主流32位单片机攻略连载：为什么要学STM32？(1) 单片机, 连载

我是MT

为什么学习STM32？
　　先列举一下大家问得最多的几个问题，然后我们一起由问题切入进行一些讨论。
　　首先问题1：我是单片机好还是直接学STM32好呢？
　　答：1）首先我们谈下目的，你学习的最终目的是能够开发产品或者成为项目经理；而目前市场上的单片机都基本用C语言了，用汇编进行开发的项目已经非常少了
　　2）在硬件接口这个环节上都一样：学51单片机和学STM32都是一样的，主要看其市场上的资料是不是足够充分，都是调用硬件的接口，控制I/O，完成相应的功能

　　3）在软件这个环节上，STM32要强过51单片机：为什么这么说呢？学STM32它自带一个官方的库，而这个库的源代码是开放的；而51单片机却没有，也就说，当你做一个具体项目的时候，用STM32开发项目速度会比用51单片机要轻松快捷，方便，并且BUG也少。
　　4）ST的这个库专门是由ST官方团队打造的，是经过详细认真测试过的，例如：你要做处理器支持USB的U盘功能，对51来说，你可能需要在网上去找这样一个驱动，然后移植到51单片机上，这样的缺点是：移植本身就比较累，比较麻烦，并可能有些代码不一定经过验证了的，很难保证没有BUG；而STM32是官方推荐的库源代码，这些功能早就有了，所以用STM32开发项目做起来非常的轻松，愉快，放心，BUG也少。
　　5）从选型方面考虑：STM32的性价比与单片机相比，虽说单片机很便宜了，一般市场上就5块钱左右，而STM32最便宜的是10元多一点，但是如果比性价比，STM32还是很要强过51单片机很多，为什么呢？因为首先STM32是72MHZ的主频，而51单片机是10多M，随着未来产品功能增多了，要求越来越高，可能51单片机的速度和性能就满足不了需求，而STM32足够强劲的主频，可以延缓这个问题，使得您的产品周期生命得到延长，而且你有其他新需求也可以灵活增加上来，因为STM32完全有能力负担得起。
　　问题2：STM32如何才能快速入门？
　　答：首先就是最好具备基本的电子基础，如果您只有纯软件基础，那就应该打扎实C语言基础，然后弄一块开发板，边学边补充硬件电子方面的知识。
　　因为软件背景去理论的学硬件，那是非常枯燥的事情，而且效果也不一定理想；那么此时你就需要一款比较的板子，板子大与小，功能多与少都不是那么重要，这里最重要的就是要资料丰富，资料丰富，才是最好的；我当时就从同事那里弄了一块STM32神舟系列的板子，大概花了1，2个星期就正式入门了。以下是我摘抄的关于那个板子的一些特点，大家可以看看：
　　特点1：STM32神舟系列的每款开发板都有一个非常详细的几百页的说明手册。有很多爱好者反映，买到的开发板没有手册或手册不全，手册不详细，拿到手后没有什么用，无从下手，那么您可以考虑STM32神舟系列的开发板，其中神舟IV号的手册有将近700多页之多，无论还是从原理还是从代码都是非常值得阅读的资料书籍。

　　特点2：开发板所带的例程代码非常好，易懂和方便移植。很多开发板的代码写得很难阅读，不规范，有的甚至是用寄存器实现的代码，可读性非常差，并且不容易重用到新的实际项目中，而STM32神舟系列的开发板，全部用ST的专用库实现，库代码全部开源，库即是将底层寄存器部分代码全部封装成函数，融入了软件设计的架构理念，想跟踪到硬件实现的驱动底层，就跟进对应的函数即可看到一切原始代码，所以您可以有选择的想看寄存器版本就看寄存器版本，想看函数库版本就有函数库版本，无论对实际项目也好，针对学习也好，两全其美！！！
　　特点3：神舟系列板子因为系列全，所以技术支持以及技术进一步拓展空间大。许多单独的开发板技术支持根本不行，有的就算是技术支持不错，但是你想更深入一步去学习，就很难了；而成一个完整系列的STM32神舟系列是值考虑和选择的，因为该系列包含了103RBT，VCT，VET，ZET，以及107VCT，207，4XX系列等多个系列的开发板，无论你先学难，再拖展知识面，还是怎么样都好，绝对不怕资料少！没资料！！！而且各个系列之间还可以相互借鉴，相互依存，各个设计的高手非常多，大家一起相互交流，产生更多更新碰撞和资料。
　　特点4：硬件资料丰富。硬件资源以及相关资料都比同类开发板要多很多，因为该系列是一个组织在维护和发展，并不是单独的个人爱好所设计的板子，这个组织走在最前沿，不断收集行业内的知识，在神舟系列上进行验证和实现，所以资料也会越来越多。
　　特点5：板子的网络接口特别加强。许多STM32开发板没有考虑到网口这块以及无线2.4G（WIFI）和315M通信的例程，随着嵌入式设备在网络方面日益普及，以太网以及无线网都是嵌入式设备中必不可少的一个环节，就算有的嵌入式设备不需要网口，但是做为提供开发板的设计，不可不考虑加强网口这块的例程，代码，讲解，为各个开发爱好者做一个提前准备和设计，而这些接口神舟系列有已经直接运行的代码以及详细的讲解，大家获得相关资料，相互参考一下。

问题3：为什么是STM32呢？为什么不是ARM9，ARM11呢？
　　答：这里有个误区，很多同学如果就仅仅希望入门嵌入式，那就尽量不要选择ARM9和ARM11，为什么呢？因为诱惑太多了，因为你一旦选择ARM9或 ARM11，那么这个平台就仅仅linux和wince等操作系统内核，驱动，应用，各种协议，硬件原理图，等都有够学一年半载了，没这点时间，你无法完全掌握，所以并不适合入门，周期太长，难度相对来说较大。

　　入门最好选择主频低一点的处理器，一切都是先掌握好原理，弄明白，弄透彻了，一切就都好办！所以单片机中，STM32是目前最最主流的芯片，加上目前 STM32的资料非常的多，所以，最好还是推荐STM32的开发板做为入门级的板子，学会之后，即可自己独立开发出各种产品，STM32官方提供的开源代码库也是非常好用，将底层的各种汇编，管脚定义都封装成了各个功能函数，开发起来非常方便，快捷！
　　20年的嵌入式经验分享学习——来自STM32神舟系列开发板设计师的总结
　　首先，如果你有幸看到这篇文章，千万不要试图在2个小时内阅读完，就算你2个小时阅读完，我相信你也不会理解里面讲解的精华之处，我相信，你应该将此文章，慢慢品尝，这绝对是一篇需要品尝2~3天，再结合自己过往的经验，加上自己的思考，我相信会对你不仅仅是技术能力，甚至包括整体的思维方式都会有一个非常大的提高。
　　结合这篇文章，再结合STM32神舟系列开发板一些学习，可能会更加加深对嵌入式概念的理解。
　　我写这篇文章的目的，是用本人20年的嵌入式经验呈现给大家一副完整的产品，项目开发蓝图，用本人多年经的历总结了一些教训无私的分享给各位，希望各位今后能站在本人的肩膀之上，少走弯路，多为公司，为个人多做贡献，那我的愿望就达到了，也同时希望能看到大家反馈和回复，留个脚印，留下你的见解和智慧，为后人乘凉打点基础，先在这谢谢各位了。
　　那么由此开始我们充满知识的旅程吧，最重要的一点，就是在一个产品或项目的开发过程中，如果没有明确的目标，那么成功将无从谈起，做任何事的第一步必须明确目标。
　　与日常生活中的大多数事务一样，设计一个嵌入式产品的过程也必须从确定目标开始，对生产的产品进行明确定义。对产品进行定义主要是对产品是什么和能有什么功能进行描述，其次是在我们的整个开发过程中，应该要撰写一些开发文档，大概的框架的如下：1）产品需求文档：描述产品的特性
　　2）功能需求文档：描述产品必须具备的功能
　　3）工程说明文档：描述系统实现的方法和满足需求的手段
　　4）硬件说明文档：对有关硬件进行描述
　　5）软件或固件说明文档：描述特定处理器下设计微程序以及固件的方法
　　6）测试说明文档：描述必须测试的项目和验证系统正常运行的方法
　　1.需求定义
　　需求定义用来描述产品的基本功能，对于公司来说，需求一般由该公司的市场销售部门或该公司的主要客户来制定；而对小公司或爱好者，技术人员可以自己负责定义需求，并撰写成文档；对于STM32神舟系列开发板来说，主要就是提供各种接口，为大家开发产品时提供借鉴！
　　通常需求定义是围绕以下几个因素而来：
　　1）系统的用途（定义需要系统实现的各种功能）
　　2）实际输入输出是何种方式实现的（为元器件的选型做参考）
　　3）系统是否需要操作界面（涉及软件层操作系统的选型）
　　其实对小型的嵌入式产品来说，定义需求是非常关键的，因为需求清楚了，就可以避免后续开发过程中出现的诸如随机存储器（RAM）容量不足或所选的CPU速度不能满足处理的需要等一系列问题。
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　　下面举个简单的实际例子，供大家来参考：
　　系统描述：用于从化温泉的水泵换水系统（用STM32神舟III号开发板模拟实现）
　　电源输入：使用来自于变压器的9V~12V直流电
　　水泵功率：375W
　　1）使用单相交流电机，由机械电气进行控制
　　2）如果温泉池处于低水位，则输入开关闭合信号，以禁止水泵继续运行
　　3）用户可以自由设置水泵运行或关闭的时间长度
　　4）除了自动设置控制外，还需要提供一种人工装置来允许维护人员灵活控制水泵进行维修
　　5）水泵开启/关闭/人工干预的时间可以30分钟为单位，在30分钟到23小时的范围内进行调节
　　6）显示设备可以指示水泵的开关状态，剩余时间，以及水泵是否处于人工干预模式
　　7）具备监视低水位的功能，并显示在屏幕上
　　如果需要商用，那么除了上面给出的功能要求外，其设计文档中还要包括电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）认证、安全认证以及使用环境（包括环境温度、湿度、盐雾腐蚀等）等方面的需求。
　　实际上，以上的需求确定之后，接下来就是要考虑选择一款合适的CPU来满足和实现系统的功能，那么我们就要将上述7点用户能够理解的需求转化成我们专业领域的需求，转化如下，大家可以参考一下：
　　a.处理或更新输入输出信号的速率究竟需要多快？
　　解释：目前嵌入式处理器的主频一般都在几十兆到几百兆不等，单片机的主频一般是几十兆，STM32神舟系列开发板的CPU都是72MHZ，有的 ARM9，ARM11处理器可以到几百兆；我们主要看这个产品是否需要对大量数据进行处理，或是否需要对缓冲区进行频繁操作，是否有类似的占用CPU资料的工作要做，这就决定我们要选择一款合适的处理器来让该产品得到最佳的性能。
　　b.是否可使用单片集成电路（专用IC）或FPGA来完成数据处理？
　　解释：如果可以的话，就不一定要选择处理器来做，用这些专业芯片就能替代
　　c.系统是否有大量的用户输入输出操作（如对开关和显示设备进行频繁操作）？
　　解释：如果有的话，要在处理器选型的时候考虑这些因素，选择一款能够满足以上要求的CPU.
　　d.系统与其他外部设备之间需要使用何种接口？
　　解释：这也是需要评估处理器的一个关键问题，选择具备这些接口功能的处理器会方便于我们的电路设计以及软件编程
　　e.设计完成后是否有可能需要进行改动，或在设计过程中系统需求是否可能出现变化？我们的设计是否能适应系统需求的变化？
　　解释：要避免选择的处理器刚好满足当前要求，这样当以后事务要求逐渐提高，处理器性能如果还有一定空间的话，那么就可以重用目前的产品；第二个就是要选择不会即将停产的芯片，很多处理器用得很广乏，可以借鉴的资料也很多，但是很可能这款芯片已经在市场上流行很长时间了，芯片厂商已经推出更新换代的替代品了，如果你选择了这款芯片，很可能1，2年后就买不到这款处理器芯片了，导致不得不重新选择新的处理器，重新设计产品，这样的既耗费时间，金钱，更消耗人力，延误市场的战机。

2.处理器的选择
　　2.1.需要使用的I/O管脚数量
　　多数处理器都是使用内存和外部管脚来控制输入输出设备的，通常处理器都会有内置ROM和RAM的，如果内置的内存就已经满足需要，那么处理器就可以节省产生引用外部存储器信号的引脚，这样处理器可为输入输出提供较多的设备管脚（某些处理器支持外部RAM或ROM的使用，但对外部存储器进行访问时，处理器一般需要占用8条到10条I/O管脚）。
　　还有，有些处理器带有专用的内部定时时钟，这类时钟也需要使用一个端口管脚来实现某些定时功能；某些处理器中还具有漏极输出和高电流输出能力，可以方便的直接驱动继电器或电磁铁线圈，而不再需要额外驱动硬件的支持。
　　当对处理器I/O管脚进行计数时，我们一定要把使用处理器内部功能（如串行接口和定时器等）时限制使用的某些管脚考虑在内。
　　2.2.需要使用的接口数量
　　嵌入式处理器的主要功能是与应用环境中的硬件进行交互操作，这不仅需要外部硬件对接口具有实时处理能力，而且还要求处理器必须以足够快的速度对接口数据进行有效处理。
　　举例来说，STM32神舟系列开发板的CPU是ST公司出品的一款工业级微处理器，它基于CORTEX M3的核心，处理主频可达72MHZ，同时处理器内部配置了USB、SPI、IIC等接口，像STM32神舟IV号的107处理器还支持Ethernet 等输出接口，其目的是更方便的利用这些接口开发出嵌入式产品。
　　需要注意的是，由于许多处理器具有的局限性没有在处理器技术资料中给予足够的说明，因此一定要仔细阅读处理器的指标说明。例如，在阅读资料的过程中发现，该资料可能会说明其串行接口可以在最高波特率下工作，但仔细研究该处理器的指标数据时，可能会发现并非该串口接口的所有操作模式都可以在最大波特率下运行。
　　深入了解并明确接口要求的方法：可以自己动手编写一些程序来对接口进行实际测试，以确认某种处理器是否可以满足应用的要求；因为，确认某个处理器是否可以满足接口要求并非是一件简单的任务。
　　2.3.需要使用的内存容量
　　决定内存容量的大小是嵌入式产品设计过程中的一个基本步骤，如果对所需内存容量估计过高，那么我们就有可能会选择成本较高的解决方案；反之，如果低估了所需内存容量，就有可能因系统需要重新设计而导致项目不能按时完工。
　　a.RAM和ROM的区别：存储器分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种。其中ROM通常用来固化存储一些生产厂家写入的程序或数据，用于启动电脑和控制电脑的工作方式。而RAM则用来存取各种动态的输入输出数据、中间计算结果以及与外部存储器交换的数据和暂存数据。设备断电后，RAM中存储的数据就会丢失。
　　b.随即存储器（RAM）的选择：RAM容量的预测是比较直观的，我们只需把所有变量数目与所有内部缓冲区的容量以及先入先出（FIFO）队列长度和堆栈长度直接相加，就能得到所需RAM容量的总数。
　　如果所需内存容量超出这类处理器的寻址范围，那么只能通过增加外部RAM来满足需求；然而，增加外部RAM的同时将会占用一定数量的I/O管脚来对扩展内存进行寻址，这种扩展往往会影响到处理器来实现应用的初衷。