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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Microcontroladores STM32 y placas de depuración para ellos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnologías de radioaficionados Durante muchos años, los radioaficionados utilizan microcontroladores de ocho bits de las familias PIC y AVR. Son populares debido a su bajo precio, documentación detallada, facilidad de programación y facilidad de instalación. Sin embargo, muy a menudo hay casos en los que la potencia de dicho microcontrolador no es suficiente para resolver el problema. El ejemplo más simple es un frecuencímetro o generador de señales en un microcontrolador, donde la frecuencia máxima medida o generada depende directamente de la velocidad de procesamiento o salida de información. Además de la velocidad, los microcontroladores de ocho bits tienen otras limitaciones, por ejemplo, muchos modelos AVR tienen un solo puerto serie de hardware, lo que no permite recibir información de un dispositivo externo y enviar simultáneamente los resultados de su procesamiento al consumidor. Por no hablar de cosas tan "banales" como mostrar información en un indicador gráfico, lo que requiere grandes recursos tanto de velocidad como de memoria. Después de analizar una serie de limitaciones de este tipo, al autor se le ocurrió la idea de cambiar a microcontroladores de la familia STM32. Por ejemplo, considere dos microcontroladores de la misma categoría de precio: STM32F103C6 y ATmega328P. Tabla 1
Sus parámetros comparativos se dan en la tabla. 1. Los resultados de la comparación son incluso algo sorprendentes. Un microcontrolador de 32 bits no sólo es más potente que uno de ocho bits en casi todos los aspectos, sino que también es más económico. Por supuesto, soldar un microcontrolador con un paso de clavija de 0,5 mm en casa no es tan fácil. Afortunadamente, en la mayoría de los casos esto no es necesario: existen en el mercado muchos tipos de placas de desarrollo con microcontroladores de la familia STM32, suficientes para diversas aplicaciones. Veámoslos con más detalle. STM32F4-DESCUBRIMIENTO Esta placa (que se muestra en la Fig. 1) es quizás la más conveniente para los principiantes que estudian microcontroladores STM. En primer lugar, tiene un gran conjunto de periféricos. Además del microcontrolador, la placa contiene un acelerómetro microelectromecánico, un micrófono, un DAC de audio, dos conectores USB, un botón y cuatro LED.
Los pines del microcontrolador se colocan en almohadillas de contacto para montar conectores de pines en los bordes izquierdo y derecho de la placa, lo que facilita conectarles todos los dispositivos externos necesarios. El microcontrolador STM32F407VGT6 instalado en la placa tiene muy buenos parámetros: 1 MB de memoria FLASH, 192 KB de RAM y una frecuencia de reloj de 168 MHz. Finalmente, la placa está equipada con un depurador ST-LINK/V2 incorporado, que se puede utilizar para depurar programas no solo en el microcontrolador de la placa, sino también en microcontroladores de la misma familia ubicados en otras placas. El cambio a ellos se realiza mediante un puente extraíble y el conector SWD. El precio del tablero es de unos 800 rublos, lo que puede considerarse bastante aceptable. Placa de desarrollo STM32F103RBT6 La siguiente opción interesante es una placa de desarrollo con un microcontrolador STM32F103RBT6 (Fig. 2).
Es algo más débil que el instalado en la placa anterior: frecuencia de reloj de 72 MHz, 128 KB de memoria FLASH y 20 KB de RAM, pero los dispositivos periféricos son muy interesantes. Hay una pantalla táctil TFT con una resolución de 320x240 píxeles y una diagonal de 2.8', un puerto USB incorporado para intercambiar información con una computadora, una ranura para una tarjeta de memoria SD, un reloj de cuarzo de 32768 Hz, un compartimento para un batería de reloj en tiempo real y un conector ST-LINK para depuración de programas. El precio de esta placa también ronda los 800 rublos, pero cabe señalar que no tiene depurador incorporado. Para descargar programas, debe comprar un depurador ST-LINK por separado o utilizar la placa STM32F4-DISCOVERY mencionada anteriormente. arce mini Llama la atención el parecido externo de esta placa (Fig. 3) con los conocidos módulos Arduino. Y esto no es una coincidencia.
La placa Maple Mini fue diseñada como reemplazo del Arduino Nano. El lenguaje de programación y el entorno de desarrollo de la familia de microcontroladores AVR instalados en Arduino se han adaptado a la familia STM. Vaya a http://leaflabs.com/docs/maple-q uickstart.html para obtener información detallada sobre el lenguaje de programación y el entorno de desarrollo Maple IDE. La placa de desarrollo cuenta con un microcontrolador STM32F103CBT6 funcionando a 72 MHz, 128 KB de memoria FLASH y 20 KB de RAM, que sin duda es más que cualquier módulo Arduino. Y es una ventaja aún mayor que el entorno de desarrollo se haya mantenido prácticamente sin cambios. Por otra parte, observamos que a pesar de su tamaño miniatura, Maple Mini ofrece una gran variedad de periféricos: 34 líneas de E/S, dos canales de interfaz SPI y dos I2C, tres puertos serie. Esto permite que se utilice con éxito en diversos desarrollos de aficionados. Gracias a su pequeño tamaño, Maple Mini se puede integrar directamente en el dispositivo que se está desarrollando. La placa Maple Mini original se puede comprar por 35 dólares en la web de sus desarrolladores. El envío costará otros $5. Una copia del tablero fabricada en China costará la mitad. Software Existen varias opciones de entornos de desarrollo que se pueden utilizar para preparar programas para microcontroladores de la familia STM32: - comerciales IAR Embedded Workbench, AtollicTrueSTUDIO, Keil, etc. Estos productos con todas las funciones son bastante caros, con un precio de licencia a partir de 1000 euros, pero también existen versiones de demostración gratuitas con una limitación en el volumen del programa que se está desarrollando; La mayoría de los proyectos simples son suficientes; - Eclipse gratuito con el compilador ARM-GCC requiere una configuración no trivial del compilador antes de su uso. La única ventaja hoy es la posibilidad de trabajar no sólo en Windows, sino también en Linux; - CooCox IDE (CoIDE) gratuito basado en el mismo editor de Eclipse. Carga y depura programas a través de ST-LINK. A diferencia de la opción anterior, CoIDE no requiere ninguna configuración especial y funciona inmediatamente después de la instalación. Esta opción es la más conveniente y vale la pena utilizarla. Usemos CooCox IDE para crear un programa de ejemplo para la placa STM32F4-DISCOVERY que implemente el clásico parpadeo del LED del primer programa para cualquier microcontrolador. Hay cuatro LED en la placa STM32F4-DIS-COVERY, están conectados a los pines PD12-PD15 del microcontrolador. Hagamos que parpadeen alternativamente. Paso 1. Lanzamos el entorno de desarrollo CoIDE y creamos un proyecto. De la lista desplegable que se muestra en la Fig. 4, seleccione el microcontrolador STM32F407VG.
Paso 2. Como se muestra en la Fig. 5, seleccione los componentes que se utilizarán en el proyecto. Los principales son GPIO (entrada-salida), C Library (funciones básicas del lenguaje C) y M4 Core (funciones centrales del procesador). Cuando activa un componente, CoIDE copia automáticamente los archivos necesarios a la carpeta del proyecto, lo cual es muy conveniente.
Paso 3. Ingresar texto del programa. Es bastante breve y se muestra en la tabla. 2.
Como puedes ver, todo es simple y obvio. Aquellos que hayan escrito programas para microcontroladores AVR probablemente verán diseños familiares: inicialización de puertos que indican la dirección (entrada o salida), el bucle principal en el que se realizan las acciones necesarias. En general, la sintaxis del programa corresponde totalmente al lenguaje C, para el cual hay literatura más que suficiente. También hay muchos artículos sobre programación para STM32 en Internet. Se suministran muchos ejemplos con la placa de desarrollo y también se pueden utilizar como muestras. Después de ingresar el texto del programa haciendo clic en el botón de pantalla "Descargar a flash", se descarga al microcontrolador. Los LED del tablero comienzan a parpadear. Por separado, vale la pena señalar las capacidades de depuración: se puede establecer un punto de interrupción en cualquier parte del programa, puede ejecutar el programa paso a paso, viendo los valores de las variables. Por supuesto, este ejemplo no es ideal. Por ejemplo, puede utilizar interrupciones del temporizador para controlar el parpadeo de los LED, lo que libera el bucle del programa principal para otras tareas. Quienes lo deseen pueden resolverlo por su cuenta. Conclusión En general, tras el primer contacto, los microcontroladores de la familia STM32 dejaron una impresión muy agradable. Todo resultó no ser tan complicado, y la conveniencia del entorno de desarrollo, el proceso de depuración y una gran cantidad de funciones estándar incluso recordaron un poco la transición de MS DOS a Windows: los puntos generales parecen ser los mismos, pero todo es mucho más conveniente y funcional. Pero la principal desventaja de esta familia para los desarrollos amateur sigue siendo el tamaño demasiado pequeño de las conclusiones. Diseñar y soldar una placa con un paso de clavija de 0,5 mm en casa es una tarea nada trivial. Pero a los precios actuales, las placas de depuración con microcontroladores ya montados son bastante accesibles para todos los radioaficionados. ¿Vale la pena convertir todo a STM y arquitectura de 32 bits? Por supuesto que no. Hay tareas para las que ATtiny es suficiente. Pero, por ejemplo, para analizar el espectro en un receptor SDR casero o recibir y transmitir grandes cantidades de información a través de una red, es mucho más eficaz utilizar inmediatamente un microcontrolador potente para no encontrarse con falta de memoria o rendimiento al mejorando el dispositivo. Autor: D. Elyuseev
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