Общий обзор микроконтроллеров Stm-32

Министерство транспорта Российской федерации

Федеральное  агентство  железнодорожного транспорта

ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет

путей сообщений»

 

 

 

 

 

                                                                  Кафедра: «Электроподвижной состав»

 

 

 

Реферат на тему:

«Общий обзор микроконтроллеров Stm-32»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

                                                                                                         Проверил: Духовников В.К.

 

Хабаровск

2012

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………...2

1. Семейство ядер…………………………………….……………………...4
2. Выбор программного инструментария для разработки …...………..9

3    Выбор оценочной платы для разработки ………………........................

 

Заключение…………………………………………………………………...

Список литературы……………………………………………………………1

 

 

Введение

 

Жизнь в сфере 32-битных микроконтроллеров в России сейчас буквально кипит. С одной  стороны, производители постоянно  анонсируют и пропагандируют новые  решения. С другой, многие разработчики «дозрели» до перехода с 8-битных (или 16-битных) микроконтроллеров на 32-битные: их задачи усложняются, а мощность 8-битников ограничена, при этом их стоимость  сопоставима с новыми 32-битными  микроконтроллерами.  Другие разработчики уже работают с 32-битными микроконтроллерами, но им нужно оптимизировать свои решения  с точки зрения стоимости или  добавить новый функционал. В данном реферате я попробую представить сбалансированный взгляд на конкретные преимущества 32-битного семейства микроконтроллеров STM32.

 STM32 - это микроконтроллер, построенный на ядре ARM Cortex-M3.Данное ядро имеет много преимуществ, которые будут перечислены ниже, но его основное преимущество на сегодняшний день - универсальность. За два года Cortex-M3 стал индустриальным стандартом. Об этом говорит количество производителей, присоединившихся к данной архитектуре. Все основные производители микроконтроллеров, которые присутствуют в России, кроме Microchip, имеют или развивают решения на основе этой архитектуры: STMicroelectronics, Texas Instrument, NXP, ATMEL, Analog Devices, Renesas и т.д. Компания ST одна из первых выпустила свои микроконтроллеры Cortex-M3 (2007 г.) и быстро стала доминирующим игроком на этом рынке. Заметен значительный рост продаж самих ядер Cortex-M3. В 2008 году их было продано порядка четырех миллионов, а затем три года подряд ежегодный рост составлял 400...500%. Это уже не просто рост, это волна!

В 32-битном сегменте разработчики редко  работают с ассемблером, они в  основном используют языки высокого уровня, например, язык C. Поэтому если вдруг понадобится переход с одного производителя на другой (срыв поставок, отсутствие нужных библиотек, новые функциональные требования, увеличения цен, и т.д.), то часть программного кода, связанная с ядром, даже не потребует изменения. Необходима будет только работа на уровне драйверов периферии. В итоге получается, что если писать программный код с четким делением между ядром и периферией, то можно обеспечить условия для очень быстрого перехода с одного производителя на другой. Остается, конечно, проблема переделки печатной платы .

 

1. Семейство ядер

Семейство STM32 - это не только микроконтроллеры на ядре Cortex-M3. Архитектура Сortex-M включает в себя также ядра Сortex-M0 и Cortex-M4. Cortex-M0 - это Cortex-M3 с усеченным набором команд, предназначенный для более дешевых и менее требовательных с точки зрения производительности решений. Cortex-M0 позволит заменить 16-битные микроконтроллеры и, в меньшей степени, 8-битные микроконтроллеры. Cortex-M4 - это Cortex-M3, обогащенный новыми командами для обработки данных и предназначенный для применений, требующих более высокой производительности, с более сложной обработкой сигнала (операции с плавающей запятой на аппаратном уровне). Cortex-M4 можно будет использовать в нижнем сегменте DSP-приложений.

 

 Программный код, работающий  на ядре Cortex-M0, будет в полном  объеме работать и на ядре Cortex-M3, поскольку для Cortex-M3 действуют  все инструкции Cortex-M0. Программный  код, работающий на ядре Cortex-M3, также будет работать на Cortex-M4, поскольку для Cortex-M4 остаются  действующими все инструкции Cortex-M3. То есть, сделав изделие на Cortex-M3, можно будет далее сделать  его более дешевые и простые  варианты на Cortex-M0 или более дорогие  и сложные изделия на Cortex-M4 с  минимальными затратами на переработку  программного кода. Поскольку Сortex-M3 уже стал мировым стандартом, и поскольку Cortex-M0 и Cortex-M4 являются  натуральными продолжениями Cortex-M3, никого не удивит, если они  также станут стандартами в  ближайшее время. Выпуск STM32 с  ядрами Cortex-M0 и Cortex-M4 от компании STMicroelectronics начался в 2011 году. Другие производители также активно работают в этом направлении (Texas Instruments, Freescale, NXP и т.д.)

 

 В итоге можно сказать,  что выбирая STM32, разработчик выбирает  самый популярный микроконтроллер  на Cortex-M3, с перспективой перехода  на другие ядра Cortex-M, но при этом не закрывает себе двери для продукции остальных производителей. Итог - огромный выбор и большая гибкость. То есть, основное преимущество STM32 - то, что всегда есть возможность его не использовать!

 

 

 

2    Выбор программного инструментария для разработки

Под ARM-архитектуру существует довольно широкий выбор программных средств  разработки. Приведем лишь основные и  самые популярные программные пакеты на российском рынке

Наиболее популярными (но и самыми дорогими) среди разработчиков для  разработки ПО под ARM архитектуру являются инструментарии от компаний Keil и IAR Systems. Это обусловлено наиболее продвинутыми С-инструментариями с точки зрения оптимизации и компактности кода. Также, помимо лидирующих позиций в С-инструментариях, данные компании предоставляют широкие наборы дополнительного ПО - операционные системы реального времени, USB-стеки, TCP/IP-стеки и многое другое, но за дополнительную плату. К тому же компания Keil принадлежит ARM, и при пользовании услугами этих двух компаний вы получаете очень хорошую техническую поддержку. Но мы все же остановимся на инструментарии от IAR Systems. Выбор обусловлен универсальностью инструментария, поддерживающего большинство известных нам архитектур микроконтроллеров таких производителей как STMicroelectronics, Texas Instruments, Microchip, Atmel и т.д.

 

 Также следует отметить популярность  средств на основе компилятора  GCC. Существуют как платные их  варианты, так и бесплатные. Помимо  всего, GCC является лидером по  количеству поддерживаемых процессоров  и операционных систем. Как пример  варианта платных средств в сводной таблице мы привели инструментарии от компаний Raisonance и Atollic. По сравнению с двумя ранее описанными вариантами вы получаете за гораздо меньшие деньги полноценный C-инструментарий со средой разработки и технической поддержкой. Также существует вариант полностью бесплатного инструментария, например, среда разработки Eclipse и компилятор GCC. Более подробно по бесплатному варианту вопросу следует обратиться к источнику .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор оценочной платы для разработки

 

 На рынке существует огромный  выбор оценочных плат для STM32 как от STMicroelectronics, так и от сторонних производителей. Например, недорогие и оригинальные модули «Махаон» и «Барракуда» предлагает компания Терраэлектроника. Но наша основная цель - использовать для ознакомления и изучения микроконтроллеров семейства STM32 доступные и по возможности недорогие модули. Именно для таких целей компания STMicroelectronics разработала линейку оценочных плат «Discovery»: для восьмибитных микроконтроллеров - STM8S-Discovery и STM8L-Discovery, для 32-битных - STM32VLDiscovery. Особенность данных оценочных плат заключается в завершенном решении для старта разработки программного обеспечения на микроконтроллерах - сам микроконтроллер с необходимой обвязкой и внешними компонентами, а также интегрированный программатор-отладчик ST-Link. Это полноценное решение, не требующее дополнительных затрат, а рыночная цена плат «Discovery» составляет 10...15$. Используя эти платы в собственных разработках, можно применять для программирования и отладки собственных приложений встроенный ST-Link через выведенный внешний разъем. С учетом всего вышеописанного, для широкого круга радиолюбителей и разработчиков коммерческих компаний отпадает необходимость в самостоятельном изготовлении отладочных плат и программаторов.

 

 В журнале «Новости Электроники»  №6 за 2010 год была опубликована  статья «STM8 с нуля», в которой  рассматривалась отладочная плата  STM8S-Discovery, нас же интересуют микроконтроллеры  семейства STM32. В связи с этим  мы рассмотрим более подробно  отладочную плату STM32VLDiscovery .

В основе платы - микроконтроллер линейки  «Value Line» STM32F100RBT6, программатор-отладчик ST-Link с выведенным разъемом SWD, механические кнопки, светодиоды и обвязка. Свободные ножки микроконтроллера выведены на внешние разъемы.