Прежде всего давайте дадим определение микроконтроллеру.
Микроконтроллер – это микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. От английского слова control – управлять. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.
Центральным узлом микроконтроллера является процессор, предназначенный для выполнения машинных команд, называемый также ядром.
Основными параметрами ядра является его разрядность, которая для микроконтроллеров STM32 составляет 32 бита, и допустимая тактовая частота его работы.
Помимо ядра микроконтроллер, как правило, содержит внутри себя систему тактирования, систему памяти, включающую Flash память программ и оперативную память данных, и набор периферийных модулей, которые предназначены для получения информации и формирования сигналов управления. К периферийным модулям относятся, например, таймеры, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, контроллеры прямого доступа к памяти, компараторы, интерфейсы связи.
Использование одной микросхемы, вместо целого набора, как в случае обычных процессоров, применяемых в персональных компьютерах, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микроконтроллеров.
Хотя производительность микроконтроллеров в ряде случаев оказывается ниже, чем производительность центральных процессоров персональных компьютеров.
Микроконтроллеры STM32 выпускаются компанией ST и построены на ядре ARM Cortex, которое на текущий момент занимает лидирующие позиции на рынке микроконтроллеров.
Для начала работы и изучения любого микроконтроллера разработчику необходимо 3 инструмента
- программная среда разработки
- программатор-отладчик
- и оценочная плата, содержащая требуемый микроконтроллер.
В качестве отладочной платы мы будем использовать плату STM32F3Discovery.
В ней установлен микроконтроллер STM32F303VCT6, который имеет
- 256 килобайт Flash-памяти программ,
- 48 килобайт памяти данных
- и полный набор разнообразной периферии
.
Периферийные модули будут более подробно рассмотрены в следующих уроках курса.
Как и все платы семейства Discovery, STM32F3Discovery содержит на своем борту программатор-отладчик ST-link, который предназначен для загрузки программы в микроконтроллер.
Программатор ST-link этой отладочной платы может также использоваться для загрузки программного кода в другие внешние устройства, содержащие микроконтроллеры семейства STM32. Для этого потребуется использовать подключение к соответствующему разъему.
Подключение программатора ST-link к персональному компьютеру осуществляется с помощью mini-USB кабеля, который в комплект, к сожалению, не входит.
На отладочной плате помимо микроконтроллера и программатора установлены 3-осевой цифровой гироскоп, а также акселерометр с компасом. К
роме того, имеется 8 светодиодов и 2 кнопки – кнопка пользователя и кнопка «Сброс».
А также пользовательский разъем USB.
Таким образом, для начала работы из аппаратных средств нам понадобится
- персональный компьютер,
- отладочная плата STM32F3Discovery
- и mini-USB кабель.
Отладочную плату можно купить, например, на Aliexpresse, задав ее название в поисковой строке или перейдя по ссылке.
Aliexpress – это торговая площадка Китая, на которой можно купить разные полезные мелочи, и в большинстве случаев стоимость международной доставки уже включена в цену товара.
Для микроконтроллеров с ARM-архитектурой существует достаточно широкий выбор программных средств. Наиболее популярными из них являются
- IAR,
- Keil,
- Raisonance,
- Atollic,
- Open Source.
В качестве среды разработки я рекомендую использовать среду IAR, потому что это наиболее универсальная среда, она является бесплатной при условии ограничения объема программного кода или ограничения времени ее использования. Думаю, нам лучше подойдет первый вариант. И, кроме того, среда разработки IAR может использоваться с микроконтроллерами различных производителей и различных семейств. То есть ознакомившись с работой этой среды, можно легко переходить от одного типа микроконтроллеров к другому.
Программная среда IAR представляет собой также внутрисхемный отладчик, то есть позволяет загрузить код программы в отладочную плату и в реальном времени наблюдать за его выполнением. При этом поддерживаются точки останова, пошаговое выполнение, и в процессе выполнения программы можно проанализировать состояние переменных и служебных регистров.
Об установке программных средств, а также настройке проекта и загрузке программы в отладочную плату мы поговорим на следующих уроках.
