，RAM通电(保持寄存器内容)待机模式•关闭所有时钟，ResetON,RAM断电但保持20个字节用于后备10STM32PressPresentationSTM32F10x产品系列128KSTM32F103R8STM32F103RBSTM32F103C832K64KSTM32F103VBSTM32F103V80KSTM32F103C6STM32F103R6256K512KSTM32F101R8STM32F101RBSTM32F101C8STM32F101VBSTM32F101V8STM32F101C6STM32F101R6现在可提供的产品正在开发中高达64KBRAM72MHzCortexTM-M3CPU–宽范围的选择6KB至20KBSRAM两个系列:增强型和基本型系列间产品相互兼容：脚对脚、软件和外设2.0至3.6V/容忍5V的I/O脚闪存容量(字节)100脚LQFP/BGA64脚LQFP48脚LQFP144脚LQFP/BGA11STM32PressPresentationSTM32F10x结构框图CORTEXM3CPU36/7272MHzMHz6kB-16/20kBSRAM6kB--1616//2020kBkBSRAMARMPeripheralBus(max72MHz)(max72MHz)1/2x12-bitADC16channels/1Msps1/1/22xx12-bitADC16channels/1Msps2xI2C2xI2C1xSPI1xSPI2xUSART/LINSmartcard/IrDaModemControl2xUSART/LINSmartcard/IrDaModemControl32/49/80I/Os32/49/80I/OsUpto16Ext.ITsUpto16Ext.ITsFlashI/FFlashI/F32kB-128kBFlashMemory32kB-128kBFlashMemoryTempSensorTempSensor1xUSB2.0FS1xUSB2.0FS1xUSB2.0FS1xbxCAN2.0B1x1xbxCANbxCAN2.0B2.0B6x16-bitPWMSynchronizedACTimer6x166x16--bitPWMbitPWMSynchronizedACTimerSynchronizedACTimer2xWatchdog(independent&window)2xWatchdog(independent&window)3x16-bitTimer3x16-bitTimerExternalMemoryInterface**ExternalMemoryExternalMemoryInterface**Interface**JTAG/SWDebugJTAG/SWDebugXTALoscillators32KHz+4~16MHzXTALoscillators32KHz+4~16MHzPowerSupplyReg1.8VPOR/PDR/PVDPowerSupplyReg1.8VPOR/PDR/PVDDMA7ChannelsDMA7ChannelsNestedvectITCtrlNestedvectITCtrl2xSPI2xSPI2xSPI1xUSART/LINSmartcard/IrDaModem-Ctrl1xUSART/LINSmartcard/IrDaModem-Ctrl1xSPI1xSPIBridgeBridgeBridgeBridge1xSysticTimer1xSysticTimerARMLiteHi-SpeedBusMatrix/Arbiter(max72MHz)ARMLiteHi-SpeedBusMatrix/Arbiter(max72MHz)(max72MHz)Int.RCoscillators32KHz+8MHzInt.RCoscillators32KHz+8MHzPLLPLLClockControlClockControlRTC/AWURTC/AWUARMPeripheralBus(max36MHz)20BBackupRegisters20BBackupRegisters2V~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/+85°C~105°C12STM32PressPresentationSTM32F10x:2个产品系列1x12位ADC(1µs)温度传感器36MHzCPU多达16K字节SRAM多达20K字节SRAMCANUSBPWM定时器2x12位ADC(1µs)温度传感器72MHzCPU基本型STM32F101增强型STM32F103两个系列都包含：3xUSART2xSPI2xI2C4-16MHz主振荡器7通道DMA2x看门狗3x16位定时器80%通用I/O管脚多达128K字节的闪存内嵌8MHz的RC振荡器和32kHz的RC振荡器复位电路上电/断电复位电压检测实时钟13STM32PressPresentationSTM32降低批量产品的成本用软件替换外围硬件市场要求重新设计增加新的功能和更加复杂的算法重要的需求所有计算=10ms(多重循环、采样、比较，加法和乘法)四阶的滤波STM32+新的方案：STM32+IIR(无限脉冲响应)数字滤波无法完成10ms-已到达极限16-bit10ms富裕的计算能力：用于未来增加的功能或用于节省功耗STM32新功能IIR滤波过去的方案：16位微控制器+模拟电路14STM32PressPresentationSTM32改善应用电机控制的例子—矢量驱动带传感器/不带传感器的矢量驱动控制精确的和灵敏的速度控制/定位控制优化了目标应用的效率在传感器模式/PMSM电机时CPU负载仅为25%省去复杂的DSP器件在20µs实现完整的矢量控制周期！大量剩余的资源用于控制电机之外的其他任务用于提高精度和响应速度(更高的采样速率)高端的处理能力/72MHzCortexTM-M3内核先进的PWM发生器与同步的双采样/保持ADC硬件的单周期乘法和硬件除法当前以16位整数DSP的方案矢量驱动占用了所有CPU运算时间达到TorquePIPIPISlipestimatorωrSpeedωmӨsFluxӨsSVPWMMotorInverterd,qIβIαIbIaa,bVcVbVaVβVαα,βωmα,βα,βIqsd,qIdsVdsVqsӨsT∫+=rmωωθsACDomainDCDomainIcTorquePIPIPISlipestimatorωrSpeedωmӨsFluxӨsSVPWMMotorInverterd,qIβIαIbIaa,bVcVbVaVβVαα,βωmα,βα,βIqsd,qIdsVdsVqsӨsT∫+=rmωωθsACDomainDCDomainIc15STM32PressPresentationSTM32允许使用昀新的技术垂手可得的软件部件PowerPacTM实时操作系统PowerPacTM文件系统emWin图形库STM32固件函数库应用程序现成的中间件少于一天的工作量18MHzSPISTM3218MHzSPI串行闪存图形LCDHX8312-A178KRAM可选件16STM32PressPresentationST提供的STM32入门套件套件内包含了所有启动一个设计所需的部件内含JTAG调试器和编程器2007年第4季度供货均低于200美元17STM32PressPresentation您将从丰富的ARM工具中受益市场上已有众多的使用与ARM内核兼容的C/C++编译器生成的完整开发方案STM32已得到许多可移植的、免授权费、小空间操作系统的支持，能够满足大量从低成本到高安全性应用的要求CMX-RTXCMXSystems:::