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32位入门级MCU(ARM Cortex-M3内核)中的六边形战士——STM32F103系列

32位入门级MCU(ARM Cortex-M3内核)中的六边形战士——STM32F103系列 集成电路大数据平台
2024-08-19
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导读:32位入门级MCU(ARM Cortex-M3内核)中的六边形战士——STM32F103系列

自从平台君发布了几期关于MCU的文章之后,后台有很多小伙伴们留言。其中有位读者问平台君:平台君,有没有一款既适合刚入门的新手去了解和学习,同时性能又不能太拉胯,还要高性价比的MCU芯片推荐呢?您真是既要又要还要啊,这不是找传说中的六边形战士嘛。不过呢,这个难不倒平台君的,容我想想。

MCU,也就是我们所熟知的微控制单元,又称单片机,确实种类繁复,选择颇多。许多芯片界的龙头企业,如意法半导体(ST),恩智浦(NXP),瑞萨(Renesas)、英飞凌(Infineon)、德州仪器(TI)等,都有设计生产出不同系列的MCU的产品,内核也是五花八门,有ARM的,有RSIC-V,还有自家内核的。当然了,咱们国内也有不少MCU优秀企业,比如兆易创新、极海微电子、普冉、国民技术等,也设计出了不少不错的MCU产品。

今天咱们主要聊一聊基于ARM内核的意法半导体(ST)的MCU,他们家的MCU用在很多消费、工业产品上,很多小伙伴在学生时代就接触过他们的MCU用于产品开发,如果说兼顾性价比和性能,ST的产品是不错的选择。

ST公司的STM32系列MCU有不下数十款芯片。如果单纯想要一款可用的MCU芯片,那平台君可以有许多种回答,但是对于后台小伙伴的既要又要还要的这个问题,平台君优先推荐STM32F103系列。

为什么做此回答,请听平台君给您慢慢道来。


32位入门级MCU中的六边形战士——STM32F103系列

STM32F103VE是STM32F103系列中的一款高性能的32位微控制器,集成了工作频率为72 MHz的高性能ARM Cortex-M3 32位RISC内核、高速嵌入式存储器(高达512 KB的Flash存储器和高达64 KB的SRAM存储器),以及大量连接至2条APB总线的增强型I/O和外设。

STM32F103VE引脚图(由芯愿景 IPBrain集成电路大数据平台制作)

这款微控制器的关键特性及优点如下:

  • 高性能ARM Cortex-M3内核。‌工作频率高达72 MHz,‌支持零等待周期访问存储器,‌性能达1.25 DMIPS/MHz(‌Dhrystone 2.1基准测试)。‌

  • 内存配置丰富。包括高达512 KB的Flash存储器和64 KB的SRAM,‌支持多种存储选项和灵活的静态内存控制器。‌

  • 丰富的外设接口。‌包括USB 2.0全速设备、‌CAN 2.0B通道、‌通用DMA控制器、‌3个16位的A/D转换器和2个16位的D/A转换器等。‌

  • 强大的通信能力。‌支持I2C、‌SPI、‌I2S、‌SDIO等多种通信接口,‌以及5个USART和1个CAN控制器。‌

  • 多种低功耗模式。提供睡眠、‌停止和待机等多种低功耗模式,‌以适应不同的能耗需求。‌

  • 灵活的电源和时钟管理。‌支持2.0至3.6 V的电源电压和4 MHz到16 MHz的晶振,‌内置8 MHz的RC振荡器和40 kHz的RC振荡器。‌

  • 多种调试和开发支持。‌包括串行线调试(‌SWD)‌和JTAG接口,‌以及Cortex-M3嵌入式跟踪宏单元,‌便于开发和调试。‌

  • 应用领域广泛:适用于电机驱动、‌应用控制、‌医疗、‌手持设备、‌工业应用等多个领域。

说人话:

首先,它就像一个性能超强的小超人,采用了 Cortex-M3 内核,主频高达 72MHz,那运算速度,简直风驰电掣,处理任务轻松加愉快!
它的外设丰富得就像一个超级百宝箱,什么 ADC、DAC、SPI、I2C、USART、USB 等等,要啥有啥,满足你的各种奇思妙想,不管是工业自动化、医疗设备,还是智能家居,它都能应对自如。
而且啊,它的存储器也很给力,128KB 的 Flash 存储器和 20KB 的 SRAM ,能让你存储大量的程序和数据,就像一个大容量的仓库,啥宝贝都能装得下
再说说功耗,这家伙懂得节省能量,多种低功耗模式让它在不工作的时候能好好休息,就像一个知道省电的乖宝宝,延长电池寿命那是小菜一碟。
开发它也很容易,就像跟一个善解人意的朋友相处,支持多种开发工具和编程语言,比如 Keil、IAR、GCC 等,不管你是新手小白还是资深大佬,都能和它愉快地玩耍。

总的来说,STM32F103 就是一个性能卓越、功能丰富、省电又好开发的小能手,就像一个全能的超级英雄,在嵌入式系统的世界里大显身手,为我们带来无限可能!怎么样,是不是很厉害呀?

芯片设计细节揭秘

STM32F103VE的管芯面积大约4.38mm×4.45mm,管芯四周分布了154个pad,每个pad为75um×80um的方形焊盘。下图为芯片概貌图及pad细节图,图片均来自于芯愿景 IPBrain集成电路大数据平台。

STM32STM32F103VE的顶层概貌和焊盘

※这里平台君为大家插播一个小知识,为什么这款芯片外部只有100个引脚(QFP100封装),但是pad端口却有154个呢?※

在这款‌芯片的设计中,pad的数量要大于外部引脚的数量,‌是为了满足电源供应、‌信号传输和接地连接的多方面需求,‌以确保芯片的正常工作和性能发挥。其中最主要的一点便是‌为了方便就近取电,‌减少电源波动对单片机工作的影响。‌如果只有一组VDD,‌当负载增大时,‌VDD电流产生突变,‌路径距离越长,‌产生的压降越大,‌电源波动越明显。‌而在单片机处直接外接电源VDD,‌可以缩短供电路径,‌使电源更稳定,所以‌芯片设计中有多个pad用于电源供应。

并且通过阅读该型号MCU的datasheet文件可以得知,这款MCU共有两个DAC模块,在平台君进行了仔细地观察研究后,在芯片的poly层发现下图中的器件布局模式为该芯片的DAC模块。
DAC模块细节图

DAC是一种将数字形式的数据转换为相应的模拟电压信号的设备。‌它允许微控制器(‌MCU)‌产生连续的模拟信号。这对于许多应用来说是必要的,‌尤其是当需要精确控制模拟量时。它作为桥梁搭建起数字世界与模拟世界的连接,‌使得MCU能够直接控制和影响物理世界的模拟量,‌从而扩展了MCU的应用范围和功能。

并且这款STM32F103VE芯片同时搭载了两个DAC模块,使其自身拥有了高灵活性、‌高精度、以及‌快速转换能力。与此同时,DAC模块及其余功能模块所具有的出色的集成性,减少了系统设计的复杂性和成本,‌同时也减小了自身体积,缩小了对电路板的空间占用。

结语

以上就是平台君为读者们推荐此款微控制器的主要原因,毕竟这一款运用简便,功能全面的MCU谁会不喜欢呢?
后台提问题的小伙伴,不知道我的回答是否让您满意呢?
最后,平台君为读者们附上STM32F103VE的全功能模块概括图,供想进一步进行了解的伙伴们参考。


图源:网络


想对这款芯片了解更多的朋友们可以联系IPBrain@cellixsoft.com或致电010-62901860-639/609/611咨询细节呦。
如果小伙伴儿们对更多市场上热门的芯片资讯感兴趣,也可以点击“阅读原文”访问IPBrain网站进行查询。

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