STM32 (STM32)

Микроконтроллер серии STM32

STM32 — семейство 32-битных микроконтроллеров производства STMicroelectronics. Чипы STM32 группируются в серии, в рамках каждой из которых используется одно и то же 32-битное ядро ARM, например, Cortex-M7F, Cortex-M4F, Cortex-M3, Cortex-M0+ или Cortex-M0. Каждый микроконтроллер состоит из ядра процессора, статической RAM-памяти, флеш-памяти, отладочного и различных периферийных интерфейсов.

Обзор

STM32 — семейство микроконтроллеров, основанных на 32-битных ядрах ARM Cortex-M7F, Cortex-M4F, Cortex-M3, Cortex-M0+ или Cortex-M0 с сокращённым набором инструкций. STMicroelectronics (ST) имеет лицензию на IP-процессоры ARM от ARM Holdings. Дизайн ядра ARM имеет множество настраиваемых опций, и ST выбирает индивидуальную конфигурацию для каждого микроконтроллера, при этом добавляя свои собственные периферийные устройства к ядру микроконтроллера перед преобразованием дизайна в полупроводниковую пластину. В следующей таблице представлены основные серии микроконтроллеров семейства STM32.

Серия STM32	Ядро ARM CPU
L5	Cortex-M33
F7, H7	Cortex-M7F
F4, F3, L4, J	Cortex-M4F
F2, F1, L1, W, J	Cortex-M3
L0, J	Cortex-M0+
F0, J	Cortex-M0

Серии STM32

Семейство микроконтроллеров STM32 состоит из 16 серий микроконтроллеров: F0, F1, F2, F3, F4, F7, L0, L1, L4, L4+, L5, G0, G4, H7, WB, WL. Каждая из серий базируется на одном из ядер ARM: Cortex-M33, Cortex-M7F, Cortex-M4F, Cortex-M3, Cortex-M0+, Cortex-M0.

Производитель делит все серии микроконтроллеров STM32 на 4 платформы (группы):

Платформы STM32

Платформа микроконтроллеров	Названия серий, входящих в группу
Высокопроизводительные	F2, F4, F7, H7
Широкого применения	F0, G0, F1, F3, G4
Сверхнизкого потребления	L0, L1, L4, L4+, L5
Беспроводные	WB, WL

Высокопроизводительные микроконтроллеры STM32

Название серии	Ядро ARM	Максимальная частота ядра, МГц	CoreMark	Объем Flash памяти (кБайт)	Объем RAM (кБайт)	Особенности
F2	Cortex-M3	120	398	128-1024	до 128	ART ускоритель, Ethernet MAC, USB 2.0 HS OTG, camera interface, hardware encryption support and external memory interface
F4	Cortex-M4F	180	608	64-2056	до 384	Chrom-ART Accelerator™, dual Quad-SPI, SDRAM interface, Ethernet MAC, camera interface
F7	Cortex-M7F	216	1082	64-2056	256-512	AXI and multi-AHB шины, L1 кэш, Double precision FPU (в некоторых моделях), Chrom-ART ускоритель (в некоторых моделях). Серия F7 pin-to-pin совместима с серий F4.
H7	Cortex-M7F, Cortex-M4F (Dual-core line)	480, 240	3224	128 — 2048	до 1,4 МБайт	TFT-LCD, JPEG codec, Ethernet, Chrom-GRC™, optional embedded SMPS, dual Octo-SPI with on-the-fly decryption
	Cortex-M7F(Single-core line)	550

Микроконтроллеры STM32 широкого применения

Название серии	Ядро ARM	Максимальная частота ядра, МГц	CoreMark	Объем Flash памяти (кБайт)	Объем RAM (кБайт)	Особенности
F0	Cortex-M0	48	106	16 — 256	4 — 32	Для приложений, чувствительных к цене микроконтроллера
G0	Cortex-M0+	64	142	16 — 512	до 128	Для приложений, чувствительных к цене микроконтроллера
F1	Cortex-M3	72	117	16 — 1024	4 — 96	Ethernet MAC, CAN and USB 2.0 OTG, motor control
F3	Cortex-M4F	72	245	16 — 512	16 — 80	Серия микроконтроллеров для смешанных сигналов, содержит на кристалле богатый набор компараторов, операционных усилителей, дельта-сигма АЦП, АЦП последовательного приближения и т. д.
G4	Cortex-M4F	170	550	32 — 512	до 32	Серия микроконтроллеров для смешанных сигналов, содержит на кристалле богатый набор компараторов, операционных усилителей, дельта-сигма АЦП, АЦП последовательного приближения и т. д.

Микроконтроллеры STM32 сверхнизкого потребления

Название серии	Ядро ARM	Максимальная частота ядра, МГц	CoreMark	Объем Flash памяти (кБайт)	Объем RAM (кБайт)	Особенности
L0	Cortex-M0+	32	75	до 192	до 20	Динамическое потребление тока (минимальное): 49 µA/MHz (при использовании внешнего DC/DC конвертера) и 76 µA/MHz (при использовании LDO)
L1	Cortex-M3	32	93	32 — 512	4 — 80	Динамическое потребление тока (минимальное): 177 μA/MHz
L4	Cortex-M4F	80	273	64 — 1024	40 — 320	Динамическое потребление тока (минимальное): 28 μA/MHz
L4+	Cortex-M4F	120	409	512 — 2048	320 — 640	Динамическое потребление тока (минимальное): 41 μA/MHz
L5	Cortex-M33	110	442	256 — 512	256	Динамическое потребление тока (минимальное): 62 µA/MHz

Беспроводные микроконтроллеры STM32

Название серии	Ядро ARM	Максимальная частота ядра, МГц	CoreMark	Объем Flash памяти (кБайт)	Объем RAM (кБайт)	Особенности
WB	Cortex-M4F, Cortex-M0+	64, 32	216	256 — 1024	до 256	Встроенный радиотрансивер, поддерживающий протоколы Bluetooth® LE, Zigbee® and Thread®
WL	Cortex-M4	48	161	до 256	до 64	Встроенный радиотрансивер, поддерживающий sub-GHz radio: модуляции — LoRa®, (G)FSK, (G)MSK, BPSK

STM32 H7

В серию H7 входят высокопроизводительные микроконтроллеры, основанные на ядре ARM Cortex-M7F с поддержкой чисел с плавающей запятой двойной точности и тактовой частотой до 550 МГц. У микроконтроллеров STM32H747/757 и STM32H745/755 дополнительно имеется ядро Cortex-M4F частотой до 240 МГц. Ядро M7F в таком случае работает на частоте до 480 МГц. Ядра при этом могут работать как совместно, так и независимо.

STM32 F7

Серия F7 представлена микроконтроллерами на базе ядра ARM Cortex-M7F частотой до 216 МГц. По расположению портов ввода/вывода большинство микроконтроллеров серии взаимозаменяемы с контроллерами серии STM32 F4.

STM32 F4

STM32 F4 — первая серия, основанная на ядре ARM Cortex-M4F и имеющая поддержку DSP и чисел с плавающей запятой. Расположение портов ввода/вывода совместимо с серией F7, а сам чип отличается большей тактовой частотой (от 84 до 180 МГц), имеет 64 КБ встроенной памяти, поддержку протокола I²S, встроенные часы реального времени и более быстрый АЦП.

Память

• До 192 КБ SRAM, 64 КБ CCM, 4 КБ NVRAM, 80 байт NVRAM, стираемой при вмешательстве.
• Flash-память разделяется на блоки 512 / 1024 / 2048 для непосредственного использования, 30 КБ для загрузки, 512 байт одноразовой памяти (OTP), 16 байт для конфигурации.
• В каждый чип запрограммирован 96-битный уникальный номер.

Периферия

• USB 2.0 OTG две CAN-шины один интерфейс SPI + два SPI/I²S, 3 I²S, 4 USART, 2 UART, SDIO, двенадцать 16-битных, два 32-битных и два сторожевых таймера, датчик температуры, 16/24-канальный АЦП, два ЦАП, от 51 до 140 пинов GPIO, 16 DMA, часы реального времени, а также аппаратный генератор случайных чисел,
• В моделях STM32F4x7 присутствует Ethernet, MAC и интерфейс для подключения камеры.
• В моделях STM32F41x/43x присутствует криптопроцессор, поддерживающий методы DES, TDES и AES, а также SHA-1 и MD5.
• В моделях STM32F4x9 присутствует LCD-TFT контроллер.
• Рабочее напряжение находится в диапазоне от 1,8 до 3,6 вольт.

STM32 F3

В серии F3 представлены контроллеры на базе ядра M4F с тактовой частотой до 72 МГц. Все контроллеры данной серии совместимы с контроллерами серии F1.

Память

• 16 / 24 / 32 / 40 КБ SRAM, 0 / 8 КБ (CCM), 64 / 128 байта NVRAM.
• Flash-память разделяется на блоки 64 / 128 / 256 для непосредственного использования и 8 КБ для загрузки.
• В каждый чип запрограммирован 96-битный уникальный номер.

Периферия

• Каждый чип включает в себя разные интерфейсы для взаимодействия с периферией.
• Рабочее напряжение находится в диапазоне от 2 до 3,6 вольта.

Ссылки

• Carmine Noviello. Электронная книга «Mastering STM32». Наиболее полное руководство по программированию под STM32. На английском языке. Примеры к книге доступны на GitHub.
• Александр Алексеев. Серия статей об STM32. Использование SPI, I2C, RTC, ЦАП, АЦП, прерываний и таймеров, отладка при помощи OpenOCD. Примеры работы с внешними модулями и популярными библиотеками.