1. Введение в ассортимент микроконтроллеров STM32

В данной главе дается краткое введение в весь ассортимент STM32. Ее цель – познакомить читателя с этим довольно сложным семейством микроконтроллеров, разделенным более чем на 10 отдельных подсемейств. Они разделяют набор характеристик и предоставляют функции, характерные для представленных серий. Кроме того, представлено краткое введение в архитектуру Cortex-M. Далеко не желая быть полным справочником ни для архитектуры Cortex-M, ни для микроконтроллеров STM32, данная глава нацелена на то, чтобы помочь читателям выбрать микроконтроллер, наилучшим образом соответствующий их потребностям при разработке, учитывая, что на выбор предлагается более 500 микроконтроллеров, и нелегко решить, какой из них отвечает всем требованиям.

1.1. Введение в процессоры на базе ARM

Под термином ARM в настоящее время мы понимаем как множество семейств архитек-

тур с сокращенным набором команд (Reduced Instruction Set Computing, RISC), так и не-

сколько семейств готовых ядер, являющихся строительными блоками (отсюда и термин ядро) процессоров, представленных многими производителями интегральных схем. При работе с процессорами на базе ARM может возникнуть много путаницы из-за того, что существует много разных версий архитектуры ARM (ARMv6, ARMv6-M, ARMv7-M, ARMv7-A и т. д.) и многих архитектур ядра, которые в свою очередь основаны на версии архитектуры ARM. Для ясности, например, процессор на базе ядра Cortex-M4 разработан на архитектуре ARMv7-M.

Архитектура ARM представляет собой совокупность спецификаций, касающихся системы команд, модели выполнения, организации и распределения памяти, тактовых циклов на команду и т. д. Эти спецификации точно описывают машину, которая будет реализовывать указанную архитектуру. Если ваш компилятор способен генерировать ассемблерные инструкции для данной архитектуры, он может генерировать машинный код для всех тех реальных машин (то есть процессоров), реализующих эту архитектуру.

Cortex-M – это семейство физических ядер, предназначенных для дальнейшей интеграции с полупроводниковыми устройствами, определяемыми производителем, для формирования готового микроконтроллера. Принцип работы ядра определяется не только соответствующей архитектурой ARM (например, ARMv7-M), но и встроенными периферийными устройствами, а также аппаратными возможностями, заложенными производителем интегральных схем. Например, архитектура ядра Cortex-M4 разработана для поддержки операций доступа к битовым данным в двух определенных областях памяти с использованием функции, называемой битовыми лентами (bit-banding), но при фактической реализации такая функция добавляется или не добавляется. STM32F4 – это семейство микроконтроллеров на базе ядра Cortex-M4, которое реализует технологию битовых лент. На рисунке 1 четко показана связь между микроконтроллером на базе

Cortex-M3 и его ядром Cortex-M3.