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性能卓越 快速入門——STM32F4DISCOVERY評測
- [導(dǎo)讀]
- STM32F411EDISCOVERY幫助您探索STM32F4系列，并輕松開發(fā)自己的應(yīng)用。它能使 所有初級和熟練使用者快速起步。
STM32F411EDISCOVERY幫助您探索STM32F4系列，并輕松開發(fā)自己的應(yīng)用。它能使所有初級和熟練使用者快速起步。板卡上集成主芯片STM32F411VET6、調(diào)試工具ST-LINK/V2、陀螺儀、電子羅盤、 ST的數(shù)字麥克風(fēng)MEMS、帶集成D類喇叭驅(qū)動的音頻DAC、OTG micro-AB連接器、 LED和按鈕。
STM32F411 – 100 MHz CPU/125 DMIPS，具有卓越的功率效率，更大的SRAM和新型智能DMA，優(yōu)化了數(shù)據(jù)批處理的功耗(采用批采集模式的動態(tài)效率系列)
STM32F411微控制器屬于STM32 Dynamic Efficiency™系列。這些器件為高性能F4系列的入門產(chǎn)品，提供了動態(tài)功耗(運行模式)和處理性能之間的最佳平衡，同時在3 x 3 mm的小封裝內(nèi)集成了大量的增值特性。
STM32F411 MCU集成Cortex®-M4內(nèi)核(具有浮點單元)，工作頻率為100 MHz，同時還能在運行和停機模式下實現(xiàn)出色的低功耗性能。
STM32F411新的批量數(shù)據(jù)獲取模式(BAM)，對數(shù)據(jù)批處理進行了功耗優(yōu)化，將Dynamic Efficiency提升到了一個新的水平。此BAM可通過通信外設(shè)進行批量數(shù)據(jù)交換，同時器件的其它部分(包括CPU)可處于省電模式。
性能： 在100 MHz頻率下，從Flash存儲器執(zhí)行時，STM32F411能夠提供125 DMIPS/339 CoreMark性能，并且利用意法半導(dǎo)體的ART加速器實現(xiàn)了FLASH零等待狀態(tài)。DSP指令和浮點運算單元擴大了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。
功效： 該系列產(chǎn)品采用意法半導(dǎo)體90 nm工藝和ART加速器，具有動態(tài)功耗調(diào)整功能，能夠在從Flash存儲器執(zhí)行時實現(xiàn)低至100 µA/MHz的電流消耗。停機模式下，功耗低至10 µA。
拆包
剛拿到板子的時候，覺得好熟悉呀，跟STM32F4DISCOVERY神似，但仔細一看還是有很大不同的，主控芯片不同及板載的傳感器有所區(qū)別，STM32F411EDISCOVERY板載多了一個三軸數(shù)字陀螺儀，包裝盒還是沿用ST的傳統(tǒng)，主要介紹這塊板子的性能。
包裝的后面詳細介紹了如何開始使用這塊板子進行開發(fā)，仔細閱讀這些內(nèi)容可以讓小白快速進入實戰(zhàn)開發(fā)階段，相當(dāng)?shù)娜诵曰?/p>
將塑料包裝拆掉之后，板子很清爽，ST探索板都是綠色沉金工藝的，這塊板子也不例外。
由于手上沒有F4探索板系列的板子，只有一塊F7的板子，相比之下F4的板子略顯弱小。
深入解剖
板子帶有ST-LINK/V2原廠仿真器，兩個短路帽讓用戶自由選擇仿真器是接到板載的MCU還是當(dāng)作獨立的仿真器使用。板子引出閑置的io，讓用戶自由發(fā)揮，充分利用資源，一些接了傳感器的引腳也是會用0歐電阻連接，方便用戶對io功能自由擴展。配有idd接口，測試MCU功耗不可或缺的接口!兩個按鍵，一個用戶按鍵，一個復(fù)位鍵，四個用戶led方便測試電子羅盤等傳感器。
三軸數(shù)字陀螺儀用的是st公司自己的傳感器L3GD20，電子羅盤也是自家公司的LSM303DLHC集成了3D數(shù)字加速度器及3D數(shù)字磁感應(yīng)傳感器，由兩塊芯片組成九軸傳感器。
音頻方面采用CS43L22這款低功耗24位立體聲DAC帶有D類音頻功率放大器，及數(shù)字MEMS麥克風(fēng)，音頻輸出用的是3.5耳機插座,板上有個micro USB接口方便用戶開發(fā)USB應(yīng)用。
如上圖這樣就能用作獨立的仿真器了，只需要將GND,SWDIO,SWCLK接到擴展板上，但擴展板要另外接電，這里直接用仿真器上的電源了。記得要把ST-LINK兩個短路帽去掉，仔細想想也知道，一個仿真器接著兩個MCU，它怎么辨別你要仿真哪塊MCU。
從ST官網(wǎng)可以看到STM32F411在F4家族的地位 ，具有卓越的功率效率，更大的SRAM和新型智能DMA，優(yōu)化了數(shù)據(jù)批處理的功耗(采用批采集模式的動態(tài)效率系列)
集成度：STM32F411器件具有高達256至512 KB的Flash存儲器和高達128 KB的SRAM。提供從49到100引腳多種封裝。
• 3路USART，速度高達12.5 Mbit/s，
• 5路SPI(I2S復(fù)用)，速度高達50 Mbit/s，
• 3路I²C，高達1Mbps
• 1x SDIO，頻率高達48MHz，且所有封裝均提供，
• 1個USB 2.0 OTG(全速)，
• 2路全雙工I²S，高達32位/192KHz，
• 3路單工I²S，高達32位/192KHz，
• 速度高達2.4 MSPS的12位ADC，
• 11個頻率高達100 MHz的16和32位定時器
板子后面沒有太多的東西，一個質(zhì)檢的標(biāo)簽，還有一些給用戶自定義配置的焊盤。
上電測試
板載這么多傳感器，初次上電會出現(xiàn)什么炫酷的特效呢?抱著好奇心，找來mini USB數(shù)據(jù)線，接上電腦。
這是自己拍的的小視頻，大家欣賞一下：
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ2MTk4MjYxNg==.html
驚呆了吧，本以為像其他板子一樣，來個呼吸燈的程序，因為這個板子沒有屏幕，只能點個燈了。上電之后很驚喜，炫酷的電燈花樣，按下用戶按鍵之后，使能了電子羅盤，結(jié)合LED燈，當(dāng)板子傾斜一個角度時，對應(yīng)得LED燈將被點亮。
下面來個更加勁爆的：
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ2MTk4NDAwMA==.html
是不是瞬間覺得這塊板子高大上，開發(fā)板可以當(dāng)鼠標(biāo)來用。只需要將micro USB數(shù)據(jù)線連接電腦后，電腦會自動安裝鼠標(biāo)驅(qū)動，然后擺動板子，屏幕中的鼠標(biāo)就會移動，就是方向固定為上、下、左右、斜下，斜上這幾個動作。
例程測試
1、Audio測試
如圖，在F4 Cube固件包找到STM32F411E-Discovery的應(yīng)用，打開Audio源程序包。
選擇自己熟悉的開發(fā)環(huán)境，這里就不一一示范了，選擇MDK開發(fā)環(huán)境了。
打開工程后，編譯后下載。
測試Audio需要準(zhǔn)備一條耳機線，一根OTG轉(zhuǎn)接線，一個U盤，按照圖上所示連接好就可以進行測試了。
用用戶按鍵來切換錄音或者播放錄音的功能，如上圖LED3點亮?xí)r，說明現(xiàn)在處于錄音狀態(tài)，對著數(shù)字MEMS麥克風(fēng)說話就能把聲音錄下來。
再次按下用戶按鍵，功能切換為播放錄音，此時LED6點亮，戴上耳機即能聽到剛剛錄下的聲音了。
查看U盤的內(nèi)容就能發(fā)現(xiàn)一個音頻文件，正是剛剛錄下的聲音。
2、EEPROM測試
如Audio測試一樣，找到應(yīng)用的工程，編譯后下載到板子上。復(fù)位之后觀察LED4的狀態(tài)，假如LED4一直亮著，說明內(nèi)部flash仿真EEPROM成功，假如LED4一直在閃爍，那就說明仿真失敗了(需要等3秒左右才能看到實驗結(jié)果，因為擦除，重寫，校驗數(shù)據(jù)量比較多)。
3、FatFs測試
如Audio測試一樣，找到應(yīng)用的工程，編譯后下載到板子上。如上圖，用OTG轉(zhuǎn)接線將U盤連接板子，復(fù)位后觀察LED4和LED5的狀態(tài)，當(dāng)LED4點亮了，說明應(yīng)用運行正常，倘若是LED5點亮了，那就說明應(yīng)用運行失敗，很大可能是U盤沒連接好或者U盤已經(jīng)損壞。
應(yīng)用運行正常后，將U盤連接電腦，即可看到U盤出現(xiàn)一個STM32的TXT文件，正是通過FatFs文件系統(tǒng)創(chuàng)建的。
自定義測試
1、時鐘準(zhǔn)確性測試
配置STM32F411E-Discovery的定時器做基本定時，1HZ產(chǎn)生一次中斷翻轉(zhuǎn)一次測試IO口的狀態(tài)，即1S翻轉(zhuǎn)一次狀態(tài)。用示波器看還是相當(dāng)理想的，跟采用外部晶振有很大關(guān)系。
配置成1KHz時，時間準(zhǔn)確性也還是非常準(zhǔn)確的。
當(dāng)配置成1MHz時，即1us產(chǎn)生一次中斷，出現(xiàn)0.1級別的誤差，效果還是很不錯的，假如采用MCU內(nèi)部來提供系統(tǒng)時鐘肯定遠遠達不到這種效果。
2、功耗測試
一款板子測試，怎么能夠缺少功耗測試。讓我們來測測官方介紹這塊
正常工作狀態(tài)下的功耗
Sleep Mode模式，系統(tǒng)主頻為100MHz,指令和數(shù)據(jù)專用通道處于開啟狀態(tài)，代碼運行在內(nèi)部flash中，全部外設(shè)關(guān)閉，系統(tǒng)由外部中斷喚醒。
STOP Mode模式，RTC時鐘有內(nèi)部低速晶振提供，flash處于超低功耗狀態(tài)，官方自稱停機模式下功耗低至10uA,這里測得與官方有所不同。
STANDBY Mode模式，后備SRAM和RTC處于關(guān)閉狀態(tài)，看門狗關(guān)閉，內(nèi)部低速晶振關(guān)閉。功耗降低得相當(dāng)牛，低至2.12uA，性能扛扛的。
STANDBY Mode with RTC clocked by LSI模式，開啟了RTC，由低速晶振提供時鐘？撮T狗處于關(guān)閉狀態(tài)，后備SRAM關(guān)閉。
STANDBY Mode with RTC clocked by LSI and BKPSRAM模式，開啟了RTC，由低速晶振提供時鐘？撮T狗處于關(guān)閉狀態(tài)，后備SRAM開啟。
小結(jié)
功能強大的一塊探索板，不僅可玩性高，性價比也是相當(dāng)高，功耗方面也表現(xiàn)得非常出色，讓動態(tài)功耗和處理性能之間處在最佳平衡狀態(tài)。更大的SRAM和新型智能DMA，優(yōu)化了數(shù)據(jù)批處理的功耗，讓這STM32F411E在大數(shù)據(jù)處理并對功耗有要求的應(yīng)用中凸顯其卓越性能。
相關(guān)資料
ST-LINK/V2驅(qū)動：鏈接：http://pan.baidu.com/s/1skvHSIT 密碼：b894
MDK V5.17 : 鏈接：http://pan.baidu.com/s/1bojtiNl 密碼：h1sp
STM32F411E-Discovery 原理圖 : 鏈接：http://pan.baidu.com/s/1c0RGnUK 密碼：3ska
STM32F4系列固件庫：鏈接：http://pan.baidu.com/s/1dDTGbW9 密碼：hl7e
在 STM32Cube 上開發(fā) FatFs 相關(guān)應(yīng)用文檔：鏈接：http://pan.baidu.com/s/1sjYHqu5 密碼：0kds
STM32F411xE數(shù)據(jù)手冊：鏈接：http://pan.baidu.com/s/1skd0XnZ 密碼：qc8f
STM32F41xxx參考手冊：鏈接：http://pan.baidu.com/s/1gejQRVt 密碼：x37b
STM32F411E Discovery入門手冊：鏈接：http://pan.baidu.com/s/1hro8ETQ 密碼：8ux0
STM32F40xxx和STM32F41xxxFlash編程手冊：鏈接：http://pan.baidu.com/s/1eRbf7ai 密碼：ulpl
STM32F40xSTM32F41x 微控制器中的 EEPROM 仿真：鏈接：http://pan.baidu.com/s/1qXpEjZu 密碼：0bt7
Discovery kit with STM32F411VE MCU：鏈接：http://pan.baidu.com/s/1jHk0LwU 密碼：dkwz
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