# 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（Microcontroller Unit，MCU）。在如今的32位控制器当中，STM32可以说是最璀璨的新星，它受宠若娇，大受工程师和市场的青睐，无芯能出其右。 > * MCU（微控制器）：CPU + 内存（RAM/Flash）+ 外设（GPIO、定时器、ADC、串口等）集成在一颗芯片里，如 STM32、ESP32、51 单片机。「单片机」也是它的中文俗称。 > * MPU（微处理器）：只有 CPU 核心，内存和外设要外接，如 Cortex-A 系列、i.MX。 > * SoC：更高度集成的片上系统（可跑 Linux 的那种），边界上和 MCU 有重叠，如 ESP32 其实也算 SoC。 # 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。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 一上市就迅速占领了中低端 MCU 市场，受到了市场和工程师的无比青睐，颇有星火燎原之势。 # STM32能做什么 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产品来讲解下， 三星 GearFit 智能手环。  红圈：STM32F439ZIY6S处理器（我们简称之为439），2048KB FLASH ，256KB RAM ,WLCSP143封装。 橙圈：Macronix MX69V28F64 16 MB闪存，基于MCP封装的存储器，是一种包含了NOR和SRAM的闪存，这在手环手机这种移动设备中经常使用，优点是体积小，可以减小PCB的尺寸。这个闪存用的439的FSMC接口驱动。 黄圈：InvenSense MPU-6500陀螺仪/加速度计，用439的I2C接口驱动。 绿圈：博通BCM4334WKUBG芯片，支持802.11n，蓝牙4.0+HS以及FM接收芯片，用439的SDIO或者SPI接口驱动。 显示：1.84”可弯曲屏幕(Super AMOLED)，432 x 128像素。触摸部分用439的I2C接口驱动，OLED显示部分用LTDC接口驱动。 表格 4‑1 三星Gear Fit 和野火STM32f103“指南者”资源对比 | 资源 | 三星Gear Fit | 指南者 | | ------------ | --------------------------------------------- | --------------------------------------- | | CPU | STM32F439ZIY6S，WLCSP143封装 | STM32F103VET6，LQPF100 封装 | | 存储 | NOR+SRAM 16MB，FSMC接口 | 串行FLASH 16MB ，SPI 接口 | | 显示 | 1.84寸的 AMOLED，RGB接口，LTDC驱动 | 3.2寸电阻屏，FSMC接口 | | 陀螺仪 | MPU6050，I2C接口 | 可外接MPU6050模块，I2C接口 | | 无线通信 | 蓝牙:博通BCM4334，SDIO或者SPI接口 | WIFI：ESP8266，UART接口 | 指南者开发板上还板载了EEPROM，USB转串口，蜂鸣器，LED，普通按键，电容按键等外设资源，还可以扩展VS1053 MP3模块，W5500以太网模块，利用这些可以充分的学习STM32F103VET6这个芯片。 在板子上面，还可以跑系统ucosiii，学习图形界面emwin。 # STM32怎么选型 ## 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。具体的见下图。 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。 STM8和STM32分类。 | CPU位数 | 内核 | 系列 | 描述 | | ------- | ------------ | --------- | ------------------------ | | 32 | Cortex-M0 | STM32-F0 | 入门级 | | 32 | Cortex-M0 | STM32-L0 | 低功耗 | | 32 | Cortex-M3 | STM32-F1 | 基础型，主频72M | | 32 | Cortex-M3 | STM32-F2 | 高性能 | | 32 | Cortex-M3 | STM32-L1 | 低功耗 | | 32 | Cortex-M4 | STM32-F3 | 混合信号 | | 32 | Cortex-M4 | STM32-F4 | 高性能，主频180M | | 32 | Cortex-M4 | STM32-L4 | 低功耗 | | 32 | Cortex-M7 | STM32-F7 | 高性能 | | 8 | 超级版6502 | STM8S | 标准系列 | | 8 | 超级版6502 | STM8AF | 标准系列的汽车应用 | | 8 | 超级版6502 | STM8AL | 低功耗的汽车应用 | | 8 | 超级版6502 | STM8L | 低功耗 | ## STM32 命名方法 野火F103指南者用的型号STM32F103VET6来讲解下STM32的命名方法。 | 字段 | 标识 | 含义说明 | | ------------ | ---- | -------- | | 家族 | STM32 | 32bit的MCU | | 产品类型 | F | 基础型 | | 具体特性 | F | 基础型 | | 引脚数目 | V | 100pin；其他常用：C=48pin，R=64pin，V=100pin，Z=144pin，B=208pin，N=216pin | | FLASH大小 | E | 512KB；其他常用：C=256KB，E=512KB，I=2048KB | | 封装 | T | QFP封装，最常用封装 | | 温度等级 | 6 | A级，温度范围：-40~85℃ | 更详细的命名方法如下：  ## 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。 要是产品一量产，这些省下来的都是钱。有些月出货量以KK（百万数量级）为单位的产品，不仅是MCU，连电阻电容能少用就少用，更甚者连PCB的过孔的多少都有讲究。 ## 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，引脚分类具体见如下表 | 分类 | 引脚/信号 | 说明 | | ---- | ---- | ---- | | 电源 | VBAT、VDD/VSS、VDDA/VSSA、VREF+/VREF- 等 | 供电、模拟电源、参考电压相关引脚 | | 晶振IO | 主晶振IO、RTC晶振IO | 外部高速主晶振、RTC低速晶振引脚 | | 下载IO | JTMS、JTCK、JTDI、JTDO、NJTRST | JTAG调试下载引脚 | | BOOT IO | BOOT0、BOOT1 | 配置单片机启动方式 | | 复位IO | NRST | 外部复位引脚 | | GPIO（复用功能） | I2C、SPI、SDIO、FSMC、DCMI 等总线引脚 | 外设专用总线，器件必须接对应复用IO | | GPIO（普通） | 通用GPIO | 用于LED、蜂鸣器、按键等普通外设 | | 剩余IO | 预留GPIO | 根据项目需求选择引出或者不引出 | 要想根据功能来分配IO，那就得先知道每个IO的功能说明，可以从官方的数据手册里面找到，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）。 | 手册类型 | 主要内容 | 说明 | | ---------- | ---------- | ---- | | 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。 | | 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。 | | 数据手册 | 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。 | | 数据手册 | 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。 | | 数据手册 | 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。 | 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：[](https://www.stmcu.com.cn/Product/pro_detail/STM32F103/design_resource) 在数据手册中，有关引脚定义的部分在“Pinouts and pin description”这个小节中