STM32 Nucleo-144开发板概览

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1. NUCLEO-144简介

STM32 NUCLEO-144是由意法半导体ST推出的新系列的开发板。这是以NUCLEO命名的第三个系列。每个开发板有相同的引脚排列，并且带有新的接口ST ZIO，与 Arduino Uno Rev3兼容。

该系列NUCLEO开发板是以MCU引脚的个数命名，全部是LQFP144封装。现在，STM32 NUCLEO开发板有5种规格，我们将在后面讨论。

1.1 包装

STM32 NUCLEO-144开发板使用的是经典的透明塑料包装，和ST很多开发板使用的包装一样。

在纸板上印有一些信息以及有用的引脚分布图，该图也可以在用户手册中找到：STM32 Nucleo-144 boards user manual。

2. 可用的STM32微控制器

我们可以选择5种不同的微控制器用于NUCLEO-144，事实上这5种不同的开发板只有一点不同：板载的MCU型号。

可以通过查看数据手册来看一下微控制器之间的不同。

这5种微控制器有很多的不同点，而且他们有不同的架构： 一个Cortex-M3、3个Cortex-M4，最后一个是Cortex-M7。为了快速比较微控制器之间的不同点，我们根据他们的逻辑和性能方面绘制了一些图表。我们先来看一下内核之间的差别：

	STM32F207ZG	STM32F303ZE	STM32F429ZI	STM32F446ZE	STM32F746ZG
架构	ARM 32-bit Cortex-M3	ARM 32-bit Cortex-M4	ARM 32-bit Cortex-M4	ARM 32-bit Cortex-M4	ARM 32-bit Cortex-M7
内核主频	120 MHz	72 MHz	180 MHz	180 MHz	216 MHz
FPU	✕	✓	✓	✓	✓
ART 加速度器	✓	✓	✓	✓	✓
MPU	✕	✓	✓	✓	✓
Benchmark Dhrystone 2.1	150 DMIPS (1.25 DMIPS/MHz)	90 DMIPS (1.25 DMIPS/MHz)	225 DMIPS (1.25 DMIPS/MHz)	225 DMIPS (1.25 DMIPS/MHz)	462 DMIPS (2.14 DMIPS/MHz)
DSP 指令集	✕	✓	✓	✓	✓

从上表可以看出，内核的时钟频率从STM32F3的72MHz到STM32F7的216MHz。他们中的4个微控制器具有一个特殊的加速度器功能，叫做ART Accelerator，可以根据MCU的负载提高处理器的速度。当需要大量的数据（如图形显示）时，这个功能时非常有用的。

另外需要注意的是，STM32F207不具有FPU，并且不支持DSP指令，因为它是基于ARM Cortex-M3。

	STM32F207ZG	STM32F303ZE	STM32F429ZI	STM32F446ZE	STM32F746ZG
Flash memory	1 Mbyte	512 KB	2 Mbyte	512 KB	2 Mbyte
SRAM	128 + 4 KB	64 KB	264 + 4 KB	64 KB	256 + 4 KB
External memory controller	✓	✓	✓	Up to 32-bit data bus	Up to 32-bit data bus

表3向我们展示了有关数据存储方面的不同：我们可以选择Flash内存的大小从512KB到2MB，SRAM可以是从64KB到320KB。同时包含一个可以支持不同外部存储的控制器，如SRAM、PSRAM、SDRAM/LPSDR SDRAM、NOR/NAND Flash。

	STM32F207ZG	STM32F303ZE	STM32F429ZI	STM32F446ZE	STM32F746ZG
Power supply	From 1.8 to 3.6 V	From 2.0 V to 3.6 V	From 1.7 to 3.6 V	From 1.7 to 3.6 V	From 1.7 to 3.6 V
LSI speed	32 KHz	40 KHz	32 KHz	32 KHz	32 KHz
HSI speed	16 MHz	8 MHz	16 MHz	16 MHz	16 MHz
HSE range	4 to 26 MHz	4 to 32 MHz	4 to 26 MHz	4 to 26 MHz	4 to 26 MHz
LSE range	32.768 kHz	32.768 kHz	32.768 kHz	32.768 kHz	32.768 kHz

从表4中可以看出，尽管每个微控制器都支持外部高速时钟HSE，但仅STM32F3可以工作在超过26MHz的HSE。另外，STM32F3的内部高速时钟HSI为8MHz，而其他的微控制器的HSI为16MHz。每个微控制器都支持32KHz的LSI来支持RTC外设，并且带有RC校准功能。

	STM32F207ZG	STM32F303ZE	STM32F429ZI	STM32F446ZE	STM32F746ZG
ADC	3 12 bit	4 12/10/8/6 bits	3 12 bit	3 12 bit	3 12 bit
DAC	2 12 bit	2 12 bit	2 12 bit	2 12 bit	2 12 bit
Timer	14 (2 are 32 bit)	14 (1 are 32 bit)	14 (2 are 32 bit)	14 (2 are 32 bit)	15 (2 are 32 bit)
Interrupt	140 IO port	115 IO port	168 IO port	114 IO port	168 IO port
Communication interfaces	3 I2C, 4 USARTs, 2 UARTs, 3 SPIs, 2 CAN	3 I2C, 5 USARTs, 5 UARTs, 4 SPIs, Infrared transmitter	3 I2C, 4 USARTs, 4 UARTs, 6 SPIs, 2 CAN, 1 SAI	4 I2C, 4 USARTs, 2 UARTs, 4 SPIs, 2 CAN, 2 SAI	4 I2C, 4 USARTs, 4 UARTs, 6 SPIs, 2 CAN, 2 SAI, HDMI

提供的通讯接口非常广泛，从众多的标准接口I2C、USART、UART和SPI到高级接口如USB、以太网和CAN等。

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3.  板载器件和接口

开发板的引脚布局几乎和使用的微控制器无关。当然，由于一些微控制器不支持特定的功能，所以，这5个版本的NUCLEO开发板会因复用功能会有一些不同。但每个微控制器的引脚排列顺序是一致的，这是所有STM32 NUCLEO开发板共同的特点。从上图中，我们可以看到元件以及IO接口的排列布局。

在开发板的上部，可以看到带有Micro-USB接口的编程调试器STLINK V2-1。在开发板的底部有一个附加的USB接口，在一些开发板中，还会有一个以太网RJ45接口。

3.1   按键和LED指示灯

与NUCLEO开发板进行交互最简单的方式就是按键。我们可以用来获取代码的简单信息的最廉价的执行器就是LED指示灯。

NUCLEO-144开发板在电路板的底部有两个按键。标记为RESET的按键连接到MCU的RST引脚，因此在代码中并不会用到。而第二个按键连接到PC13，因此可以用来做用户的输入操作。

标记为Power的LED与电路板上的电源相连。一个双色LED指示灯连接到STLINK，在STLINK下面放置有三个用户LED指示灯。

3.2 Arduino Uno接口和ST ZIO

ST Zio接口是Arduino Uno REV3接口的延伸，设计用来扩展NUCLEO开发板的连接，以及支持众多的扩展板。上图的引脚图时Arduino Uno Rev3接口给的引脚分布图。

开发板还有一个另外的接口，叫做Morpho，可以访问MCU所有的引脚。

3.3  以太网

STM32 NUCLEO-144开发板支持10/100M的以太网，带有相应的接口以及一个PHY控制器LAN8742A，因此需要配备的MCU支持MAC。5种开发板里只有3种开发板是支持以太网的，而STM32F303ZE和STM32F446ZE是不支持以太网的。

3.4  USB和On-the-go

USB On-The-Go，通常简写为USB OTG或OTG，是在2001年年底第一次使用的规范，允许USB设备充当主机。

尽管高性能的MCU支持OTG，主流的MCU是不支持的。STM32F303是一个主流MCU，USB OTG替换成了USB设备。所有的NUCLEO-144开发板都带有一个USB接口，并且可以使用固件来驱动。

在STM32 NUCLEO-144用户手册中有一个警告：

USB Micro-AB接口不能用来向NUCLEO-144开发板供电。为了避免损坏STM32，必须在连接USB线之前向NUCLEO-144供电。否则在STM32的IO上会有电流倒灌的危险。

huaiqiao

原文中“3.  板载器件和接口”下面的那个图是从哪里来的请问？

天南地北客

huaiqiao 发表于 2016-7-19 09:12
原文中“3.  板载器件和接口”下面的那个图是从哪里来的请问？

这个图是STM32 Nucleo-144开发板用户手册UM1974中的“Figure 4. Top layout”和“Figure 5. Bottom layout”。

前段时间翻译了UM1974用户手册的一部分，可以看一下：UM1974 - STM32 Nucleo-144开发板中文用户手册

huaiqiao

天南地北客 发表于 2016-7-19 10:22
这个图是STM32 Nucleo-144开发板用户手册UM1974中的“Figure 4. Top layout”和“Figure 5. Bottom layou ...

哦哦，怪不得呢。跟原来Nucelo-64的板子的这个图稍稍有点不太一样。谢谢啦。

moolahs

你好， 我想问一下 STA8090 或者 STA8089 这两个芯片可以用什么型号的评估板？ 我找了好久都没找到。 谢谢

天南地北客

moolahs 发表于 2016-10-7 19:17
你好， 我想问一下 STA8090 或者 STA8089 这两个芯片可以用什么型号的评估板？ 我找了好久都没找到。 谢谢 ...

暂时还没有STA8090的评估板呢