【導(dǎo)讀】andTaiwan.b.STultra-low-powerARM®Cortex?-M3microcon

　　

【正文】 STM32F103VE STM32F103ZE STM32型號(hào)的說明 ： 以 STM32F103RBT6這個(gè)型號(hào)的芯片為例，該型號(hào)的組成為 7個(gè)部分，其命名規(guī)則如下： （ 1） STM32： STM32 代表 ARM CortexM3內(nèi)核的 32位微控制器。 （ 2） F： F代表芯片子系列。 （ 3） 103： 103代表增強(qiáng)型系列。 （ 4） R： R這一項(xiàng)代表引腳數(shù)，其中 T代表 36腳， C代表 48腳， R代表 64腳， V代表100腳， Z代表 144腳。 （ 5） B： B 這一項(xiàng)代表內(nèi)嵌 Flash容量，其中 6 代表 32K字節(jié) Flash， 8代表 64K 字節(jié)Flash， B代表 128K 字節(jié) Flash， C代表 256K 字節(jié) Flash， D代表 384K 字節(jié) Flash， E代表512K字節(jié) Flash。 （ 6） T： T這一項(xiàng)代表封裝，其中 H代表 BGA 封裝， T 代表 LQFP封裝， U代表 VFQFPN封裝。 （ 7） 6： 6這一項(xiàng)代表工作溫度范圍，其中 6代表 40—— 85℃ ， 7代表 40—— 105℃ 。 (五 )STM32F103 性能特點(diǎn) 特點(diǎn) 內(nèi)核： ARM32 位 CortexM3 CPU，最高工作頻率 72MHz， 。單周期乘法和硬件除法。 存儲(chǔ)器：片上集成 32512KB的 Flash存儲(chǔ)器。 664KB的 SRAM存儲(chǔ)器。 時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理： 的電源供電和 I/O 接口的驅(qū)動(dòng)電壓。 POR、 PDR和可編程的電壓探測(cè)器（ PVD）。 416MHz的晶振。內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的 8MHz RC振蕩電路。內(nèi)部 40 kHz的 RC振蕩電路。用于 CPU時(shí)鐘的 PLL。帶校準(zhǔn)用于 RTC的 32kHz的晶振。 低功耗： 3種低功耗模式：休眠，停止，待機(jī)模式。為 RTC和備份寄存器供電的 VBAT。 調(diào)試模式：串行調(diào)試（ SWD）和 JTAG接口。 10 DMA： 12通道 DMA控制器。支持的外設(shè)：定時(shí)器， ADC， DAC， SPI， IIC和 USART。 2個(gè) 12 位的 us級(jí)的 A/D 轉(zhuǎn)換器（ 16通道）： A/D測(cè)量范圍： V。雙采樣和保持能力。片上集成一個(gè)溫度傳感器。 2通道 12位 D/A轉(zhuǎn)換器： STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE 獨(dú)有。 最多高達(dá) 112個(gè)的快速 I/O端口：根據(jù)型號(hào)的不同，有 26， 37， 51， 80，和 112的I/O 端口，所有的端口都可以映射到 16 個(gè)外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以接受 5V以內(nèi)的輸入。 最多多達(dá) 11個(gè)定時(shí)器： 4個(gè) 16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有 4個(gè) IC/OC/PWM或者脈沖計(jì)數(shù)器。 2個(gè) 16位的 6通道高級(jí)控制定時(shí)器：最多 6個(gè)通道可用于 PWM輸出。 2個(gè)看門狗定時(shí)器（獨(dú)立看門狗和窗口看門狗）。 Systick定時(shí)器： 24位倒計(jì)數(shù)器。 2個(gè) 16位基本定時(shí)器用于驅(qū)動(dòng) DAC。 1 最多多達(dá) 13個(gè)通信接口： 2個(gè) IIC接口（ SMBus/PMBus）。 5個(gè) USART接口（ ISO7816接口， LIN， IrDA兼容，調(diào)試控制）。 3個(gè) SPI接口（ 18 Mbit/s），兩個(gè)和 IIS復(fù)用。 CAN接口（ ）。 USB 。 SDIO接口。 1 ECOPACK封裝： STM32F103xx系列微控制器采用 ECOPACK封裝形式。 系統(tǒng)作用 集成嵌入式 Flash和 SRAM存儲(chǔ)器的 ARM CortexM3內(nèi)核。和 8/16位設(shè)備相比， ARM CortexM3 32位 RISC 處理器提供了更高的代碼效率。 STM32F103xx 微控制器帶有一個(gè)嵌入式的 ARM核，所以可以兼容所有的 ARM工具和軟件。 嵌入式 Flash存儲(chǔ)器和 RAM存儲(chǔ)器：內(nèi)置多達(dá) 512KB的嵌入式 Flash，可用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。多達(dá) 64KB的嵌入式 SRAM可以以 CPU的時(shí)鐘速度進(jìn)行讀寫（不待等待狀態(tài)）。 可變靜態(tài)存儲(chǔ)器（ FSMC）： FSMC 嵌入在 STM32F103xC， STM32F103xD， STM32F103xE中，帶有 4個(gè)片選，支持四種模式： Flash， RAM， PSRAM， NOR和 NAND。 3個(gè) FSMC中斷線經(jīng)過 OR后連接到 NVIC。沒有讀 /寫 FIFO，除 PCCARD之外，代碼都是從外部存儲(chǔ)器執(zhí)行，不支持 Boot，目標(biāo)頻率等于 SYSCLK/2，所以當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘是 72MHz時(shí)，外部訪問按照 36MHz進(jìn)行。 嵌套矢量中斷控制器（ NVIC）：可以處理 43 個(gè)可屏蔽中斷通道（不包括 CortexM3的 16根中斷線），提供 16個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。緊密耦合的 NVIC實(shí)現(xiàn)了更低的中斷處理延 遲，直接向內(nèi)核傳遞中斷入口向量表地址，緊密耦合的 NVIC內(nèi)核接口，允許中斷提前處理，對(duì)后到的更高優(yōu)先級(jí)的中斷進(jìn)行處理，支持尾鏈，自動(dòng)保存處理器狀態(tài)，中斷入口在中斷退出時(shí)自動(dòng)恢復(fù)，不需要指令干預(yù)。 11 外部中斷 /事件控制器（ EXTI）：外部中斷 /事件控制器由用于 19 條產(chǎn)生中斷 /事件請(qǐng)求的邊沿探測(cè)器線組成。每條線可以被單獨(dú)配置用于選擇觸發(fā)事件（上升沿，下降沿，或者兩者都可以），也可以被單獨(dú)屏蔽。有一個(gè)掛起寄存器來維護(hù)中斷請(qǐng)求的狀態(tài)。當(dāng)外部線上出現(xiàn)長(zhǎng)度超過內(nèi)部 APB2時(shí)鐘周期的脈沖時(shí)， EXTI 能夠探測(cè)到。多達(dá) 112個(gè) GPIO 連接到16個(gè)外部中斷線。 時(shí)鐘和啟動(dòng)：在啟動(dòng)的時(shí)候還是要進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘選擇，但復(fù)位的時(shí)候內(nèi)部 8MHz 的晶振被選用作 CPU時(shí)鐘?？梢赃x擇一個(gè)外部的 416MHz的時(shí)鐘，并且會(huì)被監(jiān)視來判定是否成功。在這期間，控制器被禁止并且軟件中斷管理也隨后被禁止。同時(shí)，如果有需要（例如碰到一個(gè)間接使用的晶振失?。?PLL 時(shí)鐘的中斷管理完全可用。多個(gè)預(yù)比較器可以用于配置AHB頻率，包括高速 APB(PB2)和低速 APB（ APB1），高速 APB最高的頻率為 72MHz，低速 APB最高的頻率為 36MHz。 Boot模 式：在啟動(dòng)的時(shí)候， Boot引腳被用來在 3種 Boot選項(xiàng)種選擇一種：從用戶Flash 導(dǎo)入，從系統(tǒng)存儲(chǔ)器導(dǎo)入，從 SRAM導(dǎo)入。 Boot導(dǎo)入程序位于系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用于通過USART1重新對(duì) Flash存儲(chǔ)器編程。 電源供電方案： VDD ，電壓范圍為 ，外部電源通過 VDD引腳提供，用于I/O 和內(nèi)部調(diào)壓器。 VSSA 和 VDDA，電壓范圍為 ，外部模擬電壓輸入，用于 ADC，復(fù)位模塊， RC和 PLL，在 VDD范圍之內(nèi)（ ADC 被限制在 ）， VSSA和 VDDA必須相應(yīng)連接到 VSS和 VDD。 VBAT，電壓范圍為 ，當(dāng) VDD無效時(shí)為 RTC，外部 32KHz晶振和備份寄存器供電（通過電源切換實(shí)現(xiàn)）。 電源管理：設(shè)備有一個(gè)完整的上電復(fù)位（ POR）和掉電復(fù)位（ PDR）電路。這條電路一直有效，用于確保從 2V啟動(dòng)或者掉到 2V的時(shí)候進(jìn)行一些必要的操作。當(dāng) VDD低于一個(gè)特定的下限 VPOR/PDR時(shí)，不需要外部復(fù)位電路，設(shè)備也可以保持在復(fù)位模式。設(shè)備特有一個(gè)嵌入的可編程電壓探測(cè)器（ PVD）， PVD 用于檢測(cè) VDD，并且和 VPVD 限值比較，當(dāng) VDD 低于VPVD或者 VDD大于 VPVD時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷。中斷 服務(wù)程序可以產(chǎn)生一個(gè)警告信息或者將 MCU置為一個(gè)安全狀態(tài)。 PVD由軟件使能。 電壓調(diào)節(jié)：調(diào)壓器有 3種運(yùn)行模式：主（ MR），低功耗（ LPR）和掉電。 MR用在傳統(tǒng)意義上的調(diào)節(jié)模式（運(yùn)行模式）， LPR 用在停止模式，掉電用在待機(jī)模式：調(diào)壓器輸出為高阻，核心電路掉電，包括零消耗（寄存器和 SRAM的內(nèi)容不會(huì)丟失）。 1低功耗模式： STM32F103xx 支持 3種低功耗模式，從而在低功耗，短啟動(dòng)時(shí)間和可用喚醒源之間達(dá)到一個(gè)最好的平衡點(diǎn)。休眠模式：只有 CPU停止工作，所有外設(shè)繼續(xù)運(yùn)行， 12 在中斷 /事件發(fā)生時(shí)喚醒 CPU； 停止模式：允許以最小的功耗來保持 SRAM和寄存器的內(nèi)容。， PLL， HSI和 HSE RC振蕩器被禁能，調(diào)壓器也被置為正?；蛘叩凸哪Ｊ健ＴO(shè)備可以通過外部中斷線從停止模式喚醒。外部中斷源可以使 16 個(gè)外部中斷線之一， PVD 輸出或者 TRC 警告。待機(jī)模式：追求最少的功耗，內(nèi)部調(diào)壓器被關(guān)閉，這樣 區(qū)域斷電。 PLL,HSI 和 HSE RC 振蕩器也被關(guān)閉。在進(jìn)入待機(jī)模式之后，除了備份寄存器和待機(jī)電路， SRAM 和寄存器的內(nèi)容也會(huì)丟失。當(dāng)外部復(fù)位（ NRST引腳）， IWDG 復(fù)位， WKUP 引腳出現(xiàn)上升沿 或者 TRC 警告發(fā)生時(shí)，設(shè)備退出待機(jī)模式。進(jìn)入停止模式或者待機(jī)模式時(shí)，TRC,IWDG和相關(guān)的時(shí)鐘源不會(huì)停止 。 (六 )架構(gòu)優(yōu)勢(shì) 除新增的功能強(qiáng)化型外設(shè)接口外， STM32互連系列還提供與其它 STM32微控制器相同的標(biāo)準(zhǔn)接口，這種外設(shè)共用性提升了整個(gè)產(chǎn)品家族的應(yīng)用靈活性，使開發(fā)人員可以在多個(gè)設(shè)計(jì)中重復(fù)使用同一個(gè)軟件。新 STM32的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)包括 10個(gè)定時(shí)器、兩個(gè) 12位 1Msample/s 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (交錯(cuò)模式下 2Msample/s)、兩個(gè) 12 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器、兩個(gè) I2C 接口、五個(gè) USART接口和三個(gè) SPI端口。新 產(chǎn)品外設(shè)共有 12 條 DMA通道 ，還有一個(gè) CRC計(jì)算單元，像其它 STM32微控制器一樣，支持 96位唯一標(biāo)識(shí)碼。 新系列微控制器還沿續(xù)了 STM32產(chǎn)品家族的低電壓和節(jié)能兩大優(yōu)點(diǎn)。 作電壓范圍兼容主流的電池技術(shù)，如鋰電池和鎳氫電池，封裝還設(shè)有一個(gè)電池工作模式專用引腳 Vbat。以 72MHz頻率從閃存執(zhí)行代碼，僅消耗 27mA電流。低功耗模式共有四種，可將電流消耗降 至兩微安。從低功耗模式 快速啟動(dòng) 也同樣節(jié)省電能；啟動(dòng)電路使用 STM32內(nèi)部生成的 8MHz信號(hào)，將微控制器從停止模式喚醒用時(shí)小于 6微秒。 二、 消防機(jī)器人 簡(jiǎn)介 消防機(jī)器人作為 特種機(jī)器人 的一種，在滅火和搶險(xiǎn)救援中愈加發(fā)揮舉足輕重的作用。各種大型石油 化工企業(yè)、隧道、地鐵等不斷增多，油品燃?xì)?、毒氣泄漏爆炸、隧道、地鐵坍塌等災(zāi)害隱患不斷增加。消防機(jī)器人能代替消防救援人員進(jìn)入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險(xiǎn) 災(zāi)害 事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋。 (一)簡(jiǎn)介 消防機(jī)器人作為特種消防設(shè)備可代替消防隊(duì)員接近火場(chǎng)實(shí)施有效的滅火救援、化學(xué)檢驗(yàn)和火場(chǎng)偵察。它的應(yīng)用將提高消防部隊(duì)撲滅特大惡性火災(zāi)的實(shí)戰(zhàn)能力，對(duì)減少國(guó)家財(cái)產(chǎn)損 13 失和滅火救援人員的傷 亡將產(chǎn)生重要的作用。 (二 )背景介紹 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑和企業(yè)生產(chǎn)的特殊性，導(dǎo)致化學(xué)危險(xiǎn)品和 放射性物質(zhì)泄漏以及燃燒、爆炸、坍塌的事故隱患增加，事故發(fā)生的概率也相應(yīng)提高。 一旦發(fā)生災(zāi)害事故，消防員面對(duì)高溫、黑暗、有毒和濃煙等危害環(huán)境時(shí)，若沒有相應(yīng)的設(shè)備貿(mào)然沖進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)，不僅不能完成任務(wù)，還會(huì)徒增人員傷亡。 消防機(jī)器人作為特種機(jī)器人的一種，在滅火和搶險(xiǎn)救援中愈加發(fā)揮舉足輕重 的作用。各種大型石油化工企業(yè)、隧道、地鐵等不斷增多，油品燃?xì)?、毒氣泄漏爆炸、隧道、地鐵坍塌等災(zāi)害隱患不斷增加。此類災(zāi)害具有突發(fā)性強(qiáng)、處置過程復(fù)雜、危害巨大、防治困難等特點(diǎn)，已成頑疾。消防機(jī)器人能代替消防救援人員進(jìn)入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險(xiǎn)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋，有效地解決消防人員在上述場(chǎng)所面臨的人身安全、數(shù)據(jù)信息采集不足等問題?，F(xiàn)場(chǎng)指揮人員可以根據(jù)其反饋結(jié)果，及時(shí)對(duì)災(zāi)情作出科學(xué)判斷，并對(duì)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)工作作出正確、合理的決策。 (三 )發(fā)展歷史 機(jī)器人 自 60 年代初問世以來，經(jīng)歷 40 余年的發(fā)展，己取得長(zhǎng)足進(jìn)步，社會(huì)各行各業(yè)皆可見其身影。 從 1986年日本東京消防廳首次在滅火中采用了 “ 彩虹 5號(hào) ” 機(jī)器人后，消防機(jī)器人就逐漸在滅火救災(zāi)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，消防機(jī)器人技術(shù)也得到快速的發(fā)展。截至目前，消防機(jī)器人已經(jīng)穩(wěn)步向第三代高端智能機(jī)器人發(fā)展。 面對(duì)無情的火災(zāi)，公安部上海消防研究所、上海交通大學(xué)、上海市消防局共同制定了研制消防機(jī)器人的計(jì)劃。經(jīng)過 3年的研究，中國(guó)第一臺(tái)消防機(jī)器人 已經(jīng)誕生。消防機(jī)器人可以行走、爬坡、跨障、噴射滅火，可以進(jìn)行火場(chǎng)偵察。