STM32介绍

什么是 STM32
- CMSIS构架
- 时钟
- STM32诞生的背景
STM32 能做什么
STM32选型
- 容量大小
- STM32分类
- STM32 命名方法
- 选择合适的MCU
- - 如何分配原理图 IO
  - 如何寻找 IO的功能说明
  - 开始分配原理图 IO
PCB哪里打样

什么是 STM32

STM32，从字面上来理解，ST 是意法半导体，M 是Microelectronics 的缩写，32 表示32 位，合起来理解，STM32 就是指 ST 公司开发的 32 位微控制器。STM32 是以32位为一个单位，同时能处理32位。比如51单片机就是一个同时处理8位的单片机。STM32中外设以4个位确定一个引脚功能。在如今的 32 位控制器当中，STM32 可以说是最璀璨的新星，大受工程师和市场的青睐，无芯能出其右。

CMSIS构架

时钟

51单片机所有的时间基准都是以唯一的晶振为主。STM32每个引脚使用都需要开启相应的时钟功能。
以控制外设时钟的APB2 外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)为例介绍：

STM32诞生的背景

51 是嵌入式学习中一款入门级的精典 MCU，因其结构简单，易于教学，且可以通过串口编程而不需要额外的仿真器，所以在教学时被大量采用，至今很多大学在嵌入式教学中用的还是 51。51 诞生于 70 年代，属于传统的 8 位单片机，如今，久经岁月的洗礼，既有其辉煌又有其不足。现在的市场产品竞争越来越激烈，对成本极其敏感，相应地对 MCU的性能要求也更苛刻：更多功能，更低功耗，易用界面和多任务。面对这些要求，51 现有的资源就显得得抓襟见肘。所以无论是高校教学还是市场需求，都急需一款新的 MCU 来为这个领域注入新的活力。基于这样的市场需求， ARM 公司推出了其全新的基于 ARMv7 架构的 32 位 Cortex-M3微控制器内核。紧随其后，ST（意法半导体）公司就推出了基于 Cortex-M3 内核的 MCU—STM32。目前Arduino 和树莓派发展迅速，但都没有成为主流，而STM32 凭借其产品线的多样化、极高的性价比、简单易用的库开发方式，迅速在众多 Cortex-M3 MCU 中脱颖而出，成为最闪亮的一颗新星。

STM32 能做什么

每个单片机都有其独特的优势，所有其使用方向也大体不同。STM32 属于一个微控制器，自带了各种常用通信接口，比如 USART、I2C、SPI 等，可接非常多的传感器，可以控制很多的设备。现实生活中，我们接触到的很多电器产品都有 STM32 的身影，比如智能手环，微型四轴飞行器，平衡车、移动 POST 机，智能电饭锅，3D 打印机等等。下面我们以最近最为火爆的两个产品来讲解下，一个是手环，一个是飞行器。

STM32选型

容量大小

小容量产品是指闪存存储器容量在16K至32K字节之间的STM32F101xx、STM32F102xx和
STM32F103xx微控制器。
● 中容量产品是指闪存存储器容量在64K至128K字节之间的STM32F101xx、STM32F102xx
和STM32F103xx微控制器。
● 大容量产品是指闪存存储器容量在256K至512K字节之间的STM32F101xx和STM32F103xx
微控制器。
● 互联型产品是STM32F105xx和STM32F107xx微控制器。

STM32分类

STM32 有很多系列，可以满足市场的各种需求，从内核上分有 Cortex-M0、M3、M4和 M7 这几种，每个内核又大概分为主流、高性能和低功耗。
单纯从学习的角度出发，可以选择F1和F4，F1代表了基础型，基于Cortex-M3内核，主频为 72MHZ，F4 代表了高性能，基于 Cortex-M4 内核，主频 180M。之于 F1，F4（429 系列以上）除了内核不同和主频的提升外，升级的明显特色就是带了 LCD 控制器和摄像头接口，支持 SDRAM，这个区别在项目选型上会被优先考虑。但是从大学教学和用户初学来说，还是首选 F1 系列，目前在市场上资料最多，产品占有量最多的就是 F1 系列的 STM32。

Cortex-M0
STM32-F0 入门级
STM32-L0 低功耗
Cortex-M3
STM32-F1 基础型频，主频 72M
STM32-F2 高性能
STM32-L1 低功耗
Cortex-M4
STM32-F3 混和信号
STM32-F4 高性能频，主频 180M
STM32-L4 低功耗
Cortex-M7
STM32-F7 高性能
8 超级版 6502
STM8S 标准系列
STM8AF 标准系列的汽车应用
STM8AL 低功耗的汽车应用
STM8L 低功耗

STM32 命名方法

这里我们以 STM32F103VET6来讲解下 STM32的命名方法。

家族
STM32 表示 32bit的 MCU
产品类型
F表示基础型
具体特性
基础型
引脚数目
V 表示 100pin，其他常用的为 C 表示 48，R 表示 64，Z 表示 144，Z 表示144，B表示 208，N 表示 216
FLASH 大小
E表示 512KB，其他常用的为 C表示 256，E 表示 512，I表示 2048
封装
T表示 QFP 封装，这个是最常用的封装
温度
6 表示温度等级为 A ：-40~85°

选择合适的MCU

了解了 STM32 的分类和命名方法之后，就可以根据项目的具体需求先大概选择哪类内核的 MCU，普通应用，不需要接大屏幕的一般选择 Cortex-M3 内核的 F1 系列，如果要追求高性能，需要大量的数据运算，且需要外接 RGB大屏幕的则选择 Cortex-M4内核的 F429系列。
明确了大方向之后，接下来就是细分选型，先确定引脚，引脚多的功能就多，价格也贵，具体得根据实际项目中需要使用到什么功能，够用就好。确定好了引脚数目之后再选择 FLASH 大小，相同引脚数的 MCU 会有不同的 FLASH 大小可供选择，这个也是根据实际需要选择，程序大的就选择大点的 FLASH。

如何分配原理图 IO

在画原理图之前，一般的做法是先把引脚分类好，然后才开始画原理图。
引脚分类

电源
(VBAT)、(VDD VSS)、(VDDA VSSA)、(VREF+ VREF-)等
晶振
IO 主晶振 IO，RTC晶振 IO
下载 IO
用于 JTAG 下载的 IO：JTMS、JTCK、JTDI、JTDO、NJTRST
BOOT IO
BOOT0、BOOT1，用于设置系统的启动方式
复位 IO
NRST，用于外部复位
上面 5 部分 IO 组成的系统我们也叫做最小系统
GPIO
专用器件接到专用的总线，比如 I2C，SPI，SDIO，FSMC，DCMI 这些总线的器件需要接到专用的 IO。
普通的元器件接到 GPIO，比如蜂鸣器，LED，按键等元器件用普通的GPIO即如果还有剩下的 IO，可根据项目需要引出或者不引出。

如何寻找 IO的功能说明

要想根据功能来分配 IO，那就得先知道每个 IO 的功能说明，这个我们可以从官方的数据手册里面找到。在学习的时候，有两个官方资料我们会经常用到，一个是参考手册（英文叫 Reference manual），另外一个是数据手册（英文叫 Data Sheet）。
一、参考手册

片上外设的功能说明和寄存器描述
对片上每一个外设的功能和使用做了详细的说明，包
含寄存器的详细描述。编程的时候需要反复查询这个
手册。

二、数据手册

功能概览
主要讲这个芯片有哪些功能，属于概括性的介绍。芯
片选型的时候首先看这个部分。
引脚说明
详细描述每一个引脚的功能，设计原理图的时候和写程序的时候需要参考这部分。
内存映射
讲解该芯片的内存映射，列举每个总线的地址和包含有哪些外设。
封装特性
讲解芯片的封装，包含每个引脚的长度宽度等，我们画 PCB 封装的时候需要参考这部分的参数。
一句话概括：数据手册主要用于芯片选型和设计原理图时参考，参考手册主要用于在编程的时候查阅。官方的这两个文档可以从官方网址里面下载：
http://www.stmcu.org/document/list/index/category-150
例如:
FT : 兼容 5V
TTa : 只支持 3V3，且直接到 ADC
B : BOOT引脚
RST : 复位引脚，内部带弱上拉

开始分配原理图 IO

比如使用的MCU型号是STM32F103VET6，封装为LQFP100，我们在数据手册中找到这个封装的引脚定义，然后根据引脚序号，一个一个复制出来，整理成 excel表。分配好之后就开始
画原理图。

PCB哪里打样

设计好原理图，画好 PCB之后，需要把板子做出来，进行软硬件联调。首先得 PCB打样，这里我推荐一家我经常打样的厂家，深圳嘉立创（JLC），行业标杆，良心价格，网址：
http://www.sz-jlc.com。
一块 10CM*10CM 以内的板子，三天做好，50 块就可以搞定，还包邮，不想自己焊接电阻电容二三极管什么的，嘉立
创还可以帮你把 PCB 样板上的阻容贴好给你，打样贴片一条龙。

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