My Request:0Part

まずページ > ブログ > STM32内：アーキテクチャ、プログラミングインターフェイス、デバッグテクニック

STM32内：アーキテクチャ、プログラミングインターフェイス、デバッグテクニック

ARM Cortex-M3コアの周りに構築されたSTM32マイクロコントローラーは、組み込みアプリケーションのパフォーマンス、コスト、および消費電力の効率的なバランスを提供します。STM32F101、F103、F105、F107などのシリーズにより、速度、メモリ、接続性の柔軟なオプションを提供します。8051などのレガシー8ビットソリューションと比較して、STM32は高速I/O、統合周辺機器、プログラミングの利便性などの高度な機能を提供し、信頼性の高いスケーラブルなシステムを構築する最新の開発者に強い選択となっています。

カタログ

1。STM32マイクロコントローラーの紹介

2。STM32と51のマイクロコントローラーの比較

3。STM32基本システムの概要

STM32マイクロコントローラーの紹介

STM32マイクロコントローラーのラインナップは、ARM Cortex-M3 Coreの周りで作成されており、堅牢な性能、経済的な手頃な価格、消費電力の効率の需要がある埋め込みアプリケーションをターゲットにしています。このシリーズは、コアアーキテクチャに基づいて分類されています。

-STM32Fシリーズにはさまざまなモデルが含まれています。

-STM32F103「Enhanced」シリーズ

-STM32F101「ベーシック」シリーズ

-STM32F105およびSTM32F107「相互接続」シリーズ

「Enhanced」シリーズは、72MHzの印象的なクロック周波数を誇っており、同業他社の中で最高のパフォーマンス製品として際立っており、特に32ビットソリューションを支持しているユーザーに魅力的でありながら、16ビット製品に関連する予算の制約に留意しています。あるいは、「基本的な」シリーズは36MHzのクロック周波数で動作し、パフォーマンスのバランスの取れた増加を提供します。これらのシリーズのすべてのモデルには、32K〜128Kの範囲のビルトインフラッシュメモリが搭載されていますが、SRAM容量と周辺インターフェイスのバリエーションは追加のオプションを提供します。72MHzで、Flashから直接コードを実行すると、STM32には36MAが必要であり、経済的な0.5MA/MHzに変換されます。

マイクロコントローラーは、VLSIテクノロジーを使用してコンパクトな統合サーキットチップとして機能し、中央処理ユニット（CPU）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み取り専用メモリ（ROM）、さまざまなI/Oポート、割り込みシステム、データ処理タイマー、カウンター、時にはディスプレイドライビングサーキット、A/Dコンクールターコンクールを完全に形成します。シンプルな8ビットマイクロコントローラーは、複雑な内部アーキテクチャ、適度なサイズ、および費用対効果で知られているため、基本的なコントローラーアプリケーションで使用されます。一般的な例には、Intelの51シリーズ、AtmelのAVRシステム、MicrochipのPICシリーズ、TiのMSP430シリーズが含まれます。ただし、STM32は、より恐ろしい32ビットマイクロコントローラーを表しています。明確に、レジスタを介してだけでなく、メーカーが提供するライブラリファイルを介してプログラミングを可能にし、開発の利便性とコード移植性の容易さの両方を強化します。

STM32と51のマイクロコントローラーの比較

マイクロコントローラーは、組み込みシステムで特定の操作を管理するように設計されたコンパクトな統合回路です。処理および制御用のCPU、データストレージメモリ用のRAM、プログラムストレージ用のROM、シリアルポートやパラレルポートなどの入力/出力インターフェイス、すべてのチップ上の割り込みシステムなどの必須コンポーネントが組み込まれています。

アーキテクチャは、CPU、RAM、ROM、およびI/Oコンポーネントがマザーボードに取り付けられてPCを構築する別々のチップであるパーソナルコンピューターとは大きく異なります。対照的に、マイクロコントローラーはこれらのコンポーネントを1つの凝集ユニットに統合します。

51マイクロコントローラー

最初にIntelによって導入された51のマイクロコントローラーは、最も一般的な8ビットマイクロコントローラーの1つであり、その学習曲線によく識別されます。バス固有のレジスタ、堅牢なロジックビット機能、および制御アプリケーション向けに最適化された汎用性の高い命令セットの包括的な管理を備えた古典的なアーキテクチャで有名で、他のマイクロコントローラーの進歩の基礎を築きます。

51マイクロコントローラーの機能

- 少しプロセッサシステムを誇ると、内部ハードウェアレイヤーとソフトウェアレイヤーの両方のビットレベル操作が容易になり、転送、セット、クリア、テスト、ビットロジック操作などの操作が可能になります。この属性は、それをユーザーフレンドリーで機能的に完全にレンダリングします。

- オンチップRAMには多用途のアドレス範囲が含まれており、柔軟性と使いやすさが向上します。

- 乗算と部門の命令を含めると、プログラミングタスクが合理化されます。これは、多くの8ビットマイクロコントローラーが欠いている機能です。

51マイクロコントローラーの欠点

- 多くの場合、ADおよびEEPROM機能に追加のハードウェアが必要であり、設計を複雑にします。

-I/Oピンは、ユーザーフレンドリーであるにもかかわらず、51シリーズの顕著な制限である高レベルの出力機能を欠いています。

- 特に二重データポインターに関しては、プログラミングの効率を妨げる、操作速度が不足しています。

- その限られた保護機能により、チップ損傷に対する感受性が高まります。

51マイクロコントローラーを使用したアプリケーションとデバイス

- それは、控えめなパフォーマンスニーズを備えた教育環境とアプリケーションで頻繁に利用されます。

- 人気モデルには、8051と80C51が含まれます。

STM32マイクロコントローラー

STMicroelectronicsが製造したSTM32シリーズは、高性能、費用対効果、電力効率の高いマイクロコントローラー範囲を提供します。ARM Cortex-Mアーキテクチャの上に構築されたこれらのマイクロコントローラーは、優れた性能を必要とする埋め込みアプリケーションに対応しています。彼らは、1μsデュアル12ビットADC、4MBit/S UART、18 Mbit/S SPIを含む例外的な周辺機器を提供します。

消費電力と統合のバランスは、MSP430のような最低の電力消費オプションではない場合でも、エンジニアにアピールします。STM32の直感的なデザインと広大な機能は、業界の専門家の間で顕著な評判を築いてきました。

STM32マイクロコントローラーの特性

- コア：最大72MHzで動作し、シングルサイクル乗算やハードウェア部門などの機能を備えた1.25dmips/MHzを達成できるARM 32ビットCortex-M3 CPUを使用します。

- メモリ：6-64kbのSRAMオンチップとともに、32-512kbのフラッシュメモリを提供します。

- クロックおよび電源管理：CPUクロックのクリスタルオシレーターとPLL構成を含む、幅広いクロックおよびリセット管理システムを備えた2.0-3.6V電源をサポートします。

- デバッグ：SWDおよびJTAGインターフェイスを装備し、最大112のI/Oポートと多数のタイマーと通信インターフェイスを提供します。

一般的に使用されるSTM32デバイス

- 重要なモデルには、STM32F103、STM32 L1、およびSTM32Wシリーズが含まれます。

51とSTM32マイクロコントローラーの区別

「51マイクロコントローラー」という用語は、8031モデルの先駆者であるIntel 8031命令セットと互換性のあるデバイスを指します。これらのデバイスは、フラッシュROMの進歩の恩恵を受け、AtmelのAT89シリーズで例示された広く利用されている8ビットマイクロコントローラーに進化しました。

逆に、STM32マイクロコントローラーシリーズは、ARM Cortex-M3コアを備えたStmicroelectronicsによって開発されています。豊富な内部リソースで強化され、8051、AVR、およびPICファミリを上回り、最新のCPU機能に近いため、携帯電話やルーターなどのより複雑なデバイスに適合します。

STM32基本システムの概要

STM32埋め込み環境は、調和して相互作用するいくつかの重要なコンポーネントで構成されています。

電源管理

アナログ部品と広告セクションのスムーズな動作では、VCCとGND、VDDA、VSSA、VREFなどの電源接続を慎重に処理する必要があります（パッケージにはPINを含むことを考慮して）。外部接続は不可欠であり、システムの安定性を確保するためにフローティング接続を避ける必要があります。

最適なフィルタリングのために、各VDDおよびGNDペアに少なくとも1つの104セラミックコンデンサを配置します。パフォーマンスの完全性を維持するために実用的なマイクロコントローラーユニット（MCU）に近いコンデンサを位置付けます。

電圧チェックは洞察に富んだ練習です。マルチメーターを使用して、電源電圧の精度を確認します。デバッグ目的でデジタル電源が望ましいため、電圧や現在のスパイクのリスクを軽減するのに役立ちます。ワイヤエントリポイントからチップ電源接続までの徹底的な電圧評価を実施し、細心のアプローチを促進します。

リセットとパワーアップシーケンス

ブートピンは、JTAG Associationsの影響を受けない、MCUのスタートアップ後の実行コードの開始アドレスを決定する上で独占的な役割を果たします。

回路設計では、ブートピンは必須ではない場合があります。ただし、外部抵抗器を介して地面または電力への接続を義務付けています。フローティングを使用することはめったにありません。STM32のトライモードブートメモリは、チップ内に固有のものです。

- ユーザーフラッシュメモリ：埋め込みフラッシュストレージ。

-SRAM：オンチップRAMエリア、記憶として機能します。

- システムメモリ：専用のチップインテリアゾーンは、工場のプリセットブートローダーを収容します。これは、多くの場合ISPプログラムと呼ばれます。このROMセクションは、シップオフ後の変更または消去に抵抗します。

各STM32チップには、boot0およびboot1ピンがあります。これらのピンのリセット誘導レベルの状態は、リセット後の実行ゾーンを決定します。

-boot1 = x boot0 = 0：ユーザーフラッシュメモリから実行されます - 操作モード。

-boot1 = 0 boot0 = 1：メーカーがプログラムした機能をシステムメモリから開始します。

-boot1 = 1 boot0 = 1：デバッグの目的に適した、組み込みのSRAMを使用します。

プログラミングは、JTAGポートまたはSWDモードで達成でき、ユーザーフラッシュメモリからブートを選択します。システムストレージを選択することは、シリアルポートISPモードプログラムシナリオで実行可能です。

プログラミングインターフェイスオプション

ソケットの削減については、主にJLinkを使用してSWDモードシミュレーションを検討し、3.3V、GND、SWDIO、SWCLKの4つのワイヤーを必要とします。

接続には以下が含まれます：

-STM32 JTMS/SWDIOは、JTAGポートTMSとアライメントします。

-STM32 JTCK/SWCLKはJTAGポートTCKと類似しています。

ulink2オプションには追加のワイヤーが必要です：「nrst」、合計5。

このインターフェイスの自己定義が可能です。利便性に応じて、デュポンワイヤージャンパーまたはブロック変換インターフェイスボードを使用して、エミュレータとターゲットボードを接続します。

デバッグとプログラミングの難易度ダイナミクス

ターゲットチップの不適切な接続は、通常の操作を阻害します。

- ターゲットボードの適切な最小システム接続を確保し、通常のチップ機能を確認します：正しいVDD、VDDA、VSS、VDDSリンク、信頼性の高いリセット回路、および非インタファーリングリセットソース。

既存の焼けたコードは、新しいデバッグの試みを複雑にする可能性があります。

- 誤ったロードされたコードは、パワーオン時に未定義の状態を開始し、デバッグモードエントリを妨げ、不必要な周辺機器をアクティブにする潜在的な状態、またはSWJピンを通常のI/Oポートとして構成します。

ソリューションには、RAMブート用のboot0/boot1ピンを選択するか、最初に既存のコードを消去することが含まれます。

チップ読み取り/書き込み保護は追加の課題を提起します：

- デバッグツールは、埋め込みフラッシュの読み取りまたは書き込みに失敗する場合があります。Remedyには、デバッグツールを利用して、チップ読み取り/書き込み保護を無効にします。

よくある質問[FAQ]

1。STM32マイクロコントローラーとは何ですか？

STM32は、Stmicroelectronicsからの32ビットマイクロコントローラー積分回路のコレクションを表しています。各マイクロコントローラー内に、プロセッサコア、静的RAM、フラッシュメモリ、デバッグインターフェイス、およびいくつかの周辺機器が見つかります。

2。なぜSTM32がそんなに人気があるのですか？

StmicroelectronicsのMicrocontrollersのSTM32ファミリーは、その幅および腕ベースの32ビットアーキテクチャで知られています。それらの汎用性とカスタマイズ可能なオプションは、初期化の点でユーザーにユニークな課題を提供します。

3.どのようにSTM32をプログラムしますか？

STM32CUBEMXやSTM32Cubeideなどの必要なツールをインストールして、STM32マイクロコントローラーの作業を開始し、基本的な例を実行します。次に、HALドライバーを使用してNucleo-L476RGボードに単純なLED点滅プロジェクトを実装して、GPIOコントロールに精通します。次に、UARTコミュニケーションを調べて、ボードの基本機能について詳しく学びます。B-L475E-OIT01A開発ボードを使用してセンサーを統合して、実際のデータを収集します。最後に、すべての要素を組み合わせて、STM32を搭載した完全なIoTシステムを構築します。