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高性能STM32开发板


STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核(ST's product portfolio contains a comprehensive range of microcontrollers, from robust, low-cost 8-bit MCUs up to 32-bit ARM-based Cortex®-M0 and M0+, Cortex®-M3, Cortex®-M4 Flash microcontrollers with a great choice of peripherals. ST has also extended this range to include an ultra-low-power MCU platform)1。按内核架构分为不同产品:其中STM32F1系列有:STM32F103“增强型”系列STM32F101“基本型”系列STM32F105、STM32F107“互联型”系?#24615;?#24378;型系列时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为36MHz,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能,是32位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存,不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时,从闪存执行代码,STM32功耗36mA,是32位市场上功耗最低的产品,相当于0.5mA/MHz。


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STM32的核心Cortex-M3处理器是一个标准化的微控制器结构,Cortex-M3处理器拥有32位CPU,并行总线结构,嵌套中断向量控?#39057;?#20803;,调试系统以及标准的存储?#25104;洹?/p>


嵌套中断向量控制器(Nested Vector Interrupt Controller,简称NVIC)是Cortex-M3处理器中一个比较关键的组件,它为基于Cortex-M3的微控制器提供了标准的中断架构和优秀的中断响应能力,为超过240个中?#26174;?#25552;供专门的中断入口,而且可以赋予每个中?#26174;?#21333;独的优先级。利用NVIC从可以达到极快的中断响应速度,从收到中断请求到执行中断服务的第一条指令仅需12个周期。这种极快?#21335;?#24212;速度一方面得益于Cortex-M3内核?#36828;?#26632;的自动处理机制,这种机制是通过固化在CPU内部的微代码实现的。另一方面,在中断请求连续出现的情况下,NVIC使用一种称为“尾链”的技术,使连续而来的中断可以在6个时钟周期内得到服务。在中断的压栈阶段,更高优先级的中断可以不耗费任何额外的CPU周期就能完成嵌入低优先级中断的动作。具体?#21335;?#33410;后面我会继续总结的。用户可以通过设置CPU自动进入低功耗状态,而使用中断来将其唤醒,CPU在中断时间来临之前会一直保持睡眠状态。


Cortex-M3的CPU支持两种运?#24515;?#24335;:线程模式(Thread Mode)与处理模式(Handler Mode)并且需要注意的是,这两种模式都拥有各?#36828;?#31435;的堆栈。这种设计使得开发人员可以进行更为精密的程序设计,对实时操作系统的支持也就更好了。


Cortex-M3处理器还包含了一个24位可自动重装载定的定时器,可以为内核(RTOS)提供一个周期中断。


在指令集方面,ARM7和ARM9都有两种指令集(32位指令集和16位指令集),而Cortex-M3系列处理器支持Thumb-2指令集。由于Thumb-2指令集融合了Thumb指令集和ARM指令集,使得32位指令集的性能和16位指令集的代码密度之间取得了平衡。


而且,ARM Thumb-2 专门为C/C++编译器设计,这就意味着Cortex-M3系列处理器的开发应用可以全部在C语言环境中完成。


STM32微控制器的推出标志着ST公司在两条产品主线(低价位主线和高性能主线)上迈出了重大一步。STM32最初发布时有14个不同型号,分为两个版本:最高CPU时钟为72MHZ的“增强型”和最高CPU时钟为36MHZ的“基本型”。这些不同STM32型号里内置的Flash最大可达128KB,SRAM最大为20KB,在STM32发布之初,配置更大Flash,RAM和更复杂外设的版本就已经在规划之中了。不管是什么版本,什么型号的STM32器件,它们在引脚功能和应用软件上是兼容的。这就使得开发人员在使用STM32系列微控制器时,不必改动PCB就可以根据需要随意更换器件型号。


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