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STM32

STM32 es una familia de circuitos integrados de microcontroladores de 32 bits de STMicroelectronics . Los chips STM32 se agrupan en series relacionadas que se basan en el mismo núcleo de procesador ARM de 32 bits : Cortex-M0 , Cortex-M0+ , Cortex-M3 , Cortex-M4 , Cortex-M7 y Cortex-M33 . Internamente, cada microcontrolador consta de uno o más núcleos de procesador ARM, memoria flash , RAM estática , interfaz de depuración y varios periféricos. [1]

Descripción general

Matriz STM32F100C4T6B

El STM32 es una familia de circuitos integrados de microcontroladores basados ​​en varios núcleos ARM Cortex-M RISC de 32 bits . [1] STMicroelectronics obtiene la licencia de propiedad intelectual de los procesadores ARM de ARM Holdings . Los diseños de núcleos ARM tienen numerosas opciones configurables y ST elige la configuración individual que se utilizará para cada diseño. ST conecta sus propios periféricos al núcleo antes de convertir el diseño en una matriz de silicio. Las siguientes tablas resumen las familias de microcontroladores STM32.

Historia

Matriz STM32F103VGT6
Circuito integrado STM32F103

El STM32 es la tercera familia ARM de STMicroelectronics. Sigue a la familia STR9 anterior, basada en el núcleo ARM9E [8] , y a la familia STR7, basada en el núcleo ARM7TDMI [9] . A continuación se presenta la historia de la evolución de la familia STM32.

Serie

La familia STM32 consta de muchas series de microcontroladores : C0, F0, F1, F2, F3, F4, F7, G0, G4, H5, H7, L0, L1, L4, L4+, L5, U0, U5, WBA, WB, WL. [1] Cada serie de microcontroladores STM32 se basa en un núcleo de procesador ARM Cortex-M específico .

STM32 F0

La serie STM32 F0 es el primer grupo de chips ARM Cortex-M0 de la familia STM32. El resumen de esta serie es: [12] [13] [14] [10]

STM32 F1

La serie STM32 F1 fue el primer grupo de microcontroladores STM32 basados ​​en el núcleo ARM Cortex-M3 y se considera su principal microcontrolador ARM. La serie F1 ha evolucionado con el tiempo aumentando la velocidad de la CPU, el tamaño de la memoria interna y la variedad de periféricos. Hay cinco líneas F1: Conectividad (STM32F105/107), Rendimiento (STM32F103), Acceso USB (STM32F102), Acceso (STM32F101), Valor (STM32F100). El resumen de esta serie es: [16] [17] [18]

STM32 F2

La serie STM32 F2 de microcontroladores STM32 se basa en el núcleo ARM Cortex-M3. Es la serie Cortex-M3 más reciente y rápida. El F2 es compatible pin a pin con la serie STM32 F4. El resumen de esta serie es: [20] [19] [21]

STM32 F3

La serie STM32 F3 es el segundo grupo de microcontroladores STM32 basados ​​en el núcleo ARM Cortex-M4F. El F3 es casi compatible pin a pin con la serie STM32 F1. El resumen de esta serie es: [23] [24] [22]

La característica distintiva de esta serie es la presencia de cuatro convertidores analógicos de 12 bits de muestreo simultáneo rápidos (multiplexor para más de 30 canales) y cuatro  amplificadores operacionales de ancho de banda de 8 MHz con todos los pines expuestos y además red PGA (matriz de ganancia programable) interna. Los pads expuestos permiten una gama de circuitos de acondicionamiento de señal analógica como filtros de paso de banda, filtros anti-alias, amplificadores de carga, integradores/diferenciadores, entradas diferenciales de alta ganancia de "instrumentación" y otros. Esto elimina la necesidad de amplificadores operacionales externos para muchas aplicaciones. El DAC de dos canales integrado tiene capacidad para formas de onda arbitrarias, así como formas de onda generadas por hardware (senoidal, triangular, de ruido, etc.). Todos los dispositivos analógicos pueden ser completamente independientes o estar parcialmente conectados internamente, lo que significa que se puede tener casi todo lo necesario para un sistema avanzado de medición e interconexión de sensores en un solo chip.

Los cuatro ADC pueden muestrearse simultáneamente, lo que permite utilizar una amplia gama de equipos de control analógico de precisión. También es posible utilizar un programador de hardware para la matriz de multiplexores, lo que permite una buena precisión de tiempo al muestrear más de 4 canales, independientemente del subproceso del procesador principal. El disparador de muestreo y multiplexación se puede controlar desde una variedad de fuentes, incluidos temporizadores y comparadores integrados, lo que permite intervalos de muestreo irregulares cuando sea necesario.

Los STM32F37/38xxx integran un ADC delta-sigma con un número efectivo de 14 bits . [25]

Las entradas del amplificador operacional cuentan con un multiplexor analógico 2 a 1, lo que permite preprocesar un total de ocho canales analógicos utilizando el amplificador operacional; todas las salidas del amplificador operacional se pueden conectar internamente a ADC.

STM32 F4

La serie STM32 F4 es el primer grupo de microcontroladores STM32 basados ​​en el núcleo ARM Cortex-M4F. La serie F4 también es la primera serie STM32 que tiene instrucciones de punto flotante y DSP. El F4 es compatible pin a pin con la serie STM32 F2 y agrega mayor velocidad de reloj, RAM estática CCM de 64 KB, I²S full-duplex, reloj de tiempo real mejorado y ADC más rápidos. El resumen de esta serie es: [27] [28] [29] [26] [30]

STM32 F7

La serie STM32 F7 es un grupo de microcontroladores STM32 basados ​​en el núcleo ARM Cortex-M7F. Muchos de los microcontroladores de la serie F7 son compatibles pin a pin con la serie STM32 F4.

Centro:

Muchos de los modelos STM32F76xxx y STM32F77xxx tienen una interfaz de filtro digital para moduladores sigma-delta (DFSDM). [31]

STM32 G0

La serie STM32 G0 es una próxima generación de microcontroladores Cortex-M0/M0+ para el segmento de mercado de bajo presupuesto, que ofrece el punto medio en productividad y eficiencia energética, por ejemplo, mejor eficiencia energética y rendimiento en comparación con la antigua serie F0 y mayor rendimiento en comparación con la serie L0 de consumo ultra bajo [11].

STM32 G4

La serie STM32 G4 es una próxima generación de microcontroladores Cortex-M4F que apunta a reemplazar a la serie F3, ofreciendo el promedio en productividad y eficiencia energética, por ejemplo, mejor eficiencia energética y rendimiento en comparación con las antiguas series F3/F4 y mayor rendimiento en comparación con la serie L4 de consumo ultrabaja, con varios aceleradores de hardware integrados.

STM32H7

La serie STM32 H7 es un grupo de microcontroladores STM32 de alto rendimiento basados ​​en el núcleo ARM Cortex-M7F con unidad de coma flotante de doble precisión y un segundo núcleo Cortex-M4F opcional con coma flotante de precisión simple. El núcleo Cortex-M7F puede alcanzar una frecuencia de trabajo de hasta 480 MHz, mientras que el Cortex-M4F, hasta 240 MHz. Cada uno de estos núcleos puede funcionar de forma independiente o como núcleo maestro/esclavo.

La serie STM32H7 es la primera serie de microcontroladores STM32 en tecnología de proceso de 40 nm y la primera serie de microcontroladores basados ​​en ARM Cortex-M7 que puede funcionar hasta 480 MHz, lo que permite un aumento del rendimiento en comparación con las series anteriores de microcontroladores Cortex-M, alcanzando nuevos récords de rendimiento de 1027 DMIPS y 2400 CoreMark. [38]

Interfaz de filtro digital para moduladores sigma-delta (DFSDM) [31]

STM32 Nivel 0

La serie STM32 L0 es el primer grupo de microcontroladores STM32 basados ​​en el núcleo ARM Cortex-M0+. Esta serie está destinada a aplicaciones de bajo consumo. El resumen de esta serie es: [40] [39]

STM32 Nivel 1

La serie STM32 L1 fue el primer grupo de microcontroladores STM32 cuyo objetivo principal era el consumo de energía ultrabajo para aplicaciones alimentadas por batería. El resumen de esta serie es: [42] [43] [41] [44]

STM32 nivel 4

La serie STM32 L4 es una evolución de la serie STM32L1 de microcontroladores de consumo ultrabajo. Un ejemplo de microcontrolador L4 es el STM32L432KC en encapsulado UFQFPN32, que tiene:

STM32 Nivel 4+

La serie STM32 L4+ es una expansión de la serie STM32L4 de microcontroladores de consumo ultra bajo, que proporciona mayor rendimiento, más memoria integrada y funciones gráficas y de conectividad más completas, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de consumo ultra bajo.

Características principales:

STM32 nivel 5

La serie STM32 L5 es una evolución de la serie STM32L de microcontroladores de consumo ultrabaja:

STM32 U0

La serie STM32 U0 es una incorporación de nivel de entrada a la serie STM32 de microcontroladores de consumo ultrabaja:

STM32 U5

La serie STM32 U5 es una evolución de la serie STM32L de microcontroladores de consumo ultrabaja:

Placas de desarrollo

Estilo Arduino Nano

Pizarra de la pastilla azul

Las siguientes placas tienen conectores de pines macho compatibles con Arduino Nano con un espacio DIP-30 de fila a fila de 0,6 pulgadas , pero estas placas tienen E/S lógicas de 3,3 voltios, en lugar de E/S lógicas de 5 voltios para un Arduino Nano.

Estilo Arduino Uno

Tablero de arce Leaflabs (obsoleto)

Las siguientes placas tienen conectores hembra compatibles con pines Arduino Uno para protectores Arduino, pero estas placas tienen E/S lógicas de 3,3 voltios, en lugar de E/S lógicas de 5 voltios para un Arduino Uno.

Núcleo ST

Todas las placas Nucleo de STMicroelectronics son compatibles con el entorno de desarrollo mbed , [59] [60] y tienen un chip adaptador de host ST-LINK/V2-1 integrado adicional que proporciona depuración SWD, puerto COM virtual y almacenamiento masivo a través de USB. Hay tres familias de placas Nucleo, cada una de las cuales admite un tamaño de paquete de CI de microcontrolador diferente. [61] El depurador integrado en las placas Nucleo se puede convertir al protocolo de depuración SEGGER J-Link . [62]

Placas Nucleo-32 [61] [63]
Placas Nucleo-64 [61] [65]
Placa NUCLEO-F411RE (familia Nucleo-64)
Placas Nucleo-144 [61] [68]

Descubrimiento ST

STMicroelectronics vende las siguientes placas de evaluación Discovery para ofrecer a los ingenieros una forma rápida y sencilla de evaluar sus chips de microcontroladores . Estos kits están disponibles en varios distribuidores por menos de 20 dólares estadounidenses. El acuerdo de licencia de productos de evaluación de STMicroelectronics prohíbe su uso en cualquier sistema de producción o cualquier producto que se ofrezca a la venta. [69]

Cada placa incluye un ST-LINK integrado para programación y depuración a través de un conector USB Mini-B . La alimentación de cada placa se obtiene mediante una selección de 5 V a través del cable USB o una fuente de alimentación externa de 5 V. Se pueden utilizar como fuentes de alimentación de salida de 3  V o 5  V (la corriente debe ser inferior a 100 mA). Todas las placas Discovery también incluyen un regulador de voltaje, un botón de reinicio , un botón de usuario, varios LED , un conector SWD en la parte superior de cada placa y filas de pines de conector en la parte inferior. [70]

Se creó un proyecto de código abierto para permitir que Linux se comunique con el depurador ST-LINK. [71]

ChibiOS/RT , un RTOS gratuito, ha sido adaptado para ejecutarse en algunas de las placas Discovery. [72] [73] [74]

Descubrimiento STM32L476G
STM32F429IDISCUBRIMIENTO
Descubrimiento STM32F4
Placa STM32F4DISCOVERY (obsoleta)
Descubrimiento STM32F401C
Descubrimiento del STM32F3
Descubrimiento STM32VLD
Placa STM32VLDISCOVERY
Descubrimiento STM32L
Placa STM32L-DISCOVERY (obsoleta)
Descubrimiento STM32L152C
Descubrimiento STM32L100C
STM32F072BDESCUBRIMIENTO
Descubrimiento STM32F0
STM32F0308DESCUBRIMIENTO

Evaluación ST

STMicroelectronics vende los siguientes kits de evaluación. [80]

STM32W-RFCKIT
STM3220G-JAVA

Un kit de desarrollo de Java listo para usar para sus microcontroladores STM32. El kit de inicio STM3220G-JAVA combina una versión de evaluación del kit de desarrollo de software (SDK) MicroEJ de IS2T y la placa de evaluación de microcontroladores de la serie STM32F2 que proporciona todo lo que los ingenieros necesitan para comenzar sus proyectos. MicroEJ proporciona características extendidas para crear, simular, probar e implementar aplicaciones Java en sistemas integrados. El soporte para el desarrollo de la interfaz gráfica de usuario (GUI) incluye una biblioteca de widgets, herramientas de diseño que incluyen guiones gráficos y herramientas para personalizar fuentes. [81] Los microcontroladores STM32 que incorporan Java tienen un número de pieza que termina con J como STM32F205VGT6J.

Herramientas de desarrollo

ARM Cortex-M

STM32

Utilidades de diseño
Programación Flash mediante USART

Todos los microcontroladores STM32 tienen un cargador de arranque ROM que admite la carga de una imagen binaria en su memoria flash mediante uno o más periféricos (varía según la familia STM32). Dado que todos los cargadores de arranque STM32 admiten la carga desde el periférico USART y la mayoría de las placas conectan el USART a RS-232 o a un adaptador de USB a UART , es un método universal para programar el microcontrolador STM32. Este método requiere que el objetivo tenga una forma de habilitar o deshabilitar el arranque desde el cargador de arranque ROM (es decir, puente/interruptor/botón).

STM32CubeMX
STM32CubeIDE
Programador de cubos STM32
Bibliotecas de software STM32 C/C++

Documentación

La cantidad de documentación para todos los chips ARM puede resultar abrumadora, especialmente para los recién llegados. A medida que los microprocesadores han aumentado en capacidad y complejidad, la documentación ha crecido. La documentación total para todos los chips ARM consta de documentos del fabricante del CI ( STMicroelectronics ) y documentos del proveedor del núcleo de la CPU ( ARM Holdings ).

Un árbol de documentación típico de arriba hacia abajo es: sitio web del fabricante, diapositivas de marketing del fabricante, hoja de datos del fabricante para el chip físico exacto, manual de referencia detallado del fabricante que describe los periféricos comunes y los aspectos de una familia de chips físicos, guía de usuario genérica del núcleo ARM, manual de referencia técnica del núcleo ARM, manual de referencia de la arquitectura ARM que describe el conjunto de instrucciones.

Árbol de documentación de STM32 (de arriba a abajo)
  1. Sitio web de STM32.
  2. Diapositivas de marketing STM32.
  3. Hoja de datos STM32.
  4. Manual de referencia STM32.
  5. Sitio web principal de ARM.
  6. Guía de usuario genérica del núcleo ARM.
  7. Manual de referencia técnica del núcleo ARM.
  8. Manual de referencia de la arquitectura ARM.

STMicroelectronics tiene documentos adicionales, como manuales de usuario de placas de evaluación, notas de aplicación, guías de inicio, documentos de bibliotecas de software, erratas y más. Consulte la sección Enlaces externos para obtener enlaces a documentos oficiales de STM32 y ARM.

Descodificación del número de pieza

Ejemplo:

STM32F407VG
  • se divide en STM32 F4 07 VG
  • significa: serie F4, subtipo 07, 100 pines, flash de 1024 KB

Descodificación:

STM32 xx ww yz
  • xx – Familia de series
  • ww – Subtipo, difiere según cada familia de series
  • y – Cantidad de pines del paquete
  • z – Tamaño de la memoria flash

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

Enlaces externos

Documentos oficiales del STM32
Documentos oficiales de ARM
Otro