4 STM32学习板入门视频教程 STM32芯片功能介绍

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目录

一、STM32芯片功能介绍

1. 32位MCU系列

1）高性能MCU

2）超低功耗MCU

3）主流级MCU

4）无线MCU

5）微处理器MPU

2. ARM Cortex内核

1）内核分类

2）内核性能

3. 芯片选型

1）封装类型

2）存储容量

3）外设资源

4. 芯片内部资源

1）内核架构

2）引脚兼容性

3）调试接口

4）时钟系统

5）低功耗模式

6）模拟外设

7）定时器资源

8）通信接口

5. 芯片引脚功能

1）引脚定义

2）数据手册查阅

6. 最小系统设计

1）电源电路

2）复位电路

3）时钟电路

4）启动模式

5）调试接口

7. 开发板介绍

1）学习板功能

二、知识小结

一、STM32芯片功能介绍

1. 32位MCU系列

• 分类依据：根据性能特点和内核架构，STM32系列可分为高性能、主流级、超低功耗和无线四大类
• 内核类型：包含

  ARM®Cortex®−M0/M0+/M3/M4/M7/M33ARM^{®} Cortex^{®}-M0/M0+/M3/M4/M7/M33ARMR◯CortexR◯−M0/M0+/M3/M4/M7/M33

  等多种内核架构

1）高性能MCU

• 代表系列：
  • STM32 F2系列：基于

    Cortex®−M3Cortex^{®}-M3CortexR◯−M3

    内核
  • STM32 F4/F7系列：采用

    Cortex®−M4/M7Cortex^{®}-M4/M7CortexR◯−M4/M7

    内核（带DSP和FPU）
  • STM32 H7系列：超高性能

    Cortex®−M7Cortex^{®}-M7CortexR◯−M7

    内核
• 性能特点：
  • 主频最高可达400MHz+
  • 集成浮点运算单元(FPU)
  • 支持数字信号处理(DSP)指令
  • 大容量存储（Flash可达2MB）

2）超低功耗MCU

• 代表系列：
  • STM32 L0系列：

    Cortex®−M0+Cortex^{®}-M0+CortexR◯−M0+

    内核
  • STM32 L1系列：

    Cortex®−M3Cortex^{®}-M3CortexR◯−M3

    内核
  • STM32 L4/L4+系列：

    Cortex®−M4Cortex^{®}-M4CortexR◯−M4

    内核
  • STM32 L5系列：

    Cortex®−M33Cortex^{®}-M33CortexR◯−M33

    安全内核
• 技术特点：
  • 运行功耗低至20µA/MHz
  • 停止模式功耗<1µA
  • 集成多种低功耗外设
  • L5系列新增TrustZone安全功能

3）主流级MCU

• 代表系列：
  • STM32 G0系列：全新

    Cortex®−M0+Cortex^{®}-M0+CortexR◯−M0+

    入门级
  • STM32 F0系列：

    Cortex®−M0Cortex^{®}-M0CortexR◯−M0

    基础型
  • STM32 F1系列：经典

    Cortex®−M3Cortex^{®}-M3CortexR◯−M3

    架构
  • STM32 F3系列：

    Cortex®−M4Cortex^{®}-M4CortexR◯−M4

    混合信号MCU
• 产品定位：
  • 性价比高（价格1-5）
  • 主频32-72MHz
  • 丰富的外设接口
  • 完善的生态系统支持

4）无线MCU

• 技术架构：
  • STM32 WB系列：双核

    Cortex®−M4Cortex^{®}-M4CortexR◯−M4

    +

    Cortex®−M0+Cortex^{®}-M0+CortexR◯−M0+

  • 集成蓝牙/802.15.4射频
  • 支持Zigbee/Thread协议栈
• 应用场景：
  • 物联网终端设备
  • 智能家居控制
  • 穿戴式设备

5）微处理器MPU

• STM32 MP1系列：
  • 双核

    Cortex®−A7Cortex^{®}-A7CortexR◯−A7

    +

    Cortex®−M4Cortex^{®}-M4CortexR◯−M4

  • 主频可达650MHz+
  • 支持Linux系统
  • 典型应用：HMI、工业网关

2. ARM Cortex内核

1）内核分类

• 代表型号：课程中重点分析STM32F0系列（Cortex-M0）和STM32F1系列（Cortex-M3）
• 性能差异：M3内核相比M0具有更高性能，支持更复杂运算
• 频率特性：所有型号最高主频均为72MHz，采用单周期乘法和硬件除法

2）内核性能

• 运算能力：全系列支持单周期乘法运算，硬件除法加速计算
• 时钟系统：通过PLL锁相环实现时钟倍频，外部晶振范围4-16MHz

3. 芯片选型

1）封装类型

• 引脚数量：从32脚到144脚多种封装可选
• 推荐型号：
  • 入门学习：32/36脚（如STM32F103C8T6）
  • 项目开发：48脚（103C6/C8）或64脚（103RC）
  • 高级应用：144脚（103ZE）

2）存储容量

• Flash容量：
  • 基础款：32K-64K（如C6T6为32K，C8T6为64K）
  • 进阶款：256K-512K（如RCT6为256K，ZET6为512K）
• SRAM容量：10K-64K不等，与Flash容量正相关

3）外设资源

• 基础外设：所有型号均包含GPIO、定时器、USART等
• 高级外设：
  • DAC仅64脚及以上型号配备
  • 144脚型号增加以太网、CAN等接口
• 兼容性：同系列引脚功能兼容，学习一种即可迁移

4. 芯片内部资源

1）内核架构

• 处理器类型：32位ARM Cortex-M3/M0
• 时钟速度：全系最高72MHz主频
• 运算单元：内置硬件乘除法器

2）引脚兼容性

• 电压兼容：所有GPIO（除模拟通道外）兼容5V电平
• 封装兼容：44脚/144脚封装保持引脚功能一致
• 特殊限制：模拟输入通道仅支持3.3V电压

3）调试接口

• 调试方式：
  • SWD：仅需2线（推荐，成本约100元）
  • JTAG：需要多线（成本高，约1000元）
• 开发建议：初学者优先选择SWD调试方案

4）时钟系统

• 时钟源：
  • 外部高速晶振（4-16MHz）
  • 内部RC振荡器（8MHz高速/40KHz低速）
• 时钟生成：通过PLL倍频获得系统时钟
• RTC时钟：支持外部32.768KHz晶振

5）低功耗模式

• 工作模式：
  • 睡眠模式
  • 停止模式
  • 待机模式
• 应用场景：电池供电设备（如智能手表）需重点考虑

6）模拟外设

• ADC特性：
  • 12位精度，最多21通道
  • 量程0-3.6V（注意不兼容5V）
  • 内置温度传感器通道
• DAC配置：仅中高端型号配备2路12位DAC

7）定时器资源

• 定时器类型：
  • 4个通用定时器
  • 2个基本定时器
  • 2个高级定时器
• 特殊功能：
  • 系统定时器（SysTick）
  • 独立看门狗和窗口看门狗

8）通信接口

• 接口类型：
  • 2xI2C
  • 5xUSART
  • 3xSPI
  • 1xCAN2.0
  • 1xUSB FS
  • 1xSDIO
• 配置差异：不同封装型号接口数量不同，需查阅具体手册

5. 芯片引脚功能

1）引脚定义

• 核心架构：基于Cortex-M3内核CPU，最高工作频率72MHz
• 供电要求：电源供电3.3V，具有电压调节器（3.3V转1.8V）
• 存储配置：
  • 闪存容量512KB
  • SRAM最大64KB
• 外设接口：
  • GPIO端口A/B/C
  • 多个定时器
  • 分频控制模块
• GPIO扩展：包含PA-PG多个端口，高级型号增加PG口
• 通信接口：
  • 串口USART2/3/4/5
  • SPI1/2/3
  • I2C1/2
  • USB 2.0全速接口
• 模拟功能：
  • 12位ADC（最多16通道）
  • 12位DAC
• 入门级型号：
  • STM32F103C8T6（LQFP48封装）
  • 建议初学者使用开发板学习
• 中端型号：
  • STM32F103RCT6（LQFP64封装）
  • 适合平衡车等中等复杂度项目
• 高端型号：
  • STM32F103ZET6（144引脚）
  • 适用于大型复杂项目

2）数据手册查阅

• 引脚功能说明：
  • 类型标注：I=输入，O=输出，S=电源
  • FT标记：表示5V容忍引脚
  • 复用功能：每个引脚可配置为主功能或多种复用功能
• 特殊引脚限制：
  • PC13/14/15引脚输出限制：
    • 同一时间只能有一个作为输出
    • 最大输出频率2MHz
    • 负载电容≤30pF
    • 不能驱动LED等电流型负载
• 时钟系统要点：
  • 使用HSI作为PLL输入时，最高系统频率64MHz
  • USB功能必须使用HSE+PLL，CPU频率需为48/72MHz
  • ADC采样时间1μs时，APB2必须设为14/28/56MHz
• 手册查阅要点：
  • 中文数据手册共59页
  • 重点章节：
    • 引脚定义（第3章）
    • 电气特性（第5章）
    • 存储器映射（第4章）
• 使用建议：
  • 开发时需常备数据手册
  • 注意手册中的注解说明
  • 参考英文原版核对关键参数

6. 最小系统设计

1）电源电路

• 供电方式：核心板采用3.3V稳压模块供电，兼容5V传感器输入
• 电压转换：通过AMS1117-3.3V芯片将5V转换为3.3V为芯片供电
• 电池备份：VBAT接口连接后备电池，主要用于RTC时钟保持和时间存储

2）复位电路

• 复位类型：包含上电复位和手动复位两种方式
• 电路位置：在核心板上以方形按钮标识，不同开发板位置可能不同
• 自动复位：部分新版开发板支持程序下载自动复位，无需手动操作

3）时钟电路

• 晶振配置：通常使用两个外部晶振（主频晶振和32.768kHz RTC晶振）
• 实际应用：HJT32开发套件仅使用一个8MHz主频晶振
• 时钟源：OSC_IN/OSC_OUT接主晶振，OSC32_IN/OSC32_OUT接RTC晶振

4）启动模式

• 模式选择：通过BOOT0和BOOT1引脚电平组合决定启动方式
• 烧录注意：程序下载时需要正确设置启动模式，部分板子需手动复位
• 位置标识：在原理图中明确标注为BOOT0/BOOT1引脚

5）调试接口

• 接口类型：支持JTAG和SWD两种调试方式
• 推荐方案：SWD仅需4线（VCC、GND、SWDIO、SWCLK）更节省IO资源
• 引脚定义：PA13(SWDIO)、PA14(SWCLK)为专用调试引脚
• 兼容性：不同封装的STM32F103芯片调试接口位置相同

7. 开发板介绍

1）学习板功能

• 核心功能：集成最小系统+四路电机驱动，可扩展为智能小车
• 扩展接口：支持PH2.0传感器模块和杜邦线连接外设
• 兼容设备：可连接彩屏、陀螺仪、超声波等常见传感器模块
• 开发便利：所有外设接口与STM32F103系列芯片引脚兼容

二、知识小结

非常感谢您花时间阅读我的博客，希望这些分享能为您带来启发和帮助。期待您的反馈与交流，让我们共同成长，再次感谢！

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