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Nucleo平台最新开发利器——ST Nucleo-F091RC开发板评测 精华  

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沐紫 发布时间:2015-1-19 11:19
STM32 NUCLEO开发平台是ST在2014年最新发布的易用性好、可扩展性佳的低成本平台。开发平台具有mbed功能支持,提供Arduino接口,还提供ST Morpho扩展排针,可连接微控制器的所有周边外设,可以利用Arduino巨大生态系统的优势,通过Arduino shield 板快速评估包括以太网、LCD 显示器、GSM 语音及数据通信、ZigBee 通信、WiFi 网络连接、电机控制、音乐及声音合成器等多种应用。
" t4 V+ ?( S1 @如果之前不了解Nucleo平台,可以先看看爱板网之前发过的NUCLEO开发板评测文章
- D3 @9 a1 |( p( D% o/ A$ h相比以前的Discovery系列套件,NUCLEO开发平台有三大方面的显著特性:2 @5 y# U" }, y7 m
  • 统一的硬件PCB设计,真正做到一板多用。意味着只要手中有一个NUCLEO硬件平台,就可以通过更换MCU芯片的方式,评估STM产品5大系列10款产品。/ d9 u+ T3 m! g
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三个板子对比图,看一下,你能找到区别吗?
  • 支持mbed云端开发方式。mbed是一个面向ARM处理器的原型开发平台,它具体包括免费的软件库(SDK),硬件参考设计(HDK)和在线工具(Web)三部分内容。它的宗旨是让ARM和Arduino一样简单用,cortex和AVR一样开发。1 o& m  R% l2 p! G
  • 带有ST Morpho 扩展排针和Arduino Uno Revision 3插座。通过Morpho 扩展排针可以挂接多种扩展应用板,通过Arduino Uno Revision 3接口,可以连接数十个兼容 Arduino 的扩展板,实现多种应用开发。. c. Y, p' p2 M7 ]3 w
总体来说,NUCLEO系列开发平台构建了一个新型的生态系统,并融入一个更大的ARM生态圈。结合mbed的云端优势和Arduino接口丰富的资源,NUCLEO开发更加简单,应用也更加多样化。到目前为止,ST意法半导体一共推出了10种Nucleo开发板,基本上定价都在10美元左右,如下图所示。' j. f, P4 w2 P0 }3 L, \0 \

$ a2 ?6 }6 g" [9 H今天向大家介绍的是最新的Nucleo-F091RC开发板,基于Cortex-M0内核的F0微控制器,可以说是STM32F0STM32F0系列产品系列里目前性能最强大的Nucleo开发板。和之前我们评测过的Nucleo-F072RB开发板非常相似,两种开发板的核心微控制器相比差别非常小。
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( W& j7 `5 n, d: _6 OSTM32F091RCSTM32F091RC数据手册相比STM32F072RBSTM32F072RB数据手册来说片上FLASH和SRAM容量更大,足以实现Java堆栈,能够运行通常只有大存储容量或昂贵产品才能运行的复杂应用软件,带来令人满意的用户体验。它克服了目前定位在经济型应用的同类产品的限制,可提供多达8通用同步/异步串行接收/发送器(USART, Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter),为车载音响或三相电表等应用节省多路复用通信端口。5 L0 j0 h4 S, n2 V
Nucleo-F091RC开发板硬件上由全新设计的ST-LINK/V2-1仿真器和MCU核心板组成。& v4 k  S& A5 Q* s  s% s) U
Nucleo-F091RC开发板整体做工细腻,用料考究,采用白色阻焊和魅蓝色丝印,让人眼前一亮,相比Discovery系列的传统绿油白字,拥有更佳的色彩体验感。在PCB外形方面,Nucleo开发板相比Discovery系列有较大变化,( B" q5 \& w7 M+ K
  • 首先在ST-LINK/V2-1仿真器和MCU核心板 之间增加了隔离槽,可以将两者分开,仿真器单独使用;
  • 其次,在MCU核心板上增加了3处定位孔,可安装半径3mm螺丝铜柱;
  • 最后,MCU核心板底部采用突出外形,对应于Arduino 开发板机械外形。9 E4 o5 X7 \. Z8 s* }6 E. w+ k
ST-LINK/V2-1仿真器带有独立的SWD仿真接口,可通过跳线开关设定来仿真板上或者外部MCU器件。相比Discovery系列搭载的ST-LINK/V2仿真器,ST-LINK/V2-1仿真器采用全新的PCB布局,以STM32F103CBT6STM32F103CBT6数据手册为核心控制器,除了调试接口(SWD)外,额外实现虚拟串口和存储设备(Mass storage)接口二种功能,其中存储设备接口功能可将板载的MCU的FLASH虚拟成存储设备,只需要将各种开发环境编译生成的bin文件复制到存储设备中,就可实现程序下载,主要针对mbed功能应用。另外,还支持USB软件的重新枚举功能,并且枚举成功后,可为MCU核心板提供大于100mA至最大300mA电流。
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MCU核心板设计简洁,板载一个复位按钮,一个用户按钮和一个绿色LED灯。板载微控制器为STM32F091RCT6,LQFP64脚封装。+ l" W0 n. J5 M3 O1 Q& S
  • ARM Cortex-M0 CPU up to 48MHz
  • 256 KB Flash
  • 32 KB SRAM
  • 12位 ADC 1 Msps最大16 channels
  • 最大 12个定时器
  • 2x I2C, 8x USARTs,2x SPIs, CAN
  • 96位唯一 ID
    & h! l" ?1 s: S# R: r

0 m) v8 S, j" ^- o/ fNucleo-F091RC开发板采用多种供电方式。7 j1 D$ n4 n+ [1 R7 t# B
  • USB总线接口(VBUS)供电。ST-LINK/V2-1枚举成功后,通过一个STS7PF30L型P-MOS管芯片开关来实现对MCU核心板供电,或者通过SB1锡桥设置来直接为MCU核心板供电。
  • 灵活的外部3.3V/ 5V/ 7-12V电源供电。采用一片LDO芯片LD1117S50TRLD1117S50TR数据手册实现 7-12V电压输入,5V@最大800mA电流输出;采用LD39050PU33RLD39050PU33R数据手册芯片实现5V输入3.3V@最大500mA电压输出。
    ! X* c% ~$ R4 c* X" z  Z# j1 B
) }7 A  V- D( G% L
通过MCU核心板上的JP6跳线开关可以测量MCU核心板的电流消耗。在采用USB供电时,正常运行程序时,电流消耗为1.18mA。
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3 K0 T: l0 V( z+ V) W1 L. aST Nucleo-F091RC开发板通过Morpho和Arduino接口支持多种扩展板,例如:
# c- H6 x- H, r  \, H8 L想要更进一步了解比较Nucleo开发板可以查看STM32-NUCLEO开发平台全方位解析
; L- l/ }  G! M8 ?) w3 kNucleo开发板的资源特别丰富,在开始使用之前可以去下面网站找到大量Nucleo-F091RC开发板的相关资源。
% N& J/ W; J) g* d5 E也可以参考STM32-NUCLEO开发平台资料准备好各种资源。7 @; x/ n7 Y6 i% _
驱动安装及硬件准备0 f" i4 h% H: S1 C; I
给ST Nucleo-F091RC开发板上电前,先去ST社区下载ST-LINK/V2-1驱动或者去ST官网下载STM32 ST-LINK utilityV3.5.0 , 这里还要下载虚拟串口驱动STM32 Virtual COM Port Driver, 安装好这些驱动,给ST Nucleo-F091RC开发板上电后,在PC机上,打开我的电脑/属性/设备管理器,会看到
: |. [% d$ @5 ^8 [' L0 [
1 T: [' W: [4 U) w, C! Z: [, B这三个地方识别到调试接口,虚拟串口和存储设备了。在我的电脑中,会出现一个容量为256K大小的U盘盘符。它固定占用16k容量,存储文件内容如下:% y# s/ y% W" [2 A# d# C* {

. _! G, Q% S3 c3 F这个支持MBED开发环境。打开安装好的ST-LINK utility软件,点击界面上的链接按钮,如果出现下面的信息,表明ST Nucleo-F091RC开发板驱动安装成功了,硬件已经准备好。
1 ]1 q5 U+ I5 ~/ r) z
8 [! P) ^  H* I& ^8 {$ M! Z6 e多种IDE软件开发方式
3 [  q6 n% A1 V+ B+ sST Nucleo系列开发平台最大的特色之处在于焕然一新的软件开发方式。除了支持传统的IDE开发环境比如KEIL-MDK/IAR-EWARM/ TrueSTUDIO外,增加了在线的mbed开发环境和STM32Cube软件支持。其中STM32Cube 是一个全面的软件平台,包括了ST产品的每个系列,平台包括了STM32Cube 硬件抽象层和一套的中间件组件(RTOS, USB, FS, TCP/IP,  Graphics, 等等)。它由两部分组成,$ E/ u. d& h* s" A+ k; S5 f
  • 一是 PC端的图形化配置工具:STM32CubeMX;
  • 二是基于STM32上的完备固件集合:STM32Cube库STM32Cube_FW_F0_V1.1.0。
    : W2 z1 J* [! @# R1 t/ [2 a; u- Y4 `0 B  S
相信将来,ST将会逐步放弃对标准固件库的更新,全面转向STM32Cube完备固件库。! i) H+ b7 Y  j6 K

  B4 S  z1 V, e0 h' Y3 @2 Tmbed云端--最快捷的开发方式。无需安装IDE软件,而且有非常多模板可以快速的上手。第一次使用时需要注册账号,之后就可以按照模板开始自己的设计。可以参考从繁至简,颠覆传统设计的云端开发——极具性价比的STM32F401 Nucleo开发板评测了解在线mbed的使用。
9 B3 K. H( W2 i: O2 I9 G1 C) u" }注册成功后,进入的界面是这样子。通过新设计,可以建立多种基于模板或者空白模块的程序。
" u( W  z+ `# W" s
, D) n" w4 ^* n" x. x7 f3 `这里选择一个通过虚拟串口打印字符到PC机上的模板进行说明,设置工程名:Nucleo_printf。% i* g- O* Q; e/ V! S
+ L8 G5 \6 @! Q% x( T/ D5 n! N
确认后,自动生成一个工程文件,main.cpp文件如下,串口格式:9600-8-N-1。代码是C++格式。
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点击上图中的编译按钮,编译完成后,会自动生成bin文件,并提示进行保存3 T& f* x+ M: j0 z: t1 k$ y

; X3 T! v+ L, y( U5 I将这个bin文件复制到U盘内,即可实现程序的下载,真是超级简单!/ g- k$ v$ R# Y5 u2 _+ F

  C5 A$ Q1 f0 ^2 j% d& ~0 D$ z将板卡复位一下,程序就会自动运行了,每次复制bin文件到U盘都会实现程序固件的更新,这种“新颖”的下载方式也是NUCLEO系列平台的一个特色。
) ~6 O6 e' r" D打开串口终端,设置好9600波特率,8位数据,1停止位,无校验,然后就可以看到Nucleo-F091RC开发板发送的信息了
2 E, f, I  @: `$ Q; N8 k  s: `# p2 G1 C6 i$ I+ q, T
KEIL-MDK+标准固件库--最熟悉的开发方式。这种开发方式是最传统的方式,也是最熟悉的方式,只要下载到标准固件库:STM32F0xx_StdPeriph_LibV1.4.0,参考搭建STM32-NUCLEO-KEIL-MDK工程模板的方法,就可以快速实现程序开发,因为STM32F091STM32F091系列产品系列芯片刚推出不久,KEIL-MDK内部没有此系列型号,需要找到路径STM32F0xx_StdPeriph_LibV1.4.0\Utilities\Third_Party\Toolchains_STM32F091_Patches中的补丁工具MDK-ARM STM32F09x_256k _Support_V1.0,将型号信息安装到KEIL-MDK软件中,这里安装到了KEIL-MDKV4.73版本中。建立如下工程模板
$ Y' G1 |! s$ C+ [! a( v) s
) m5 j0 l  s: H9 |6 I! E; Z4 n并在KEIL-MDK中实现如下文件,编译下载。这里实现了LED灯/串口打印/中断按键的驱动" O2 S" w  K4 |' y4 T# \. w0 l

7 n7 P9 n- w: t在串口助手上打印信息如下:
, b) Y3 P9 ]5 T' F: }0 G3 V& @0 n! [) U5 ~  ~
STM32CubeMX + CubeF0完备固件库—最潮流的开发方式。采用STM32Cube软件开发,还是离不开KEIL-MDK/IAR-EWARM/ TrueSTUDIO等IDE开发环境的支持。所以,在此之前,必须要安装MDK-ARM STM32F09x_256k _Support_V1.0类的补丁工具。
# m, K# ?/ f) v  }* w* p1 ^% C3 MSTM32CubeMX是一款图形化工具,它用于STM32初始化代码的配置。它可以直观地进行STM32型号和板卡选择;进行图形化外设资源配置;C代码项目产生,并且它可以很好地支持Eclipse,作为一个插件使用。% u4 ]) U5 x) E4 `5 H' `% M
在使用前,要安装好java软件 才能安装该软件。打开界面后,有【MCU】和【Board】两个选项,这里选择【Board】选项。在【MCU Series】里面选择STM32F0,在【Type of Board】里面选择Nucleo,通过这样的筛选,会看到有3款NUCLEO开发板在列,这里选择NUCLEO-F091RC,在显示绿色的可用外设中,设置button数量1个,Led数量1个。
, B' O8 H* E9 z$ [
. H5 ]0 i1 u# `在引脚配置中,为用到的引脚会以黑色显示。不同的外设和特殊功能引脚颜色不同。( Y% q) x4 i" q  u! {+ h
在配置选项中,可以选择是否使用FATFS文件系统或者FREERTOS等。5 [; z) r3 b% D0 Z+ b& }

6 T) t& n6 ]+ T. K6 m- a0 h在时钟配置界面,可以修改时钟频率,作用等同STM32F0xx_Clock_Configuration_V1.0.1
3 w( t/ L# c" i' o) d8 g' J, m, T0 m( Y2 d" {% g* [. k: M
通过点击矩形方框中的资源模块进行分类详细配置
5 U- d3 K) z" ]2 Y5 V( i) b- x  Y" s1 Q6 r- J; P; Q
一个针对GPIO引脚的具体配置! B# w) @( m0 A7 m- V: y
/ E: M8 p7 M0 k. W1 n7 D. x5 g
最后的配置是针对电源功耗的计算,里面有不同种类锂电池可以选择。# L- ^9 E1 R" ]" [, \$ C" _$ ]1 E

+ ~/ c) Z5 }! w) ~' P点击工程界面的【Generate Code】选项,
' z" A2 ]1 [: Q( \) A1 B; k2 a
$ ^' S0 O; \/ t7 k% R在工程设置里面,设置好输出工程名,输出工程文件路径和IDE开发环境等。STM32Cube_FW_F0_V1.1.0要设置好对应的目录,否则无法正确输出。【Code Generator】里面保持默认选项即可。
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产生的工程文件夹内容
8 L/ ^. h$ ]! C/ G& ~" \9 D4 s2 C9 C3 _, |! C" [- O
这里是可以直接下载的,只不过仅是外设的初始化代码,需要自行增加用户代码。
5 j" L: c. E8 W8 L; R
2 I" m5 c( m5 h6 G0 g! i* y& zSTM32Cube_FW_F0_V1.1.0是STM32Cube系列软件中针对F0的完备固件库。它在结构上比原来的标准固件库增加一个中间件部分。硬件抽象层STM32F0xx_HAL_Driver和原来的标准固件库类似,注重不同系列型号中硬件资源配置代码的兼容性。通过这样的方式,可以更好地降低STM32开发门槛,增加不同系列型号软件代码的通用性,可移植性。
  b) F6 m: g' L# D" r) w, @% s; l/ w+ f
在STM32Cube_FW_F0_V1.1.0的工程文件夹中,可以找到ST Nucleo-F091RC开发板文件夹
% t8 ~: r( A/ n! Q4 ^  b
- c* C4 \% e: h! @, ~$ F5 N打开演示文件夹,打开KEIL-MDK工程文件- |+ [% }4 K" [+ u0 e+ q5 u
' w; X6 P, N$ |& ?. S# ?+ ~
可以看到资料齐全的各种驱动代码,借助这些经过验证的代码,快速实现产品开发。
' {# U+ }, n2 R7 r8 p. U- O2 C) E" x
编译后,即可下载,因为手头没有Adafruit 1.8" TFT LCD shield扩展板,只能看到LED灯闪烁。
8 h: D4 i  O5 E4 ~: S. w8 a- S: E$ D/ R6 w+ z- e2 b5 U, `) S
小结
7 C' [# f0 V% _9 A+ u) O介绍了最新的Nucleo-F091RC开发板,10美元左右的价格使它成为性价比很高的开发套件。全新设计的ST-LINK/V2-1仿真器,全扩展接口以及Arduino兼容接口使得Nucleo开发板应用更加多样化。支持各种常用开发软件及在线mbed平台使得Nucleo开发板更加容易上手。统一化的硬件设计风格,让用户可用最低的成本评估5大系列10款产品。STM32Cube系列软件更是带给广大工程师崭新的开发体验,未来采用STM32Cube完备固件库开发将是一种必然的趋势。总体而言,Nucleo-F091RC开发板是一款非常好的ARM Cortex-M0入门学习套件。
" h3 Y! w3 X! n4 n- d  @, v# j9 w. H参考资料
; |7 ^, |1 \0 `$ V  @  \( }3 z0 A: e9 x2 F3 f

6 F  N- [2 b# M; o% U3 w4 ^以上评测文章由社区特邀爱板网撰写,原文地址:http://www.eeboard.com/evaluation/st-nucleo-f411re-review/# P( U0 y- D( t. Q- U; p* L: [

" g  a& D3 K; a& F3 U- V6 W
收藏 7 评论93 发布时间:2015-1-19 11:19

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93个回答
harvardx 回答时间:2015-1-21 10:50:34
插入一下.哈哈 ,文章中提到的F0xx标准外设库是V1.4.0, 现在官方已经更新到. V1.5.0 上传给大家.9 I4 t0 |; i% v% y3 s
http://yunpan.cn/cy7IAMx5P6Q92 (提取码:2e1b)
* W& d; h4 p+ }6 l: M' o- Z2 U9 H( x7 O$ B3 O8 D9 c) b
关于F072 和F091等新芯片MDK4 MDK5不支持的问题,可以通过以下路径添加支持:
2 P; Y, L- {* ^: s- y  y0 {2 w9 M) c1 {- h4 ?
..\STM32F0xx_StdPeriph_Lib_V1.5.0\Utilities\Third_Party\Toolchains_STM32F030xC_STM32F070x6_STM32F070xB_Patches\MDK-ARM STM32F030xC_STM32F070xB_STM32F070x6_Support.zip
  O' W/ @, G) Z  |. Q! Q5 W+ r1 y8 \: M, U4 `4 E1 h6 U
当然如果你喜欢iar则选另外一个.: I9 t1 w  A! ^/ G
大秦正声 回答时间:2015-1-19 13:51:36
版主讲的很详细!
沐紫 回答时间:2015-1-19 13:16:39
zfz0122 发表于 2015-1-19 11:384 }9 w8 u- c" L" ~
重复发帖。。。nucleo的拓展板去哪找啊
& y9 P' U& O  {$ i1 I
我看到你那个帖子内容不全,这个是我们邀请爱板网发布的评测文章,我都搬过来啦
子曰小玖 回答时间:2015-1-19 11:22:10
真不错!!!!!
拼命三郎 回答时间:2015-1-19 11:30:04
不错,学习了,不过图中的Micro USB标注错误,应该是MINI USB
abend 回答时间:2015-1-19 11:34:40
拼命三郎 发表于 2015-1-19 11:30# |; L' B8 m$ X6 Z% h
不错,学习了,不过图中的Micro USB标注错误,应该是MINI USB
# \$ p) N. k0 [9 X  S1 t  ^+ R
是的,Nucleo都用这个,真心不喜欢
kqh1120 回答时间:2015-1-19 11:38:48
本帖最后由 zfz0122 于 2015-1-19 12:13 编辑
' N+ W9 w. N2 V/ a$ x. @8 M) X; g, B9 a( s) T' v9 G" E
重复发帖。。。nucleo的拓展板去哪找啊
wyxy163@126.com 回答时间:2015-1-19 12:56:15
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
cxtarm 回答时间:2015-1-19 13:09:17
不错的板子
大秦正声 回答时间:2015-1-19 13:50:06
uart有8个啊!
harvardx 回答时间:2015-1-19 15:32:57
奇怪 为何我不能在cubemx选择091 ,你们的版本是啥?
harvardx 回答时间:2015-1-19 15:59:57
harvardx 发表于 2015-1-19 15:32/ ~  x9 G/ e! g
奇怪 为何我不能在cubemx选择091 ,你们的版本是啥?
% s# _, a3 P3 Z/ F
注意 .cubemx已经升级 ,选哟手动去官网下载. 用他自己的update居然查不出来.哈哈 .升级后 就可以看到091了
boyubeiyu 回答时间:2015-1-19 16:03:55
这个评测很不错
Dylan疾风闪电 回答时间:2015-1-19 16:29:42
好详细的说明
wamcncn 回答时间:2015-1-19 17:33:05
M0的视频资料少,不像M3一样,不仅有详细的中文固件库说明,还有很多视频

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