Stm32 discovery f4. STM32F407 Discovery: подробный обзор популярной отладочной платы для микроконтроллеров STM32F4

Что представляет собой отладочная плата STM32F407 Discovery. Каковы ее основные характеристики и возможности. Как начать работу с этой платой для разработки встраиваемых систем на базе микроконтроллеров STM32F4. Какие компоненты входят в состав платы STM32F407 Discovery. Как подключить и проверить работоспособность платы.

Обзор микроконтроллеров семейства STM32F4

Микроконтроллеры семейства STM32F4 от компании STMicroelectronics являются одними из самых популярных 32-разрядных микроконтроллеров на базе ядра ARM Cortex-M4. Они широко используются в различных встраиваемых системах благодаря высокой производительности, богатому набору периферии и доступной цене.

Основные характеристики микроконтроллеров STM32F4:

• Ядро ARM Cortex-M4F с поддержкой операций с плавающей точкой
• Тактовая частота до 168 МГц
• Объем флеш-памяти до 1 Мб
• Объем ОЗУ до 192 Кб
• Богатый набор периферийных модулей (USB, Ethernet, CAN, SPI, I2C и др.)
• Низкое энергопотребление

Особенности отладочной платы STM32F407 Discovery

Отладочная плата STM32F407 Discovery предназначена для знакомства с возможностями микроконтроллеров STM32F4 и быстрого прототипирования устройств на их основе. Она содержит микроконтроллер STM32F407VGT6 и набор необходимой периферии для начала разработки.

Ключевые особенности платы STM32F407 Discovery:

• Микроконтроллер STM32F407VGT6 (168 МГц, 1 Мб флеш-памяти, 192 Кб ОЗУ)
• Встроенный программатор/отладчик ST-LINK/V2
• USB-интерфейс для питания и программирования
• 3-осевой MEMS-акселерометр
• Цифровой MEMS-микрофон
• Аудио ЦАП с усилителем класса D
• 8 пользовательских светодиодов
• 2 кнопки (пользовательская и сброс)
• USB OTG интерфейс

Компоненты и структурная схема платы STM32F407 Discovery

Рассмотрим основные компоненты, входящие в состав отладочной платы STM32F407 Discovery:

1. Микроконтроллер STM32F407VGT6 в 100-выводном корпусе LQFP
2. Программатор/отладчик ST-LINK/V2 на базе STM32F103
3. 3-осевой акселерометр LIS3DSH
4. Цифровой микрофон MP45DT02
5. Аудио ЦАП CS43L22 с усилителем
6. USB-разъемы для питания/программирования и OTG
7. 8 светодиодов и 2 кнопки
8. Кварцевые резонаторы 8 МГц и 32 кГц

Структурная схема платы показывает взаимосвязи между основными компонентами. Питание осуществляется через USB или внешний источник 5В. Имеется стабилизатор на 3.3В для питания микроконтроллера и периферии.

Начало работы с платой STM32F407 Discovery

Для начала работы с отладочной платой STM32F407 Discovery выполните следующие шаги:

1. Установите необходимое программное обеспечение (IDE, драйверы)
2. Подключите плату к компьютеру через USB-кабель
3. Убедитесь, что загорелись индикаторные светодиоды
4. Запустите тестовую прошивку для проверки работоспособности
5. Создайте свой первый проект для мигания светодиодом

Подробные инструкции по настройке среды разработки и созданию проектов можно найти в документации от STMicroelectronics.

Программирование микроконтроллера STM32F407

Для программирования микроконтроллера STM32F407 на отладочной плате можно использовать следующие инструменты:

• Интегрированная среда разработки (IDE) — STM32CubeIDE, Keil MDK, IAR EWARM
• Программатор ST-LINK (встроенный на плате)
• Отладчик GDB через SWD-интерфейс
• Конфигуратор периферии STM32CubeMX

Процесс разработки обычно включает следующие этапы:

1. Создание проекта в IDE
2. Настройка периферии с помощью STM32CubeMX
3. Написание кода на C/C++
4. Компиляция проекта
5. Прошивка микроконтроллера через ST-LINK
6. Отладка с помощью встроенных инструментов IDE

Использование периферийных модулей платы STM32F407 Discovery

Отладочная плата STM32F407 Discovery предоставляет доступ к различным периферийным модулям микроконтроллера STM32F407. Рассмотрим некоторые примеры их использования:

Работа со светодиодами

На плате установлено 8 пользовательских светодиодов, подключенных к портам микроконтроллера. Для управления ими достаточно настроить соответствующие выводы на выход и установить нужное логическое состояние.

Считывание данных с акселерометра

3-осевой акселерометр LIS3DSH подключен по интерфейсу SPI. Для получения данных необходимо инициализировать SPI, выполнить настройку акселерометра через его регистры и считывать данные с заданной периодичностью.

Запись и воспроизведение звука

Цифровой микрофон и аудио ЦАП позволяют реализовать функции записи и воспроизведения звука. Для этого используются периферийные модули I2S и DMA микроконтроллера.

Расширение возможностей платы STM32F407 Discovery

Хотя отладочная плата STM32F407 Discovery предоставляет базовый набор периферии, ее возможности можно значительно расширить. Вот некоторые способы:

• Подключение внешних модулей через свободные выводы микроконтроллера
• Использование платы расширения для добавления Ethernet, SD-карты и др.
• Создание собственной платы расширения под конкретную задачу
• Подключение дисплеев по интерфейсам SPI или параллельной шине
• Интеграция беспроводных модулей (Wi-Fi, Bluetooth, LoRa)

При разработке устройств на базе STM32F407 важно учитывать ограничения по току и напряжению выводов микроконтроллера.

Оценочная плата STM32F4 Discovery с STM32F407

32-разрядные микроконтроллеры выпускаются многими производителями, но наиболее широкое распространение, на текущий момент, получил продукт совместной франко-итальяно-японской фирмы STMicroelectronics (STM). Достаточно низкая стоимость, удобство программирования и наличие бесплатного ПО способствовали его продвижению.

Наиболее производительными в семействе STM32 являются микроконтроллеры линейки STM32F4:

Серия	Тактовая частота	Вычислительная мощность, DMIPS	Ядро	Описание
STM32F0	48	38	Cortex-M0	Бюджетный МК начального уровня
STM32F1	24/36/48/72	61	Cortex-M3	МК общего назначения
STM32F2	120	150	Cortex-M3	Высокопроизводительные МК
STM32F3	72	62	Cortex-M4	сигнальный процессор DSP, FPU (операции с плавающей точкой)
STM32F4	84/168/180	210	Cortex-M4	Высокопроизводительные МК, DSP, FPU
STM32L0	32	33	Cortex-M0+	Низкое потребление и цена
STM32L1	32	33	Cortex-M3	Сверхнизкое энергопотребление
STM32T	72	90	Cortex-M3	Контроллер сенсорного экрана
STM32W	24	30	Cortex-M3	Для беспроводной связи (RF, ZigBee)

Для начинающих разработчиков производители предлагают, так называемые, оценочные платы, на которых устанавливается тот или иной микроконтроллер со схемами обвязки и различной периферией. Обязательным атрибутом оценочных плат сегодня является большое число контактов, которые позволяют получить доступ практически ко всем портам микроконтроллера, а также интерфейсы в виде светодиодов и кнопок.  Также во многие оценочные платы встраивается программатор, который позволяет программировать внешние микросхемы.  В таблице ниже приведены оценочные платы начального уровня линейки STM32F4.

Плата	Микроконтроллер	Периферия
STM32F429I Disco	STM32F429ZIT6 (180 МГц, 2 Мб Flash, 256 Кб ОЗУ, LQFP144)	Встроенный программатор/отладчик ST-LINK/V2, дисплей 2.4″ QVGA TFT, ОЗУ SDRAM 64 Мбит, гироскоп, USB—OTG, 6 светодиодов, 2 кнопки
STM32F407 Discovery	STM32F407VGT6 (168 МГц, 1 Мб Flash, 192 Кб ОЗУ, LQFP100)	ST-LINK/V2, 3-х осевой акселерометр, цифровой микрофон, USB—OTG, 24-разрядный аудио ЦАП с усилителем класса D, 8 светодиодов, 2 кнопки
STM32F401C Disco	STM32F401CVT6 (84 МГц, 256 Кб Flash, 64 Кб ОЗУ, LQFP100, низкое энергопотребление)	ST-LINK/V2, гороскоп, компас, цифровой микрофон, USB—OTG, 24-разрядный аудио ЦАП с усилителем класса D, 8 светодиодов, 2 кнопки
STM32F401 Nucleo	STM32F401RET6 (84 МГц, 512 Кб Flash, 96 Кб ОЗУ, LQFP64, низкое энергопотребление)	ST-LINK/V2, разъем для подключения шилдов Arduino, 2 светодиода, 2 кнопки

Я для своих экспериментов купил недорого здесь себе платку STM32F407 Discovery. Поставляется она в блистере с немногословным описанием.

У этой платы имеется две модификации: MB997C и MB997B. Первая пришла на смену второй и имеет на борту более современную микросхему акселерометра LIS3DSH взамен устаревшей LIS302DL.

Компоненты отладочной платы:

С обратной стороны платы находятся штырьевые выводы.

Основные характеристики этой платы:

• 32-битный микроконтроллер STM32F407VGT6 с ядром ARM Cortex-M4F с 1 Мб памяти программ и 193 Кб ОЗУ в 100-выводном корпусе LQFP100 с тактовой частотой 168 МГц. Встроенные операции с плавающей точкой (FPU).
• Встроенный программатор/отладчик ST-LINK/V2 с возможностью выбора режима работы (позвоялет программировать внешние микросхемы, используя SWD-коннектор для программирования и отладки)
• Питание платы: через шину USB или от внешнего 5В источника питания
• Питание для внешних устройств: 3В и 5В
• 3-х осевой МЭМС акселерометр на базе микросхемы LIS302DL компании ST
• Всенаправленный цифровой МЭМС микрофон на базе микросхемы MP45DT02 компании ST
• Аудио ЦАП CS43L22 со встроенным усилителем класса D
• Восемь светодиодов: LD1 (красный/зеленый) для индикации активности шины USB, LD2 (красный) для питания 3. 3В, 4 пользовательских диода: LD3 (оранжевый), LD4 (зеленый), LD5 (красный) и LD6 (синий), 2 диода USB OTG: LD7 (зеленый) для VBus и LD8 (красный) при перегрузке
• Две кнопки (Reset и User)
• USB OTG с разъемом micro-AB
• Выводные колодки для всех контактов ввода/вывода микроконтроллера для быстрого подключения к макетной плате и простого проведения измерений

Большим плюсом является наличие в микроконтроллере модуля для работы с числами с плавающей точкой, что увеличивает скорость обработки в приложениях, связанных, например со спектральным анализом (для вычисления БПФ) или же в БПЛА для алгоритмов ориентации.

К мелкому минусу можно отнести лишь отсутствие разъема JTAG для тестирования, используя внешний программатор/отладчик ST-LINK.

Скачать принципиальную схему платы STM32F407 Discovery можно по ссылке ниже.

Рассмотрим упрощенную структурную схему платы.

Из нее видно, что из-за диода Шоттки D3 напряжение +3 В не является строго стабилизированным. Ток нагрузки через контакт «+3V» не должен превышать 150 мА. Если вместо джампера J1 подключить амперметр, что можно увидеть, что, учитывая потребляемый микроконтроллером ток, реально выдается 80-130мА.

Питание 5 в подается через мини-USB разъем «CPU» с компьютера. Из-за диода D1 на микро-USB разъеме «OTG» будет чуть меньшее напряжение.

На колодке штырьевых контактов имеется вывод «+5 V» к которому можно подключить внешний источник питания. Благодаря диоду D1 есть возможность одновременно использовать внутренний и внешний источники питания.

Программатор ST-Link реализован на микроконтроллере STM32F103C8T6. Основной программируемый микроконтроллер подключается для программирования через два джампера J2 и J3. Для программирования внешних микросхем, используя разъем «SWD» эти джамперы необходимо удалить.

Для работы цифрового МЭМС-микрофона, 3-х осевого акселерометра и аудио ЦАП задействованы несколько линий портов микроконтроллера. Данные передаются по шинам SPI, I²C, I²S.

В таблице приведены задействованные и свободные порты.

Вывод	Функционал
PA0	Кнопка «User»
BOOT0	Вход бутлоудера, сигнал BOOT0
PB2	Вход бутлоудера, сигнал BOOT1
PA1-PA3, PA8, PA15, PB0, PB1, PB4, PB5, PB7, PB8, PB11, PB13-PB15, PC1, PC2, PC4-PC6, PC8, PC9, PC11, PD0-PD3, PD6-PD11, PE2, PE4-PE15	Свободные линии I/O, толерантные к 5 В, максимальная нагрузка ±25 мА, pull-up/down резисторы 30…50 кОм (всего 46 линий)
PB12	Свободная линия с pull-up/down резистором 8…15 кОм
PC13	Свободная линия с нагрузкой ±3 мА
PA3-PA6, PB6, PB9, PC7, PC10, PC12, PD4	Стереофонический аудио ЦАП CS43L22
PA5-PA7, PE0, PE1, PE3	3-х осевой акселерометр LIS3DSH
PA9-PA12, PC0, PD5	Разъем микро-USB (OTG)
PA13, PA14, PB3	Разъем программатора SWD
PB10, PC3	Встроенный цифровой микрофон MP45DT02
PC14, PC15	Кварцевый резонатор 32 кГц (есть место)
PD12-PD15	Зеленый, оранжевый, красный, синий светодиоды
PH0, Ph2	Кварцевый резонатор 8 МГц для МК
NRST	Внешний начальный сброс МК
+3V, +5V, VDD, GND, NC	Цепи питания 3 В, 5 В, МК, «земля», пустой контакт

Чтобы проверить работоспособность платы:

• Удостоверьтесь, что на плате установлены перемычки JP1 и CN3
• Подключите плату STM32F407 Discovery к компьютеру, используя USB-кабель типа A/mini-B через мини-USB разъем CN1 программатора ST-Link на плате для подачи питания. Засветится красный светодиод LD2 (PWR) и начнут мигать четыре светодиода (зеленый, оранжевый, красный, синий), находящиеся между кнопками B1 и B2
• Нажатие пользовательской клавиши B1 включает МЭМС акселерометр. Четыре цветных светодиода будут показывать направление движения платы и скорость. При подключении к компьютеру через второй USB-разъем на плате CN5, используя кабель типа A/micro-B, плата распознается как стандартный манипулятор «мышь».
• Демонстрационное ПО, различная документация на плату STM32F407 Discovery, а также примеры, позволяющие ознакомится с особенностями семейства микроконтроллеров STM32F4 доступны на официальном сайте STMicroelectronics.

 

---

Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

STM32F4 Discovery — библиотеки и учебные пособия для микроконтроллеров серии STM32F4 от Тилена Маджерле

Блог STM32F4 Discovery

ARM Cortex-M / Учебники

17 декабря 2022 г.

Вероятно, вы уже слышали о Visual Studio Code, сокращенно vscode (или даже vsc), мощном текстовом редакторе на основе расширений. Благодаря открытому исходному коду и поддержке многих языков (посредством расширений) разработчикам это просто нравится. С другой стороны, TouchGFX — один из самых продвинутых графических стеков для встраиваемых систем. Это БЕСПЛАТНО для любого приложения STM32, будь то простой пользовательский интерфейс без сенсорного управления или более сложный графический интерфейс с разрешением 800 × 480 пикселей (или более) с дизайном пользовательского интерфейса, подобным мобильному. Графика TouchGFX…

ARM Cortex-M / STM32U5

27 августа 2022 г.

STMicroelectronics последний выпуск STM32 был с серией STM32U5 в четвертом квартале 2021 года. Основное внимание в продукте уделяется функциям с чрезвычайно низким энергопотреблением, повышенной безопасности, интеграции, размеру и производительности.

Его расширенные возможности интеграции и производительности являются ключевым фактором для новых инновационных кремниевых IP-адресов. Продукт включает в себя новый и самый продвинутый блок DMA, когда-либо использовавшийся в любой из линий STM32. Онлайн-обучение доступно здесь. Ключевые новые функции DMA Связанный список: Определение следующей конфигурации после завершения первой Возможность работы в режимах с низким энергопотреблением Выбираемые шины…

Начиная с STM32CubeMX версии 4.27.0 ST добавила возможность управлять библиотеками встроенного программного обеспечения непосредственно в CubeMX и имеет полностью интегрированный графический инструмент для точной настройки проекта перед созданием приложения в окончательной цепочке инструментов (Keil, IAR, TrueSTUDIO, …). Библиотеки встроенного программного обеспечения — это библиотеки (также) предоставляемые STMicroelectronics. Вы заметите их по формату имени X-CUBE-library_name, например X-CUBE-MEMS1, который является полным решением для датчиков ST MEMS.

Необходимые действия Чтобы разрешить добавление встроенных библиотек в CubeMX, выполните описанные шаги…

Компания STMicroelectronics недавно запустила программу пошагового обучения STM32 для обучения и ускорения процесса обучения. Он готов для начинающих и всех, кто заинтересован в изучении микроконтроллеров на базе STM32 ARM-Cortex-M вместе с его экосистемой вокруг самого микроконтроллера. От новичка до профессионала за 5 шагов Шаг 1: Предварительные условия: В этой части пользователь должен установить все необходимые программные инструменты и убедиться, что у него есть плата для дальнейшей разработки. Шаг 2: Мигание светодиода с использованием платы разработки STM32CubeMx и NUCLEO-L476RG. Шаг 3: Интерфейс UART на NUCLEO-L476RG и L475 IoT…

Я пытался создать свой собственный стиль кода C и подход к правилам кодирования, чтобы использовать их во всех моих библиотеках. С момента моего первого опыта программирования до сегодняшнего дня я много раз менял стиль, от первой библиотеки STM32F4 до последних проектов, таких как ESP_AT_Lib, onewire_uart и другие. Правила стиля кода публикуются и регулярно обновляются в моей учетной записи Github под именем репозитория c_code_style. Пожалуйста, используйте приведенный ниже URL-адрес для доступа к веб-сайту: https://github.com/MaJerle/c_code_style Первоначально он был вдохновлен стилем кодирования LwIP с некоторыми изменениями….

В этом руководстве я объясню, как управлять WS2812B с STM32, используя TIM PWM и периферийные устройства DMA наиболее эффективным способом, используя минимальный объем оперативной памяти, необходимый для обработки всех светодиодов. Есть хорошее объяснение, уже доступное в сети. Если у вас нет опыта работы со светодиодами WS2812B, я настоятельно рекомендую вам прочитать сообщение в блоге. Написано очень хорошо, но есть одна большая проблема. Он использует 24 слова ОЗУ для каждого светодиода,…

АРМ Кортекс-М

16 апреля 2018 г.

Сегодняшнее приложение в основном использует какую-то операционную систему на микроконтроллере.