Микросхема STM32F103RCT6, Микроконтроллер 32-Бит, Cortex-M3, 72МГц …

Микроконтроллер STM32 – популярная и очень востребованная платформа, позволяющая создавать профессиональные решения для автоматизации в самых различных областях. В отличие от доступного Arduino, STM32 требует более глубокого погружения в детали, она сложнее для начинающих, для нее меньше учебников на русском. В этой статье мы постараемся дать базовую информацию о платформе, ее истории, подскажем, где можно скачать программы и библиотеки, как написать первый скетч.

Что такое STM32

STM32 – это платформа, в основе которой лежат микроконтроллеры STMicroelectronics на базе ARM процессора, различные модули и периферия, а также программные решения (IDE) для работы с железом. Решения на базе stm активно используются благодаря производительности микроконтроллера, его удачной архитектуре, малом энергопотреблении, небольшой цене. В настоящее время STM32 состоит уже из нескольких линеек для самых разных предназначений.

История появления

Серия STM32 была выпущена в 2010 году. До этого компанией STMicroelectronics уже выпускались 4 семейства микроконтроллеров на базе ARM, но они были хуже по своим характеристикам. Контроллеры STM32 получились оптимальными по свойствам и цене. Изначально они выпускались в 14 вариантах, которые были разделены на 2 группы – с тактовой частотой до 2 МГц и с частотой до 36 МГц. Программное обеспечение у обеих групп одинаковое, как и расположение контактов. Первые изделия выпускались со встроенной флеш-памятью 128 кбайт и ОЗУ 20 кбайт. Сейчас линейка существенно расширилась, появились новые представители с повышенными значениями ОЗУ и Flash памяти.

Достоинства и недостатки STM32

Основные преимущества:

• Низкая стоимость;
• Удобство использования;
• Большой выбор сред разработки;
• Чипы взаимозаменяемы – если не хватает ресурсов одного микроконтроллера, его можно заменить на более мощной, не меняя самой схемы и платы;
• Высокая производительность;
• Удобная отладка микроконтроллера.

Недостатки:

• Высокий порог вхождения;
• На данный момент не так много литературы по STM32;
• Большинство созданных библиотек уже устарели, проще создавать свои собственные.

Минусы STM32 не дают пока микроконтроллеру стать заменой Ардуино.

Сравнение STM32 с Arduino

По техническим характеристикам Ардуино проигрывает STM32. Тактовая частота микроконтроллеров Ардуино ниже – 16 МГц против 72 МГц STM32. Количество выводов GRIO у STM32 больше. Объем памяти у STM32 также выше. Нельзя не отметить pin-to-pin совместимость STM32 – для замены одного изделия на другое не нужно менять плату. Но полностью заменить ардуино конкуренты не могут. В первую очередь это связано с высоким порогом вхождения – для работы с STM32 нужно иметь базис. Платы Ардуино более распространены, и, если у пользователя возникает проблема, найти решение можно на форумах. Также для Ардуино созданы различные шилды и модули, расширяющие функционал. Несмотря на преимущества, по соотношению цена/качество выигрывает STM32.

Семейство микроконтроллеров STM32 отличается от своих конкурентов отличным поведением при температурах от -40С до +80 С. Высокая производительность не уменьшается, в отличие от Ардуино. Также можно найти изделия, работающие при температурах до 105С.

Обзор продуктовых линеек

Семейство STM32 имеет широкий ассортимент изделий, различающихся по объему памяти, производительности, потреблению энергии и другим характеристикам.

Серии STM32F-1, STM32F-2 и STM32L полностью совместимы. Каждая из серий имеет десятки микросхем, которые можно без труда поменять на другие изделия. STM32F-1 была первой линейкой, ее производительность была ограничена. Из-за этого по характеристикам контроллеры быстро догнали изделия семейства Stellaris и LPC17. Позднее была выпущена STM32F-2 с улучшенными характеристиками – тактовая частота достигала 120 МГц. Отличается высокой процессорной мощностью, которая достигнута благодаря новой технологии производства 90 нм. Линейка STM32L представлена моделями, которые изготовлены по специальному технологическому процессу. Утечки транзисторов минимальны, благодаря чему приборы показывают лучшие значения.

Важно отметить, что контроллеры линейки STM32W не имеют pin-to-pin совместимости с STM32F-1, STM32F-2 и STM32L. Причина заключается в том, что линейку разрабатывала компания, которая предоставила радиочастотную часть. Это наложило ограничения на разработку для компании ST.

Микросхема STM32F100R4 имеет минимальный набор функций. Объем флэш памяти составляет 16 Кбайт, ОЗУ – 4 Кбайт, тактовая частота составляет 12 МГц. Если требуется более быстрое устройство с увеличенным объемом флэш-памяти до 128 Кбайт, подойдет STM32F101RB. USB интерфейс имеется у изделия STM32F103RE. Существует аналогичное устройство, но с более низким потреблением – это STM32L151RB.

Программное обеспечение для работы с контроллером

Для ARM архитектуры разработано множество сред разработки. К самым известным и дорогостоящим относятся инструменты фирм Keil и IAR System. Программы этих компаний предлагают самые продвинутые инструментарии для оптимизации кода. Также дополнительно существуют различные системы – USB стеки, TCP/IP-стеки и прочие. Применяя системы Keil, пользователь получает хороший уровень технической поддержки.

Также для STM32 используется среда разработки Eclipse и построенные на ней системы Atollic TrueStudio (платная) и CooCox IDE (CoIDE) (бесплатная). Обычно используется последняя. Ее преимущества перед другими средами разработки:

• Свободно распространяемое программное обеспечение;
• Удобство использования;
• Имеется много примеров, которые можно загрузить.

Единственный недостаток среды разработки CooCox IDE – сборка есть только под Windows.

STM32 Discovery

Начать изучение микроконтроллера STM32 лучше с платы Discovery. Это связано с тем, что на этой плате есть встроенный программатор. Его можно подключить к компьютеру через USB кабель и использовать как в качестве программируемого микроконтроллера, так и для внешних устройств. Плата Discovery имеет полную разводку пинов с контроллера на пины платы. На плату можно подключать различные сенсоры, микрофоны и другие периферийные устройства.

Что потребуется для подключения STM32 к компьютеру

Чтобы начать работу, потребуются следующие компоненты:

• Сама плата STM32 Discovery;
• Datasheet на выбранную модель;
• Reference manual на микроконтроллер;
• Установленная на компьютер среда разработки.

В качестве примера первая программа будет рассмотрена в среде  CooCox IDE.

Первая программа

Обучение следует начинать с простейшего – с Hello World. Для начала нужно установить CooCox IDE на компьютер. Установка стандартная:

• Скачивается программа с официального сайта;
• Там нужно ввести адрес своей электронной почты и начать загрузку файла с расширением .exe;
• Нужно открыть CooCox IDE вкладку Project, Select Toolchain Path;
• Указать путь к файлу;
• Снова открыть среду разработки и нажать View -> Configuration на вкладку Debugger;
• Теперь можно записывать программу.

Когда программа установлена, ее нужно открыть. Следует перейти во вкладку Browse in Repository и выбрать ST – свой микроконтроллер.

Далее на экране появится список библиотек, которые можно подключить. Для первой программы потребуются системные CMSIS core и CMSIS Boot, библиотека для работы с системой тактирования RCC, GPIO для работами с пинами.

Сама программа пишется как и для Ардуино, нужно знать основы языка Си.

В окошке Project следует открыть main.c. В коде в самом начале следует подключить библиотеки кроме CMSIS (они уже автоматически подключены). Добавляются они следующим образом:

#include "stm32f10x_gpio.h"    #include "stm32f10x_rcc.h".    //Для мигания светодиодом нужно задать задержку:    void Delay(int i) {    for (; i != 0; i--);    }  

Затем добавляется тактирование порта в главной функции main. Какой контакт за что ответственен, можно просмотреть в даташите к микроконтроллеру.

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC , ENABLE);  

Для настройки параметров выводов следует прописать ее название и поставить точку. Во всплывающем меню будут указаны все характеристики. Их можно исправлять.

После этого нужно сделать зацикливание в while, чтобы светодиод мигал, пока не отключится питание.

Когда программа написана, ее можно загружать в контроллер. Если есть отладочная плата, ее нужно подключить через USB кабель и нажать Download Code To Flash. Если плата отсутствует, потребуется переходник, который нужно подключить к порту компьютера. Контакт BOOT 0 подключается к плюсу питания контроллера, а затем включается само питание МК. После этого начнется прошивка.

Чтобы загрузить программу в микроконтроллер, нужно следовать указаниям от приложения. Сначала прописывается код порта, к которому подключен микроконтроллер. Также указывается скорость. Советуется брать небольшое значение, чтобы не было сбоев. Программа найдет микроконтроллер, и нужно будет нажать кнопку «далее». Во вкладке Download to device нужно в поле Download from file выбрать написанную программу и нажать «далее».

После этого нужно отключить питание контроллера STM32, закрыть Flash Loader Demonstrator, выключить переходник. Теперь можно снова включить микроконтроллер в обычном режиме. Когда программа будет загружена, светодиод начнет мигать.

Работа в других программах проходит подобным образом. Также выбираются нужные библиотеки, и прописывается код. У платных утилит функционал больше, и можно создавать более сложные проекты.

Главная › Программирование STM32 › STM Урок 68. LAN. ENC28J60. Часть 1

&nbsp

&nbsp

&nbsp

Урок 68

Часть 1

Сегодня мы подключим контроллер  к локальной сети с помощью модуля на микросхеме ENC28J60.

Так как мы интерфейсом LAN пользовались только используя микроконтроллер AVR, я решил сделать подобный урок и на STM32., причём также с использованием того же модуля, так как именно этот модуль позволяет прочувствовать тот или иной интерфейс LAN изнутри, так как для него у STM готовых библиотек нет.

Данный модуль выглядит вот так

В качестве микроконтроллера был выбран STM32F103RCT6, на который я ещё уроков не давал, но распаковка среди моих роликов на Youtube имеется. Но так как уроков нет, то проект мы будем создавать заново. Контроллер установлен на отладочной плате, которая выглядит вот так (нажмите на картинку для увеличения изображения)

Для программирования нашей отладочной платы мы будем использовать программатор ST-Link-V2, на который есть также распаковка, подключенный по интерфейсу SWD. Как подключать данный программатор, также есть в видео по распаковке здесь.

Сердцем данного модуля является одноименная микросхема ENC28J60, которая представляет собой готовое сетевое решение, в котором присутствует и физический и канальный уровень. Обмен данными с контроллером данная микросхема осуществляет посредством шины SPI. Физический уровень у неё организован по стандарту 10BASE-T. То есть максимальная скорость передачи данных — 10 мегабит в секунду, что хотя и мало по сегодняшним современным меркам скоростей передачи данных по сети, но для микроконтроллера вполне хватит, и я думаю это будет удобнее, чем по USB, так как, находясь в сети и имея свой адрес и канальный и сетевой, контроллер может обращаться к любому компьютеру как в локальной сети, так и в глобальной, что сравнительно-таки неплохо.

Внутренняя структура микросхемы представляет собой следующий вид (нажмите на картинку для увеличения изображения)

Мы видим здесь, что у нас существуют управляющие регистры, в которые мы будем отправлять определённые команды для управления теми или иными действиями и настройками, Также мы видим буфер размером 8 килобайт для получения и отправки данных по сети.

Поставляется микросхема в различных корпусах. На нашем модуле она в корпусе, предназначенном для поверхностного монтажа.

Для подключения модуля имеется следующий разъём

Все обозначения контактов мы видим справа.

К отладочной плате мы подключим модуль следующим образом

ENC28J60 — STM32F103RCT6 3.3V

Кроме всего прочего мы к плате подключим переходник USART, чтобы следить за за данными, которые будут приходить из сети в контроллер.

Регистры в микросхеме организованы следующим образом

Мы видим здесь, что кроме адресов регистров существуют и банки, то есть порядок адресации регистров сегментированный, а начиная с адреса 1Bh обращение к регистрам от банков не зависит, они мапятся на все банки.

Основное назначение регистров можно узнать по их начальным буквам в аббревиатуре

E — Ethernet,

MA — MAC,

MII — MI.

Конкретно с некоторыми регистрами мы будем знакомиться уже при написании исходного кода, так как его будет очень много и к тому моменту, когда нам потребуется тот или иной регистр, мы уже забудем его назначение.

Само собой, чтобы заниматься программированием передачи данных по сети, необходимы знания сетевых уровней, модели OSI и всего, что связано с сетью, так как учить данным вещам я не буду, по этим вопросам есть очень много информации, могу только если что-то посоветовать, так что обращайтесь если что в комментариях. Но некоторые сведения я, конечно, давать буду, не без этого.

Вообще сетевая модель делится на несколько уровней. Основные из них следующие:

1. Прикладной уровень

2. Уровень представления

3. Сеансовый уровень

4. Транспортный уровень

5. Сетевой уровень

6. Канальный уровень

7. Физический уровень

При передаче данных из программы в сетевой провод мы проходим путь сверху вниз по вышенаписанному списку. Сначала мы наши данные объединяем в какие-то удобные последовательности или массивы, понятные для прикладного уровня принимаемой стороны, затем мы их шифруем либо ещё как-то их преобразуем для защиты от несанкционированного использования, затем обёртываем в определённый протокол, который поможет поддержать соединение и не потерять его (сеансовый уровень), затем прицепляем ещё заголовок спереди, который обеспечит передачу определённому порту от другого определённого порта, затем ещё обёртываем в протокол, который обеспечит доставку к определённому устройству, имеющему сетевой адрес (IP), затем ещё обёртываем протокол, который несёт в себе физические адреса устройств MAC (канальный уровень), а последний уровень уже обеспечит непосредственную доставку всех этих несколько раз обёрнутых пакетов (физический уровень), к которому относятся трансформаторы, провода, концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.

Вообщем кратко как-то вот так. Поконкретней с протоколами будем знакомиться по мере их использования.

Ну давайте, чтобы от этой всей теории немного отвлечься, создадим наш проект.

Для этого запустим генератор проектов Cube MX создадим новый проект и выберем там наш контроллер (нажмите на картинку для увеличения изображения)

Включим SWD

Затем подключим кварцевый резонатор

Clock Configuration настроим следующим образом

Вернёмся в “Pinout”, включим там SPI

Также включим USART

Ещё включим на выход ножки портов PC13 и PA4, так как к перовой подключен красный светодиод, а ко второй мы подключи Chip Select нашего SPI

Идём в Configuration, первым делом включим на обе ножки портов, задействованные выше скорость Medium

Для SPI настроим следующие параметры

А USART мы настроим следующим образом

На всякий случай включим прерывания, лишним не будет

Сохраним проект для Keil5, а назовём его по имени нашей используемой микросхемы незатейливо — ENC28J60.

Сгенерируем проект для Keil, запустим его, настроим программатор на autoreset и пропробуем проект собрать.

Соединим все наши модули, подключив их согласно распиновке в Cube MX , и посмотрим, что у нас получилось (белый провод от USART можно не подключать, он и так нормально питается)

То есть USART у нас подключен следующим образом:

FDI — STM32F103RCT6

GND — GND

RX — A9

TX —  A10

Ножку RESET модуля ENC28J60 желательно подключить к 3.3в через резистор 10 кОм.

В следующей части нашего урока мы добавим несколько макросов и функций по работе с микросхемой ENC28J60, а также немного поработаем над изучением технической документации.

Техническая документация:

Документация на микросхему ENC28J60

Перечень ошибок ENC28J60 (Errata)

Отладочную плату можно приобрести здесь STM32F103C8T6

Ethernet LAN Сетевой Модуль можно купить здесь ENC28J60 Ethernet LAN

Переходник USB to TTL можно приобрести здесь USB to TTL ftdi ft232rl

Смотреть ВИДЕОУРОК (нажмите на картинку)

Характеристики

Минимальная цена STM32F103RCT6 на данный момент составляет 516.01 руб. Стоимость позиции зависит от количества заказываемых электронных компонентов. Минимально можно купить STM32F103RCT6 от шт.

Возможно искали

«ЭИК» – Cамый большой в России ассортимент электронных компонентов

Ассортимент

Всегда в наличии более 100 000 наименований электронных компонентов

Сертификаты

Система управления качеством по стандарту ИСО 9001:2008

Доставка

Экспресс доставка электронных компонентов из США, Азии и Европы от 5 дней

Эффективность

Быстрый ответ на ваши запросы, снизим затраты вашей компании на закупки электронных компонентов

Данное руководство по прошивке микроконтроллеров STM32. В частности и на примере blue pill, на которой установлен контроллер STM32F103C8T6. Если вы знакомы с ардуино, то понимаете, что контроллер можно прошить программатором, либо через встроенный загрузчик. Но в отличии от AVR, и arduino в семействе STM32 загрузчик уже зашит в микроконтроллер. Да, не нужно прошивать загрузчик в пустой кристалл! Он уже зашит с завода, и зашит так, что он не может слететь. Что бы вы не вытворяли с STM32 загрузчик не слетит.

Кто сидит на arduino знакомы с этой проблемой, чуть косяк с прошивкой, чуть она длиннее положеного или указали не тот камень и прошивка затирает загрузчик arduino. При этом, что бы его восстановить нужен программатор. Есть в STM32 еще одна прекрасная вешь, это отсутствие фьюз! то есть конфигурирование микроконтроллера происходит из программы! Не нужно указывать откуда тактироваться, какие режимы включать и т.д. Тиким образом STM32 может по ходу выполнения кода сам себя разгонять – когда нужна производительность, вжарить на максимальной частоте, а потом снизить тактовую частоту и экономить батарейку.

И при этом его в отличии от AVR не окирпичить неправильно зашитыми фьюзами! Неграмотными действиями при прошивке вы не убьете STM32, не переживайте! Да AVR можно восстановить высоковольтным программатором, но у всех ли он есть? Я собирал AVR FUSE BIT DOCTOR для этого. Был грешок, косячил с тактированием.

Теперь о 2х самых распространенных. Это через этот самый загрузчик и через отладочный разьем. В первом случае потребуется USB то UART переходник. Кто пользуется ардуино у них эти переходники или есть, или распаяны на плате с ардуино.

Если нету, то лучше купить внешний, например такой

И ссылка на него: http://ali.pub/3h3a28

Прошивка STM32 (STM32F103C8T6 )через UART, через выстроенный загрузчик.

Для прошивки через встроенный загрузчик потребуется программа Flash Loader Demonstrator.

Во первых переходник нужно переключить на напряжение 3,3 вольта.

Заем подключить этот переходник к компьютеру и к самой голубой таблетке, а на таблетке переставить перемычку. Эта перемычка говорит контролеру, с чего загружаться. В данном случае будет загружена не прошивка, а загрузчик. Подключать стоит TX к RX а RX к TX. Если перепутаете, то ничего страшного не произойдет. Просто программа не увидит контроллер, и потом провода можно поменять местами. Нельзя путать только + и – питания.

Запустить программу Flash Loader Demonstrator и выбрать в ней COM порт, к которому подключена плата (если в компьютере у вас нет ком порта, то в списке будет всего 1 порт, не ошибетесь).

Дальше, если все верно подключено, то программа выведет вот такое вот окно.

Тут выбирать больше не чего, и нужно нажать кнопку NEXT. На следующей вкладке программы, на которой тоже ничего интересного, просто служебная информация, которая мало кому интересна, трогать тут ничего не нужно, и смело можно жать NEXT.

А вот на следующей вкладке нужно выбрать файл который нужно прошить.

Больше тут ничего трогать не надо, жмем порядком надоевший NEXT, и запускаем тем самым процесс прошивки.

Шкала пробежит 2 раза, один раз прошивка, второй раз сравнение того, что прошилось с оригинальным файлом, так программа проверяет, все ли правильно прошилось и не попал ли какой мусор. После этого программа гордо выведет на экран вот такое вот окно.

Поздравляю! Прошивка в плате, что бы она запустилось, нужно вернуть перемычку на плате на место.

Прошивка через отладчик.

Быстрее и удобнее все же прошивать СТМ32 программатором через SWD разьем. Если соберетесь программировать под STM32 то вам понадобится отладчик! Это очень удобная вешь. При отладке можно построчно выполнять код в микроконтроллере, и при этом видеть в каком состоянии какая переыерия, и в каком регистре какое значение! даже на компе нет таких возможностей, как в STM32. В общем рекомендую брать STLINK – на вырост так сказать, при этом стоит он столько же, сколько и голубая таблетка.

Плата Stlink ST-Link V2

http://ali.pub/3h38sc

http://ali.pub/3h390i

Соответственно это все китайские клоны, но они прекрасно работают и даже в них самих можно обновить прошивку через программу STM32 ST-LINK Utility.

Прошить контроллер так же просто как и с помощью загрузчика, даже еще проще. Для начала нужно подключить STLINK к bluepill. В голубой таблетке для этого выведены отдельные 4 линии, для питания и отладки. На платах есть вся необходимая маркировка, схема не нужна.

Дальше необходимо запустить программу STM32 ST-LINK Utility

Для открытия файла с прошивкой необходимо выбрать File->OpenFile и выбрать файл для прошивки

Что бы подключиться к контроллеру необходимо нажать эту кнопку. Контроллер уже должен был быть подключен к программатору, а программатор (отладчик, STLINK, называйте как хотите), к USB порту. Драйвера на ST-Link искать не нужно, они автоматически ставятся с утилитой.

Для запуска процесса прошивки необходимо выбрать пункт Target->Program или Target->Program & Verufyty. Во втором случае помимо прошивки, произойдет еще чтение зашитой прошивки обратно и сравнение её с оригиналом, на предмет косяков и мусора. Так вы будете знать, зашилась прошивка верно, или что то пошло не так.

Сама прошивка занимает немного времени.

После успешной прошивки увидите вот эту надпись.

Поздравляю! микроконтроллер прошит.

И ничего в этом сложного не было. В любом случае, если остались вопросы, то пишите в группу в VK

https://vk.com/public179183134

Сегодня наткнулся на такое чудо: https://ru.aliexpress.com/item/CS32F103C8T6-Completely-replace-STM32F103C8T6-STM32F103-LQFP-48-In-Stock-ARM-based-32-bit-MCU-with-Flash/32952782064.html Известный китайский продавец «улучшенных» микроконтроллеров соблазняет ценой и уверяет что оно полностью совместимо с STM32F103C8T6. При поверхностном знакомстве с даташитом создается впечатление что вроде бы так оно и есть. Интересно что же у него внутри? Подозреваю что китайцы одалживают неразрезанные кремниевые пластины с фабрики где делают STM32 и сами их корпусируют. Да и продавец у себя на сейте пишет что они electronic technology research company and SMT production plant. Хотелось бы подтвердить или опровергнуть эту версию. Дайте знать в комментариях если найдете фото кристалла этого CS32F103C8T6. Кноны встречаются также под именем «GD32F130C8T6» но внутри него свое, китайское ядро: У GD32F103C8 только 64КБ флэш-памяти, а не 128КБ как у большинства STM32F103C8 Большим преимуществом GD32F103 является то, что он может работать на более высокой тактовой частоте 108 МГц вместо 72 МГц на STM32, кроме того, он может быть разогнан до 120 МГц с сохранением работоспособности USB. Что интересно — у него zero wait state у флеша что позволяет работать значительно быстрее STM32 даже на частоте 72 МГц. Изначально все думали что у GD32 просто быстрая флеш-память. Однако было обнаружено что GD32 использует SRAM для памяти программ и что содержимое флэш-памяти копируется в SRAM во время запуска и затем процессор выполняет программу из ОЗУ. Вместо 2-х настроек делителя тактовых импульсов (clock divider settings) доступно 4. Это позволяет GD32 работать на 48, 72, 96 и 120 МГц и иметь рабочий USB. (Обратите внимание, что при максимальной тактовой частоте 108 МГц соответствующая настройка делителя отсутствует. Таким образом, максимальная тактовая частота в пределах спецификации на которой процессор может работать с USB составляет 96 МГц — однако это все же быстрее, чем 72 МГц STM32F103. Фото кристалла Giga Devices GD32F103CBT6: больше фото на сайте zeptobars.com Giga Devices уже довольно давно является производителем serial flash. Когда они запустили свою линейку ARM Cortex M3 (с некоторым уровнем совместимости с двоичными файлами STM32), вместо того, чтобы идти обычным путем их подход (чип отдельно, serial flash отдельно) позволяет не платить лицензионный сбор за дизайн (поскольку дизайн чипа один) и таким образом снизить цену. Это также позволило увеличить максимальный размер флеш-памяти до 3MiB.