Discovery: odkryj tanie narzędzia dla STM32

Rodzina STM32 w ekspresowym skrócie

Fot. 1. Zestaw STM32F0Discovery

Mikrokontrolery STM32F0 są wyposażone w rdzeń Cortex-M0 taktowany z maksymalną częstotliwością 48 MHz. Są to układy przeznaczone do stosowania w aplikacjach "okupowanych" dotychczas przez mikrokontrolery 8- i 16-bitowe, w których istotne jest zapewnienie niewielkiego poboru mocy, dużej mocy obliczeniowej, a także przenośności oprogramowania w ramach rodziny Cortex-M.

Prędkość wykonywania przez mikrokontrolery STM32F0 programu wynosi maksymalnie 38 DMIPS. Wyposażono je we wszystkie standardowe peryferie komunikacyjne, 9 timerów uniwersalnych w tym wyspecjalizowany timer do sterowania silników elektrycznych, 12-bitowe przetworniki ADC i DAC (STM32F051), a także interfejs multimedialny HDMICEC (STM32F051).

Mikrokontrolery STM32F0 są oferowane w obudowach LQFP48/64 oraz UFQFPN32. Mikrokontrolery STM32F1 wyposażono w rdzeń Cortex-M3 taktowany z maksymalną częstotliwością od 24 do 72 MHz.

W ramach rodziny F1 producent oferuje pięć linii mikrokontrolerów, różniących się docelowymi obszarami aplikacyjnymi i wynikającymi z tego różnicami w wyposażeniu:

• Value Line STM32F100 - 24 MHz CPU wyposażone w timery do sterowania silnikami elektrycznymi i interfejs HDMI-CEC,
• Access Line STM32F101 - 36 MHz CPU, uniwersalne mikrokontrolery z pamięcią Flash do 1 MB,
• USB Access Line STM32F102 - 48 MHz CPU, uniwersalne mikrokontrolery z interfejsem USB FS,
• Performance Line STM32F103 - 72 MHz CPU, mikrokontrolery z pamięcią Flash o pojemności do 1 MB, timerami do sterowania silników elektrycznych, wbudowanymi interfejsami USB oraz CAN,
• Connectivity Line STM32F105/107 - 72 MHz CPU, mikrokontrolery dla aplikacji zorientowanych na komunikację, wyposażone w interfejsy Ethernet MAC, CAN oraz USB 2.0 OTG.

Fot. 2. Zestaw STM32VLDiscovery

Mikrokontrolery STM32F1 charakteryzują się bogatym wyposażeniem peryferyjnym, a także - podobnie jak inne rodziny STM32 - łatwymi w montażu obudowami: LQFP48/64/100/144 oraz VFQFPN36, a także nieco bardziej wyrafinowanymi LFBGA100/144. Mikrokontrolery STM32L1 wyposażono w rdzeń Cortex-M3 taktowany z maksymalną częstotliwością 32 MHz.

W ramach rodziny L1 producent oferuje trzy linie mikrokontrolerów o różnym wyposażeniu, najważniejszymi różnicami pomiędzy nimi są:

• kontroler segmentowego LCD z wbudowanym mikrokontrolerem STM- 32L152 i L162,
• blok kryptograficzny wbudowany wyłącznie w mikrokontrolery STM32L162.

Mikrokontrolery z serii STM32L1 zajmują w rodzinie STM32 miejsce szczególne: są przeznaczone do stosowania w aplikacjach wymagających zminimalizowania poboru mocy, co producentowi udało się uzyskać m.in. poprzez zastosowanie specjalnych bloków peryferyjnych (platforma EnergyLite).

W mikrokontrolery STM32L1 producent wbudował - poza standardowymi pamięciami - także pamięć EEPROM, która może służyć do przechowywania lokalnych danych, którym należy zapewnić nieulotność. Mikrokontrolery STM32F2 wyposażono w rdzeń Cortex-M3 taktowany z maksymalną częstotliwością 120 MHz.

Są to układy o dużej mocy obliczeniowej, wyposażone w szybkie peryferie komunikacyjne, pamięci o dużej pojemności, zmodyfikowanej architekturze bazującej na nowej, warstwowej konfiguracji magistrali AHB, wyposażone w zaawansowane interfejsy multimedialne i kryptograficzne.

Mikrokontrolery STM32F2 wyposażono w interfejsy USB-OTG FS i HS - ten ostatni współpracuje z zewnętrznym interfejsem PHY (z wykorzystaniem ULPI). Jesienią 2012 roku są spodziewane kolejne w ofercie STMicroelectronics mikrokontrolery z rdzeniem Cortx-M4F - STM32F3.

Zastosowana do ich produkcji technologia umożliwi taktowanie CPU sygnałem o maksymalnej częstotliwości wynoszącej 72 MHz (90 DMIPS), planowana maksymalna pojemność pamięci Flash wyniesie 256 kB, a SRAM do 48 kB.

Tabela. Zestawienie najważniejszych cech rdzeni Cortex-M stosowanych w mikrokontrolerach STM32

Podrodzina STM32F3 ma być mocniejszą obliczeniowo i lepiej wyposażoną alternatywą dla mikrokontrolerów STM32F1, przy czym producent zamierza zachować pełną zgodność mechaniczną i elektryczną pomiędzy mikrokontrolerami z obydwu podrodzin, montowanych w takich samych obudowach.

Mikrokontrolery STM32F4 wyposażono w rdzeń Cortex-M4F (zintegrowany z koprocesorem zmiennoprzecinkowym FPU) taktowany z maksymalną częstotliwością 168 MHz.

Są to układy o dużej mocy obliczeniowej, wyposażone w szybkie peryferie komunikacyjne, pamięci o dużej pojemności, zmodyfikowanej architekturze bazującej na nowej, warstwowej konfiguracji magistrali AHB, wyposażone w zaawansowane interfejsy multimedialne i kryptograficzne. Mikrokontrolery STM32F4 wyposażono w interfejsy USB-OTG FS i HS - ten ostatni współpracuje z zewnętrznym interfejsem PHY (z wykorzystaniem ULPI).

Discovery i narzędzia dla programistów

Fot. 3. Zestaw STM32L-Discovery

Programy dla mikrokontrolerów STM32 można pisać, wykorzystując wszystkie popularne komercyjne środowiska programistyczne: ARM-MDK firmy Keil/ARM, TrueSTUDIO firmy Atollic, Embedded Workbench firmy IAR, CrossWorks firmy Rowley, VXtoolset firmy Tasking (Altium), Ride firmy Raisonance i większość innych pakietów bazujących na kompilatorze ARM-GCC.

Większość środowisk programistycznych jest dostępna w wersjach bezpłatnych (o zmniejszonych możliwościach funkcjonalnych i ograniczeniach licencyjnych), które w zupełności wystarczają do realizacji projektów na zestawach Discovery. Dla wszystkich podrodzin STM32 producent udostępnił bezpłatnie na swojej stronie biblioteki Standard Peripherals Library, które są funkcjonalnym uzupełnieniem bibliotek CMSIS.

Z myślą o konstruktorach i programistach, a także początkujących elektronikach, którzy zamierzają poznać możliwości mikrokontrolerów STM32, ich producent oferuje bardzo tanie i przy tym dobrze wyposażone zestawy ewaluacyjne o wspólnej nazwie Discovery.

Na fotografii 1 pokazano zestaw STM32F0Discovery (dla mikrokontrolerów STM32F0), który w rodzinie Discovery charakteryzuje się - wraz z zamieszczonym na fotografii 2 zestawem STM32VLDiscovery (dla mikrokontrolerów STM32F100) - najskromniejszym wyposażeniem peryferyjnym.

Na fotografii 3 widać wyposażony w wyświetlacz LCD i bezstykowy nastawnik suwakowy zestaw o nazwie STM32L-Discovery, którego sercem jest mikrokontroler z serii STM32L.

Najbogatszym wyposażeniem wśród zestawów Discovery charakteryzuje się STM32F4Discovery (fotografia 4), w którym poza standardowymi dla wszystkich zestawów diodami LED i mikroprzełącznikami, producent zastosował także 3-osiowy akcelerometr LIS302DL, mikrofon MEMS z wyjściem cyfrowym MP45DT02, a także konwerter audio C/A (CS43L22, wbudowany interfejs I²S), zintegrowany ze wzmacniaczem mocy pracującym w klasie D.

Fot. 4. Zestaw STM32F4Discovery

Każdy zestaw Discovery wyposażono w programator-debugger USB zgodny z ST-Link/V2, który od strony mikrokontrolera obsługuje interfejsy JTAG lub SWD.

Ogromną zaletą prezentowanych zestawów są wyprowadzone na standardowe gold-piny, o wygodnym rastrze 2,54 mm, wszystkie linie GPIO mikrokontrolerów, dzięki czemu nie ma konieczności wyposażania się w zaawansowany sprzęt do lutowania - nawet zaawansowane projekty z mikrokontrolerami STM32 można budować, korzystając ze standardowych bread-boardów.

Nie tylko Discovery

Zestawy Discovery są przeznaczone przede wszystkim dla początkujących. Firma STMicroelectronics, mając na uwadze potrzeby bardziej wymagających konstruktorów, dla wszystkich podrodzin mikrokontrolerów STM32 opracowała i oferuje także "większe" zestawy, charakteryzujące się bogatszym niż Discovery wyposażeniem, ale także wyższą ceną. Najbardziej interesujące spośród nich przedstawimy w kolejnych wydaniach miesięcznika.

Piotr Zbysiński