《stm硬件平台展》课件

STM硬件平台展欢迎来到STM硬件平台展！这里展示了STM的各种硬件平台，以及其应用。dhbydhsehsfdwSTM简介STM是意法半导体（STMicroelectronics）公司推出的微控制器（MCU）系列产品，其中最广为人知的是STM32系列。STM32微控制器以其高性能、低功耗、丰富的功能和强大的生态系统而著称，广泛应用于工业自动化、消费电子、医疗设备、汽车电子等领域。STM发展历程12000年意法半导体推出第一款基于ARM架构的STM32微控制器22007年推出STM32F1系列，迅速成为市场领先者32010年推出了STM32F4系列，性能更强大42016年发布STM32H7系列，性能更强STM32微控制器已发展成为全球领先的32位微控制器之一。STM产品系列STM32微控制器系列STM32是意法半导体推出的微控制器系列，以其高性能、低功耗和丰富的功能而闻名。STM8微控制器系列STM8是意法半导体推出的另一个微控制器系列，专注于低功耗和成本效益，广泛应用于各种嵌入式系统中。STM32MP1微处理器系列STM32MP1是一款应用处理器系列，集成了ArmCortex-A7内核和ArmCortex-M4内核，适用于需要高性能和多任务处理的应用。其他产品除了上述主要系列之外，意法半导体还提供其他产品，例如传感器、电源管理芯片和无线连接芯片。STM开发工具概览STM32CubeIDE集成开发环境，提供代码编辑、编译、调试等功能。STM32CubeMX图形化配置工具，用于配置引脚、时钟、外设等。STM32CubeProgrammer固件烧录工具，用于将程序下载到目标芯片。STM32CubeMonitor运行时监控工具，用于查看运行数据和状态。STM系统架构STM32微控制器包含多个关键组件，例如内核、内存、外设和电源管理单元。STM32微控制器的架构设计旨在提供高效的性能、低功耗和灵活的扩展性。STM32微控制器采用ARMCortex-M系列处理器内核，提供强大的计算能力和灵活的控制功能。STM32微控制器提供多种外设接口，如SPI、I2C、UART、CAN、USB等，方便连接各种传感器、执行器和外部设备。STM32微控制器的电源管理单元支持多种低功耗模式，可以根据应用需求选择不同的电源模式，以降低功耗。STM32F系列高性能系列STM32F系列是STMicroelectronicsARMCortex-M内核微控制器家族中性能最强的系列之一。它们以其高性能、低功耗和丰富的功能而闻名。该系列涵盖了广泛的应用，从工业自动化和电机控制到消费电子产品和医疗设备。主要特点STM32F系列微控制器具有多种特性，包括高达200MHz的运行频率、高达2MB的闪存和高达512KB的SRAM。它们还包括各种外设，例如模拟转换器、数字转换器、定时器、串行外设接口（SPI）、I2C接口和通用异步收发器（UART）。STM32L系列1低功耗特性STM32L系列专注于低功耗应用。例如，在电池供电的物联网设备中，可以实现更长的电池续航时间。2集成外设包含丰富的集成外设，例如低功耗模拟数字转换器(ADC)、通用定时器和低功耗通信接口。3应用领域广泛应用于可穿戴设备、无线传感器网络和便携式电子设备等领域。STM32H系列高性能STM32H7系列STM32H7系列采用ARMCortex-M7内核，性能强大，可用于工业自动化、医疗设备等领域。STM32H5系列STM32H5系列是高性能、低功耗的微控制器，适用于需要低功耗的应用，如物联网设备、无线传感器网络等。STM32H8系列STM32H8系列是STM32系列中最强大的微控制器，拥有更高的性能和更丰富的功能，适用于需要高性能计算和复杂外设控制的应用。STM32G系列高性能采用ARMCortex-M7内核，主频高达240MHz，性能强劲，适用于对性能要求较高的应用场景。丰富外设集成多种外设，包括高速ADC、DAC、SPI、I2C、CAN等，满足各种应用需求。安全可靠具备安全启动、内存保护、加密功能，保证系统安全和数据安全。STM32C系列1高性能STM32C系列采用ARMCortex-M7内核，提供高性能计算能力，适用于复杂应用场景。2丰富的功能该系列芯片集成了多种外设，例如高速ADC、DAC、高速SPI、I2C和UART等，满足多种应用需求。3低功耗STM32C系列支持多种低功耗模式，可在满足性能需求的同时降低功耗，延长设备运行时间。4高集成度该系列芯片集成了多种功能模块，减少外围器件的使用，简化开发流程，降低成本。STM32设备选型思路1需求分析确定项目需求，例如功耗、性能、接口等2性能评估根据需求选择合适系列和型号3功能匹配评估目标功能与芯片资源的匹配度4成本考量选择性价比最优的方案STM32系列芯片众多，选择合适的芯片至关重要。首先要明确项目的需求，例如功耗、性能、接口等，然后根据需求进行性能评估，选择合适的系列和型号。接下来需要评估目标功能与芯片资源的匹配度，确保芯片可以满足项目需求。最后需要考虑成本因素，选择性价比最优的方案。STM32固件库概览STM32固件库简介STM32固件库为开发者提供了一套完整的软件组件，用于访问和控制STM32微控制器的各个外设，简化开发流程。它包括各种驱动程序、例程和配置工具，帮助开发者快速实现硬件功能。固件库版本STM32固件库分为标准库和HAL库两种。标准库提供底层驱动程序，HAL库提供更抽象的接口，便于移植和扩展。STM32HAL库详解STM32HAL库是ST公司提供的一套高级抽象层库，方便用户快速进行STM32微控制器的开发。HAL库提供了统一的接口，简化了不同芯片系列之间的差异，便于移植和复用代码。HAL库包含各种外设驱动程序，如定时器、UART、SPI、I2C等，以及一些通用的函数，如中断处理、内存管理等。中断管理中断优先级中断优先级决定了多个中断同时发生时，哪个中断优先执行。STM32支持嵌套向量中断控制器(NVIC)，允许定义优先级级别以优化中断处理顺序。中断服务例程每个中断都对应一个中断服务例程(ISR)，它是专门为处理特定中断事件而编写的代码片段，用于执行必要的操作并恢复正常程序执行。中断使能与禁止开发者可以通过配置中断控制器来启用或禁用特定中断源，从而灵活地控制中断响应行为，例如在特定情况下屏蔽某些中断源。定时器应用定时/计数功能STM32定时器提供精确的定时功能，可用于延时、时间测量和计数。PWM信号生成定时器可用于生成脉宽调制(PWM)信号，控制电机、LED亮度等。事件触发定时器可触发中断或DMA，实现特定时间点的事件处理。时间戳记录定时器可用于生成时间戳，记录事件发生的时间。外设管理GPIOGPIO引脚是STM32微控制器与外部世界交互的重要接口。通过配置GPIO引脚的模式、速度和方向，可以实现各种功能，如控制LED灯、读取按键状态和采集传感器数据。定时器STM32系列微控制器内置多种定时器，可以实现精确的定时、计数和PWM控制。定时器广泛应用于各种应用场景，例如控制电机、生成音频信号和控制伺服系统。通信接口STM32微控制器支持多种通信接口，包括UART、SPI、I2C和CAN总线等，用于与外部设备进行数据通信。这些接口可用于连接传感器、显示屏、存储器和网络设备等。模拟外设STM32系列微控制器还包含模拟外设，例如ADC和DAC，用于模拟信号的采集和转换。这些外设可用于测量温度、电压和电流等模拟信号，并生成模拟控制信号。电源管理1低功耗模式STM32支持多种低功耗模式，可有效降低功耗，延长电池续航时间。2电源管理单元STM32内置电源管理单元，可以控制电压，电流和功耗，为系统提供稳定的电源供应。3外部电源STM32可以连接外部电源，例如电池，电源适配器或太阳能电池板，为系统提供额外的电源。4电源监控STM32可以监控电源状态，例如电压和电流，并提供电源故障保护机制。模拟信号处理模拟信号采集STM32内置ADC模块可将模拟信号转换成数字信号，方便处理。数字信号滤波STM32支持多种数字信号处理算法，例如FIR滤波、IIR滤波等。数据可视化STM32可以将处理后的数据输出到显示屏或发送到上位机，进行可视化分析。数字信号处理数字滤波器数字滤波器使用数字信号处理技术，对信号进行频率选择性过滤，去除噪声或干扰。数字滤波器可以根据实际需求进行设计和调整，适应不同的应用场景。快速傅里叶变换(FFT)快速傅里叶变换是一种高效的算法，用于将信号从时域转换为频域。FFT在信号分析、频谱估计、图像处理等领域有广泛应用。STM32开发环境配置1安装IDE选择合适的集成开发环境(IDE)，例如KeilMDK-ARM或IAREmbeddedWorkbench，并安装到电脑上。2下载工具链安装对应版本的ARM编译器、调试器和链接器等工具链，完成开发环境的必要组件安装。3配置编译器根据STM32系列芯片类型和开发目标，设置编译选项、库文件路径和调试参数等。4创建工程在IDE中新建一个工程，并根据硬件平台选择相应的芯片型号和外设配置。5编写代码编写C语言代码，实现目标功能，并利用STM32的固件库或HAL库来操作外设。6调试程序连接调试器，在IDE中进行代码调试，验证程序逻辑和功能。STM32工程结构布局STM32工程结构布局包含多个文件夹和文件，这些文件包含了代码、头文件、配置文件和库文件，这些文件可以用来构建和管理STM32项目。一个典型的STM32工程结构包含以下文件夹：Inc文件夹：用于存放头文件，包括STM32微控制器相关的头文件以及用户自定义的头文件。Src文件夹：用于存放源代码文件，包括主函数、中断处理函数以及用户定义的函数。Libraries文件夹：用于存放STM32库文件，包括HAL库、标准外设库以及其他库文件。Documentation文件夹：用于存放项目相关的文档，例如用户手册、规格书以及测试报告。STM32调试技巧调试器使用调试器可以设置断点、单步执行、查看变量和内存等。打印调试在代码中添加打印语句，输出关键变量的值，方便跟踪程序运行情况。逻辑分析仪用于观察和分析硬件信号，帮助定位硬件问题。代码优化提高代码质量，减少错误，提高代码可读性和可维护性。外设应用案例一STM32微控制器支持丰富的外设，例如串口、SPI、I2C等，可用于与各种传感器、显示器和其他外部设备进行通信。本案例展示了STM32微控制器如何利用SPI接口与一个LCD显示屏进行通信，实现实时数据的显示。具体来说，本案例使用STM32微控制器上的SPI外设驱动一个带SPI接口的LCD显示屏。程序首先配置SPI接口，然后将要显示的数据发送到LCD显示屏的缓存区。通过SPI协议，LCD显示屏能够接收数据并将其显示在屏幕上。外设应用案例二STM32微控制器拥有丰富的内置外设，例如定时器、串行通信接口、ADC、DAC、GPIO等。这些外设可用于各种应用场景，例如电机控制、传感器数据采集、数据通信等。通过合理利用STM32的外设资源，可以实现更复杂的功能，提升应用的效率和性能。外设应用案例三以STM32为基础，结合电机驱动芯片和编码器模块，实现对直流电机精确控制。该方案可应用于工业自动化，机器人，智能家居等领域。例如，精确控制电动窗帘的开启和关闭，实现自动化调节。通信总线协议应用SPI总线SPI总线是一种同步串行通信协议，主要用于微控制器与外设之间的通信。它是一种简单、可靠的协议，适用于数据传输速率较低但可靠性要求高的应用场景。I2C总线I2C总线是一种双向串行通信协议，广泛应用于微控制器与外设之间的通信。它是一种低速、低功耗协议，非常适合于多个设备共享同一通信总线的情况。UART总线UART总线是一种异步串行通信协议，主要用于微控制器与外设之间的通信。它是一种简单、灵活的协议，适用于各种数据传输速率和通信距离。CAN总线CAN总线是一种基于消息的通信协议，主要用于实时控制系统和工业自动化应用。它是一种可靠、高效的协议，适用于多个设备共享同一通信总线的情况，并能保证数据传输的实时性和可靠性。低功耗设计技巧睡眠模式降低功耗，延长电池寿命，延长运行时间。电源管理优化电源管理，降低功耗。代码优化精简代码，减少不必要的操作。外部电源使用外部电源，降低功耗。封装和管脚布局设计STM32芯片采用多种封装形式，如QFN、LQFP、TSSOP等。选择合适的封装形式，要考虑芯片尺寸、引脚数量、散热性能等因素。管脚布局设计需要根据应用需求，合理分配各个管脚的功能。可以参考STM32芯片手册，了解每个管脚的功能和特性。STM32生态系统资源11.官方网站STM32官方网站提供丰富的