Презентация на тему: Микроконтроллер STM32

ДЕПОРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ ГБПОУ ВО «БОГУЧАРСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

Выполнил:

Студент группы КК-194

Кобылин Н.Г.

Проверил:

Литвинова А.А.

Богучар 2021

Тема: Микроконтроллер STM32

Содержание

4. STM32

5. История появления

6. Архитектура микроконтроллеров STM32

7. Основные преимущества

8. Недостатки

9. Сравнение STM32 с Arduino

10. Что потребуется для подключения STM32 к компьютеру

11. Библиотека поддержки ядра

12. Ядро Cortex- M 3

13. Что потребуется для подключения STM32 к компьютеру

14. Вывод

STM32

это платформа, в основе которой лежат микроконтроллеры STMicroelectronics на базе ARM процессора, различные модули и периферия, а также программные решения (IDE) для работы с железом. Решения на базе stm активно используются благодаря производительности микроконтроллера, его удачной архитектуре, малом энергопотреблении, небольшой цене. В настоящее время STM32 состоит уже из нескольких линеек для самых разных предназначений.

История появления

Серия STM32 была выпущена в 2010 году. До этого компанией STMicroelectronics уже выпускались 4 семейства микроконтроллеров на базе ARM, но они были хуже по своим характеристикам. Контроллеры STM32 получились оптимальными по свойствам и цене. Изначально они выпускались в 14 вариантах, которые были разделены на 2 группы – с тактовой частотой до 2 МГц и с частотой до 36 МГц. Программное обеспечение у обеих групп одинаковое, как и расположение контактов. Первые изделия выпускались со встроенной флеш-памятью 128 кбайт и ОЗУ 20 кбайт. Сейчас линейка существенно расширилась, появились новые представители с повышенными значениями ОЗУ и Flash памяти.

Архитектура микроконтроллеров STM32

Микроконтроллеры семейства STM32 выполнены на основе ядра Cortex- M 3, которое подключено к flash - памяти по шине инструкций I-bus Шина данных D-bus и системная шина System Cortex подключены к матрице высокоскоростных шин AHB Внутреннее статическое ОЗУ подключено напрямую к матрице шин AHB, с которой также связан блок прямого доступа к памяти (ПДП).

Основные преимущества:

• Низкая стоимость;
• Удобство использования;
• Большой выбор сред разработки;
• Чипы взаимозаменяемы – если не хватает ресурсов одного микроконтроллера, его можно заменить на более мощной, не меняя самой схемы и платы;
• Высокая производительность;
• Удобная отладка микроконтроллера.

Недостатки:

• Высокий порог вхождения;
• На данный момент не так много литературы по STM32;
• Большинство созданных библиотек уже устарели, проще создавать свои собственные.

Минусы STM32 не дают пока микроконтроллеру стать заменой Ардуино.

Сравнение STM32 с Arduino

• По техническим характеристикам Ардуино проигрывает STM32. Тактовая частота микроконтроллеров Ардуино ниже – 16 МГц против 72 МГц STM32. Количество выводов GRIO у STM32 больше. Объем памяти у STM32 также выше. Нельзя не отметить pin-to-pin совместимость STM32 – для замены одного изделия на другое не нужно менять плату. Но полностью заменить ардуино конкуренты не могут. В первую очередь это связано с высоким порогом вхождения – для работы с STM32 нужно иметь базис. Платы Ардуино более распространены, и, если у пользователя возникает проблема, найти решение можно на форумах. Также для Ардуино созданы различные шилды и модули, расширяющие функционал. Несмотря на преимущества, по соотношению цена/качество выигрывает STM32.

• Семейство микроконтроллеров STM32 отличается от своих конкурентов отличным поведением при температурах от -40С до +80 С. Высокая производительность не уменьшается, в отличие от Ардуино. Также можно найти изделия, работающие при температурах до 105С.

Энергопотребление

Микроконтроллеры работают от 2В-ого источника питания на тактовой частоте 72МГц и потребляют с учетом нахождения в активном состоянии всех встроенных ресурсов, всего лишь 36 мА Если же использовать поддерживаемые ядром Cortex экономичные режимы работы, то потребляемый ток можно снизить до 2 мкА в режиме STANDBY Для быстроты возобновления активной работы микроконтроллера используется внутренний RC-генератор на частоту 8 МГц. Его активность сохраняется на время запуска внешнего генератора. Благодаря быстроте перехода в экономичный режим работы и выхода из них результирующая средняя потребляемая мощность еще больше снижается Энергопотребление

Библиотека поддержки ядра

Ядро ARM Cortex-M3 выходит за рамки обычного понятия ядра микроконтроллера и представляет собой мини-микроконтроллер с периферией - встроенные системный таймер, контроллер прерываний и т.д. Стандартная библиотека поддержки ядра – CMSIS (разработана компанией ARM ) CMSIS предоставляет собой файлы определения констант и определения символьных имен, библиотеку функций доступа к регистрам и периферийным модулям ядра и интерфейса пользовательского ПО для операционных систем реального времени (RTOS)

Ядро Cortex- M 3

Выполняет инструкции, производит вычисления в своём арифметико-логическом устройстве (АЛУ) Его Гарвардская архитектура позволяет одновременно загружать инструкции и осуществлять доступ к памяти — благодаря этому, а также трёхступенчатому конвейеру, большинство инструкций выполняются за 1 такт Ядро Cortex-M3 поддерживает набор инструкций Thumb-2, который содержит как 32-битные, так и 16-битные инструкции для сокращения объёма кода за счёт менее дальнобойных переходов; имеет 13 регистров общего назначения, снижая потребность в частом доступе к памяти

Чтобы начать работу, потребуются следующие компоненты:

-Сама плата STM32 Discovery;

-Datasheet на выбранную модель;

-Reference manual на микроконтроллер;

-Установленная на компьютер среда разработки.

В качестве примера первая программа будет рассмотрена в среде  CooCox IDE.

Что потребуется для подключения STM32 к компьютеру

Вывод:

Новая линейка микроконтроллеров STM32F4 на базе ядра Cortex-M4 вобрала в себя все лучшее от своих предшественников на ядре Cortex-M3 — серий STM32F1 и STM32F2. Основное преимущество новой серии — значительно возросшая производительность: скорость работы ядра выросла до 168 МГц. Усовершенствованный ускоритель памяти позволяет работать с флэш-памятью на этой частоте без задержек. Осуществляется и поддержка DSPинструкций и операций с плавающей точкой. Рост производительности ядра также сказался на увеличении скорости работы периферии. Все новые микроконтроллеры на базе ядра Cortex-M4 программно совместимы с существующими сериями STM32F1xx и STM32F2xx. Совместимость по ножкам между STM32F2x и STM32F4x полная, то есть разработчику доступна полная гибкость при переходе между ядрами CortexM3 и Cortex-M4. К сожалению, полной совместимости по выводам между STM32F1x и STM32F2x/STM32F4x нет, может не совпадать от двух до трех ножек (это ножки питания и «земли»), но вся периферия сохранила свое положение. Рекомендации по созданию универсальной платы для использования STM32F1x и STM32F2x/STM32F4x приведены в документации. Невысокая цена, низкое потребление и новые возможности STM32F4xx по цифровой обработке сигналов, несомненно, сделают эти новые микроконтроллеры лидером в своем сегменте рынка.