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[原创] STM32F0系列传承STM32基因打造亲民价格
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F0 Inheritance of
Genes Create Lower Prices意法半导体F0（F0）系列是意法半导体系列中的新成员，它基于Cortex-M0内核，沿用现有先进的IP组合。系列简介系列作为意法半导体的核心战略产品，依托于意法半导体领先的嵌入式闪存技术和半导体技术，基于已经成为新的行业标准的ARM Cortex-M内核。从2007年首款基于Cortex-M的32位微控制器产品至今，系列扩展成为拥有300余款引脚相互兼容的平台产品，并且能够为用户承诺超过10年的供货服务。全系列产品，包括：F4系列基于Cortex-M4内核的高性能DSC（数字信号控制器）；F1、F2系列基于Cortex-M3内核的针对16/32位微控制器应用的产品，以及L1系列超低功耗应用产品；基于Cortex-M0内核的入门级MCU-F0系列，它针对的是8/16位微控制器应用。F0主要特性F0系列是针对成本敏感型应用而设计的，F0基于Cortex-M0内核，沿用现有优秀基因，包含了丰富的产品组合和较佳外设组合满足用户的不同需求，同时充足的制造产能为用户提供有效的保证，力争以亲民的价格，让用户轻松满足项目预算，特点如图1所示。图1 F0特点F0系列具有五大特性。第一个特性，F0系列可以达到最高48MHz/38DMIPS的性能，这得益于DMA映射技术，结合总线矩阵，使F0可以实现闪存中执行代码与DMA数据传输同步操作。第二个特性，F0系列具备出众的低功耗性能。在停止、待机和电池供电模式下都有很好的功耗指标，并同时具有电源电压快速唤醒功能，帮助优化功耗设计。第三个特性，单片机必须要有很丰富的外设。除了内核以外，外设也是一个很重要的部分，F0系列带有更多的外设，包括：1Mbps的I2C接口，可以支持极速模式；SPI接口，可以支持4位~16位数据帧；HDMI CEC控制；16位高级3相电机定时器等外设。第四个特性，F0系列具有高集成度的设计，产品中集成了独立电源和日历输出的实时时钟、电池供电后备RAM、独立模拟电源以及安全功能模块设计、这也是延续了之前的产品设计，尽量提高MCU自身的集成度，尤其在电源供电方面，能够节省更多的设计资源。第五个特性，F0系列还有一个重要的特性，就是它有丰富的开发工具和软件。这些都是ST已经做好的，有多种的开发套件和协议栈。这五个特性构成了具有卓越特性的F0系列，也是其成为继L1、F1、F2、F4之后第五大系列，将产品线扩充到300多款，引脚相互兼容的平台系列，并且实现无缝跨系列代码移植。尽管F0面对低端应用市场，但是却依然延续了F1的优良设计基因，如11项外设映射在5通道的DMA技术，结合总线矩阵，使F0实现闪存中执行代码与DMA数据传输同步操作。CoreMark评分成绩中可以看到，在48MHz时可以达到38DMIPS性能，得到68分的Coremark评分，同时在24MHz工作频率下也可以达到22DMIPS性能，CoreMark评分39。CoreMark是EEMBC开发的开源基准测试工具，专为测试处理器内核的性能而设计。CoreMark的架构可将处理器内核与任何相关系统隔离。CoreMark可测试处理器流水线以及常用功能，包括读写、整数和控制操作的性能。因此，它提供的测试结果中的人为影响要比其他基准测试少，更接近处理器内核的真实性能。以F0基于32位处理器设计与8位和16位的比较，性能优越是自然的。F0与同样都是基于ARM Cortex-M0内核开发的产品的CoreMark比较数据如图2所示。其中的横轴表示的是MCU主频，而纵轴是CoreMark的评分。注意两个数值，一个是10.4%，一个是14.4%。他们分别代表什么那？图2 F0与基于ARM Cortex-M0内核开发的产品的Coremark比较数据如图2所示，玫瑰色曲线代表产品1，这是一款很好的产品，最高主频可以达到50MHz。但是同时请注意到在20MHz和40MHz左右，分别有转折点。为什么会有折点那？由于半导体生产工艺限制，随着CPU主频显著升高，目前Flash的存取速率还处在一个较低的水平。因此这两个转折点正是由于Flash存取速度的影响，使得CPU增加了等待周期，从而使整体性能下降。所以说产品1虽然有着很好的最高工作频率，但是整体性能并不是很高。黄色这条曲线代表产品2，这一款产品的主频大概在45MHz左右，而且同样由于Flash存取速率的原因导致整体性能下降，是一款低速率低性能的产品。蓝色线产品代表F0产品，正是基于DMA映射技术和矩阵总线，使得F0受到等影响较小，达到较好的综合性能指标。F0产品具有较佳的功耗效率，如表1所示。表1 F0的功耗效率&首先，F0具备了优化的时钟系统，它集成具有校准功能的时钟系统，具有独立的ADC时钟源，并且为通信、外设提供多个时钟源，从而确保ADC在各种情况下达到较佳的转换速度，波特率不受 CPU频率和唤醒时间的影响。另外，在电池供电模式下，设计了20字节备份寄存器，可以记录时钟时间，在待机模式下能够保存关键系统变量，同时在待机模式下，RTC开启时功耗仅为0.43 &A。这一性能对于手持设备应用来说会有很好的发挥空间。在实时时钟设计方面，F0中集成了高精度RTC，实现亚秒级闹钟，即31&s步进，适合射频应用，同时RTC误差低于1ppm。今天的MCU不再仅仅关注于内核，外设也成为其重要的一部分，而且在今后的产品定义中占有越来越重要的地位。所以在F0系列的设计中，集成了很多创新的外设，以满足更多不同应用场景。在模拟功能上，F0集成了12位ADC、2个电压比较器，以及有助于提高测量精度的独立电源。F0同时集成了HDMI消费电子控制器、CEC，使其可以在消费电子领域有更大的发展空间。F0具备触控功能，最多可支持18个按键，同时支持按键，滑块和转轮设计，以满足更丰富的触控设计。另外，F0集成了高级定时器和电机控制等功能，以满足更多的用户需求。F0的设计遵循行业安全标准，集成度非常高。第一，符合Class B类标准，适合于电器类应用；第二，RAM硬件奇偶校验；第三，时钟安全系统 (CSS)，外部时钟失效后，立即切换到内部备用RC时钟源；第四，双看门狗定时器(2x WDG)，监视并确保应用数据完整性。看门狗不受系统时钟影响；最后，循环冗余校验(CRC)，用于内置闪存中内容完整性校验，可与DMA配合使用。F0系列处理具备很好的实时性能，丰富的外设和较大化的集成度，同时也拥有广泛的开发工具和软件。F0的全功能评估板名为0518-EVAL，它将所有的外设和GPIO端口引出，以方便用户评测。同时F0探索套件可用于快捷的产品评估和样机制作。相对来说比较简单，它把STLINK也集成在板子上，板子的另外一端就是一个小系统。那么除了这些之外那，关于F0和ARM的生态系统。包括IAR、KEIL等这些以上的都已经可以提供。丰富的软件库，其中包括像标准外设软件库、红外通信软件库、电机控制软件库、CEC软件库等。这些软件库都是免费的，是生态系统中重要的一部分，能够帮助用户节约开发资源，缩短上市时间。F0 产品系列F0的加入使ST的产品扩充到五大系列，300多款芯片，如图3所示。五大系列中有F1主流MCU产品，F2高性能MCU，为超低功耗设计的L1系列，他们针对的是16位/32位微控制器应用市场；高性能DSC产品有F4系列，面对的是32位和DSC数字信号控制应用；F0入门级MCU，他将针对8位，16位微控制器应用。F0产品有32pin、48pin以及64pin设计，Flash大小有16kB、32kB和64kB，共9颗产品，如图4所示。在未来我们还会增加Flash容量到128kB，同时扩充20引脚和100引脚的产品，以满足更多用户的需求。图3 五大产品系列图4 F0产品组合F0目标应用F0将会是电器应用的首选。第一，基于可靠的极速I2C接口设计，可支持高达20mA 驱动、支持高速翻转I/O(在相同频率下比F1快25%)，让控制面板与主控元件之间的通信更稳健、更容易。第二，F0具备先进数字和模拟外设，包括：3个定时器，适用于电磁炉应用；1个电机控制定时器(已推出完整的参考设计)；12通道1&s12位 ADC，适用于使用高效传感器场合。第三，F0遵循行业安全标准，具有针对 EN/IEC 60335-1 Class B优化的自检程序。第四，F0具有先进的系统和外设设计，实时硬件RAM奇偶校验和16位 CRC闪存数据完整性校验设计；双看门狗系统, 内置独立时钟、时钟安全系统设计。综上所述特点，F0是电器应用的较佳选择。另外，F0也是消费电子设计的较好选择。第一是由于F0的优化的通信功能: 具有双时钟模块的CEC支持灵活唤醒和通信同步功能；可以通过优化的硬件执行红外遥控编解码器固件库。第二，F0的双电压域设计使ADC、DAC和比较器使用更加灵活。第三，F0集成了电容触摸感应空制，可以支持最多18个按键，以及滑块、转轮等功能。问答选编问：F0可否取代STM8？答：F0和STM8很多应用是重叠的，但F0暂时没有5V的芯片，并且STM8在小封装/小容量的应用上有明显的价格优势。问：请介绍一下F0与的区别？答：F0和其他系列最主要区别是内核的不同。F0是Coretx-M0的内核，其余是M3和M4的内核而功能外设方面基本兼容。问：请介绍一下M0编译工具链？答：M0的指令集是M3的子集，所有的调试工具，软件代码都和M3系列兼容。 问：F0的CPU内核是什么架构的？答：取指令、取数据都是走内核的系统总线。相对于F2来说是冯诺依曼结构。 问：F0性价比如何？供电电压范围可以是宽电压范围吗？答：F0系列是低功耗低成本系列芯片，工作电压是2.0V~3.6V。问：F系列的option byte 用jlink 能编程吗？怎样使F从bootloader启动？ 答：JLink + JFlash可以直接操作option byte。从Boot0引脚和Boot1选项字节的设置可以选择从bootloader启动。问：请介绍一下F0与F100相比优势在哪里？答：优势有低功耗、低成本、相同的封装提供更多的GPIO以及更先进方便的外设等。问：请问F0的市场定位是什么？ 答：F0的市场定位是入门级MCU，针对8/16bits MCU 市场。问：F0在降低功耗方面有特别的设计吗？ 答：F0与F1系列相比，由于采用了更精简的内核，所以内核会有更低功耗。其他低功耗模式与F1系列一致。问：F103源码可以直接移值到F051上吗？除了倍频要改外，还有其他地方需要改动吗？答：F0代码和F其他系列全兼容，但是F0系列提供了更先进方便的外设和总线架构，具体改动需要参考参考手册和数据手册。问：F0有较少引脚的产品吗？ 答：目前最小封装为32脚，提供27个GPIO。 问：FO的加密特性如何？答：片上闪存有3级读保护，防止专利代码被盗取。问：F0与8位机的区别？答：F0属于32位内核，以8位机的成本，提供了32位机的性能。F0相比8位机，提供了更多更方便的外设。问：F0中的DMA控制器有何特色？答：F0的DMA和F1相同。新特性就是同一个通道上的外设请求可以重映射，避免冲突。问：固件库怎么使用？答：固件库一方面提供完整的应用程序接口用以操作各个底层寄存器。另一方面提供完善的例程代码库，演示了如何调用应用程序接口，以及如何实现各应用。 本文为中电网及《世界电子元器件》杂志版权所有，如转载请务必注明出处。
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> [原创] STM32F0系列传承STM32基因打造亲民价格
[原创] STM32F0系列传承STM32基因打造亲民价格
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STM32F0 Inheritance of STM32 Genes Create Lower Prices意法半导体STM32F0（F0）系列是意法半导体STM32系列中的新成员，它基于Cortex-M0内核，沿用现有STM32先进的IP组合。STM32系列简介STM32系列作为意法半导体的核心战略产品，依托于意法半导体领先的嵌入式闪存技术和半导体技术，基于已经成为新的32位微处理器行业标准的ARM Cortex-M内核。从2007年首款基于Cortex-M的32位微控制器产品至今，STM32系列扩展成为拥有300余款引脚相互兼容的平台产品，并且能够为用户承诺超过10年的供货服务。STM32全系列产品，包括：F4系列基于Cortex-M4内核的高性能DSC（数字信号控制器）；F1、F2系列基于Cortex-M3内核的针对16/32位微控制器应用的产品，以及L1系列超低功耗应用产品；基于Cortex-M0内核的入门级MCU-F0系列，它针对的是8/16位微控制器应用。STM32F0主要特性STM32F0系列是针对成本敏感型应用而设计的，STM32F0基于Cortex-M0内核，沿用现有STM32优秀基因，包含了丰富的产品组合和较佳外设组合满足用户的不同需求，同时充足的制造产能为用户提供有效的保证，力争以亲民的价格，让用户轻松满足项目预算，特点如图1所示。图1 STM32F0特点STM32F0系列具有五大特性。第一个特性，STM32F0系列可以达到最高48MHz/38DMIPS的性能，这得益于DMA映射技术，结合总线矩阵，使STM32F0可以实现闪存中执行代码与DMA数据传输同步操作。第二个特性，STM32F0系列具备出众的低功耗性能。在停止、待机和电池供电模式下都有很好的功耗指标，并同时具有电源电压快速唤醒功能，帮助优化功耗设计。第三个特性，单片机必须要有很丰富的外设。除了内核以外，外设也是一个很重要的部分，STM32F0系列带有更多的外设，包括：1Mbps的I2C接口，可以支持极速模式；SPI接口，可以支持4位~16位数据帧；HDMI 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B类标准，适合于电器类应用；第二，RAM硬件奇偶校验；第三，时钟安全系统 (CSS)，外部时钟失效后，立即切换到内部备用RC时钟源；第四，双看门狗定时器(2x WDG)，监视并确保应用数据完整性。看门狗不受系统时钟影响；最后，循环冗余校验(CRC)，用于内置闪存中内容完整性校验，可与DMA配合使用。STM32F0系列处理具备很好的实时性能，丰富的外设和较大化的集成度，同时也拥有广泛的开发工具和软件。STM32F0的全功能评估板名为STM320518-EVAL，它将所有的外设和GPIO端口引出，以方便用户评测。同时STM32F0探索套件可用于快捷的产品评估和样机制作。相对来说比较简单，它把STLINK也集成在板子上，板子的另外一端就是一个小系统。那么除了这些之外那，关于STM32F0和ARM的生态系统。包括IAR、KEIL等这些以上的都已经可以提供。丰富的软件库，其中包括像标准外设软件库、红外通信软件库、电机控制软件库、CEC软件库等。这些软件库都是免费的，是STM32生态系统中重要的一部分，能够帮助用户节约开发资源，缩短上市时间。STM32F0 产品系列STM32F0的加入使ST的产品扩充到五大系列，300多款芯片，如图3所示。五大系列中有STM32F1主流MCU产品，STM32F2高性能MCU，为超低功耗设计的STM32L1系列，他们针对的是16位/32位微控制器应用市场；高性能DSC产品有STM32F4系列，面对的是32位和DSC数字信号控制应用；STM32F0入门级MCU，他将针对8位，16位微控制器应用。STM32F0产品有32pin、48pin以及64pin设计，Flash大小有16kB、32kB和64kB，共9颗产品，如图4所示。在未来我们还会增加Flash容量到128kB，同时扩充20引脚和100引脚的产品，以满足更多用户的需求。图3 STM32五大产品系列图4 STM32F0产品组合STM32F0目标应用STM32F0将会是电器应用的首选。第一，基于可靠的极速I2C接口设计，可支持高达20mA 驱动、支持高速翻转I/O(在相同频率下比STM32F1快25%)，让控制面板与主控元件之间的通信更稳健、更容易。第二，STM32F0具备先进数字和模拟外设，包括：3个定时器，适用于电磁炉应用；1个电机控制定时器(已推出完整的参考设计)；12通道1&s12位 ADC，适用于使用高效传感器场合。第三，STM32F0遵循行业安全标准，具有针对 EN/IEC 60335-1 Class B优化的自检程序。第四，STM32F0具有先进的系统和外设设计，实时硬件RAM奇偶校验和16位 CRC闪存数据完整性校验设计；双看门狗系统, 内置独立时钟、时钟安全系统设计。综上所述特点，STM32F0是电器应用的较佳选择。另外，STM32F0也是消费电子设计的较好选择。第一是由于STM32F0的优化的通信功能: 具有双时钟模块的CEC支持灵活唤醒和通信同步功能；可以通过优化的硬件执行红外遥控编解码器固件库。第二，STM32F0的双电压域设计使ADC、DAC和比较器使用更加灵活。第三，STM32F0集成了电容触摸感应空制，可以支持最多18个按键，以及滑块、转轮等功能。问答选编问：STM32F0可否取代STM8？答：STM32F0和STM8很多应用是重叠的，但STM32F0暂时没有5V的芯片，并且STM8在小封装/小容量的应用上有明显的价格优势。问：请介绍一下STM32F0与STM32的区别？答：STM32F0和STM32其他系列最主要区别是内核的不同。STM32F0是Coretx-M0的内核，其余是M3和M4的内核而功能外设方面基本兼容。问：请介绍一下M0编译工具链？答：M0的指令集是M3的子集，所有的调试工具，软件代码都和M3系列兼容。 问：STM32F0的CPU内核是什么架构的？答：取指令、取数据都是走内核的系统总线。相对于F2来说是冯诺依曼结构。 问：STM32F0性价比如何？供电电压范围可以是宽电压范围吗？答：STM32F0系列是低功耗低成本系列芯片，工作电压是2.0V~3.6V。问：STM32F系列的option byte 用jlink 能编程吗？怎样使STM32F从bootloader启动？ 答：JLink + JFlash可以直接操作option byte。从Boot0引脚和Boot1选项字节的设置可以选择从bootloader启动。问：请介绍一下STM32F0与STM32F100相比优势在哪里？答：优势有低功耗、低成本、相同的封装提供更多的GPIO以及更先进方便的外设等。问：请问STM32F0的市场定位是什么？ 答：STM32F0的市场定位是入门级MCU，针对8/16bits MCU 市场。问：STM32F0在降低功耗方面有特别的设计吗？ 答：STM32F0与STM32F1系列相比，由于采用了更精简的内核，所以内核会有更低功耗。其他低功耗模式与STM32F1系列一致。问：STM32F103源码可以直接移值到STM32F051上吗？除了倍频要改外，还有其他地方需要改动吗？答：STM32F0代码和STM32F其他系列全兼容，但是STM32F0系列提供了更先进方便的外设和总线架构，具体改动需要参考参考手册和数据手册。问：STM32F0有较少引脚的产品吗？ 答：目前最小封装为32脚，提供27个GPIO。 问：STM32FO的加密特性如何？答：片上闪存有3级读保护，防止专利代码被盗取。问：STM32F0与8位机的区别？答：STM32F0属于32位内核，以8位机的成本，提供了32位机的性能。STM32F0相比8位机，提供了更多更方便的外设。问：STM32F0中的DMA控制器有何特色？答：STM32F0的DMA和F1相同。新特性就是同一个通道上的外设请求可以重映射，避免冲突。问：固件库怎么使用？答：固件库一方面提供完整的应用程序接口用以操作各个底层寄存器。另一方面提供完善的例程代码库，演示了如何调用应用程序接口，以及如何实现各应用。 本文为中电网及《世界电子元器件》杂志版权所有，如转载请务必注明出处。
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