STM32Nucleo nowa platforma ewaluacyjno-startowa dla użytkowników mikrokontrolerów STM32

Rodzina nowych (wprowadzonych na rynek w końcu lutego 2014), tanich zestawów startowych firmy STMicroelectronics nosi nazwę STM32Nucleo. Konstruktorom zestawów przyświecała idea wprowadzenia do sprzedaży platformy o maksymalnie uproszczonej konstrukcji i bardzo niskiej cenie, do tego zgodnych z nieoficjalnym, międzynarodowym standardem Arduino. Uproszczenia konstrukcji zestawów STM32Nucleo w stosunku do zestawów z serii Discovery są dość duże, co pozwoliło szybko wdrożyć do produkcji kilka rodzajów zestawów wyposażonych w mikrokontrolery należące do różnych rodzin STM32.

Rys. 1. Okno IDE sieciowego środowiska mbed, które współpracuje z płytkami STM32Nucleo

Rys. 2. Zestawy STM32Nucleo są natywnymi platformami sprzętowymi środowiska mbed

Pomimo uboższego wyposażenia, wszystkie zestawy STM32Nucleo są wyposażone w kompletny programator-debugger, który jest zgodny z popularnym standardem ST-Link/v2, ponadto - to drugi poważny atut prezentowanych zestawów - współpracuje także z bezpłatnym, "chmurowym" środowiskiem programistycznym mbed (rys. 1), które zostało udostępnione przez firmę ARM. Środowisko to traktuje płytki STM32Nucleo jako platformy natywne (rys. 2), warto przy tym wiedzieć, że do implementacji projektów jest wykorzystywany kompilator firmy ARM dla rdzeni Cortex-M.

Podstawowe cechy zestawów STM32Nucelo są następujące:

• wyposażane są w mikrokontrolery z różnych rodzin STM32, montowane w obudowach 64-pinowych,
• wyposażono je w programatory-debuggery zgodne z ST-Link/v2, dzięki czemu mogą być bezpośrednio obsługiwane przez wszystkie popularne stacjonarne środowiska programistyczne (Keil MDK (µVision), IAR EWARM (Workbench) czy Atollic TrueStudio) oraz internetowe środowisko mbed,
• są sprzętowo zgodne z płytkami systemu Arduino, w tym celu wyposażono je w odpowiednie złącza, które pokazano na rysunku 3,
• wyposażono je w złącza nowego systemu połączeniowego ST Morpho (rys. 4), którego przyszłość - jak na razie - nie została jasno określona przez producenta zestawów, ale dzięki dużej liczbie linii GPIO ma on większe możliwości niż mało rozbudowane Arduino.

Rys. 3. Zestawy STM32Nucelo wyposażono w złącza systemu Arduino (Uno rev. 3)

Fot. 4. ...a, także nowego systemu złączy o nazwie ST Morpho

Do rodziny STM32Nucleo należą obecnie cztery modele płytek, które są identyczne pod względem budowy i wyposażenia, różnią się między sobą wyłącznie zastosowanymi mikrokontrolerami. Dostępne obecnie są następujące zestawy:

• Nucleo-F030R8 (z mikrokontrolerem STM32F030R8T6, Cortex-M0, 64 kB Flash i 8 kB SRAM) - fot. 5,
• Nucleo-F103RB (z mikrokontrolerem STM32F103RBT6, Cortex-M3, 128 kB Flash i 20 kB SRAM) - fot. 6,
• Nucleo-F401RE (z mikrokontrolerem STM32F401RET6, Cortex-M4F, 512 kB Flash, 96 kB SRAM) - fot. 7,
• Nucleo-L152RE (z mikrokontrolerem STM32L152RET6, Cortex-M3 z peryferiami low-power, 512 kB Flash i 80 kB SRAM).

Fot. 5. Wygląd płytki Nucleo-F030R8 (z mikrokontrolerem STM32F030R8T6)

Fot. 6. Płytka Nucleo-F103RB z mikrokontrolerem STM32F103RBT6

Oprócz programatora-debuggera każda płytka z rodziny Nucleo jest wyposażona we własny podsystem zasilania (rys. 8), trzy diody LED (jedna do aplikacji użytkownika, jedna sygnalizująca włączenie zasilania i jedna dwukolorowa - spełnia funkcję sygnalizacyjną w programatorze), dwa przyciski (w tym jeden Reset) i złącze miniUSB (do zasilania, komunikacji z mikrokontrolerem aplikacji via wirtualny COM, emulacji urządzenia klasy mass storage oraz komunikacji z programatorem ST-Link). Standardowym wyposażeniem prezentowanych zestawów są także złącza o rastrze 2,54 mm z wyprowadzonymi GPIO, co zapewnia im między innymi kompatybilność z płytkami systemu Arduino (shields).

Mikrokontrolery w prezentowanych zestawach wykorzystują wewnętrzne generatory taktujące, ale producent przewidział miejsca na PCB umożliwiające montaż rezonatorów kwarcowych (32,768 kHz dla RTC i głównego). Na ewaluacyjnej części płytki zastosowano także zworkę, która umożliwia zmierzenie poboru prądu przez mikrokontroler. Warto pamiętać, że mikrokontroler programatora realizuje także funkcję wirtualnego COM, którego linie Rx i Tx wyprowadzono na złącze gold-pin płytki programatora, dzięki czemu można je podłączyć do dowolnych linii testowanego mikrokontrolera.

Fot. 7. Nucleo-F401RE z mikrokontrolerem STM32F401RET6

Rys. 8. Schemat blokowy zestawów STM32Nucleo

Płytki prezentowane w artykule są już dostępne w sprzedaży, także w naszym kraju. Ich ceny producent ustalił na poziomie "w okolicy" cen zestawów Discovery, przy czym trzeba pamiętać, że ich wyposażenie w peryferie jest nieco słabsze. Firma STMicroelectronics zapowiada rychłe wprowadzenie na rynek kolejnych płytek z serii Nucleo, w tym m.in. modeli: Nucleo-F072RB, Nucleo-F302R8, Nucleo-F334R8 oraz Nucleo-L053R8. Mają być one dostępne w drugim kwartale tego roku, co jest bardzo prawdopodobne, bowiem STMicroelectronics produkuje wszystkie docelowe mikrokontrolery.

Piotr Zbysiński
STMicroelectronics
www.st.com