环肥燕瘦，精彩纷呈——STM32F031K6开发板评测
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引子
ST 最近要火。一是听说ST 的芯片现在部分系列缺货，如经典产品STM32F1 系列，原因据说是ST 现在在国内混得风生水起，预谋着涨点价，所以先缺点货，等价格上来了，再放量，自然是皆大欢喜。缺不缺货我不知道，反正最近自己画了块STM32 的MINI 板，在某宝上购买了几片，价
格是比以前高了一点。传说毕竟是传说，今天要说的是另一件事，就是ST 的官方评估板又添了新成员。
众所周知，ST 官方评估板，传统上分为三个系列，第一类是高大上的EVAL 板，功能齐全，价格威猛，只有大户才用得上;第二类是DISCOVERY 板，板载资源相对丰富，价格亲民，向来为各屌丝所爱好;还有一类就是所谓的NUCLEO 核心板，光板一块，引出所有可用引脚，
供各大爱好者自行选择外设资源，自由组织，乃各DIY 爱好者首选开发板。
传统上，NUCLEO 被设计为使用固定的64PIN 芯片，芯片选择会涵盖大部分产品，这样原本极好，只是在选择的自由度上有所局限。ST 也意识到了这个问题，今年将NUCLEO 评估板再度细分，将使用32PIN 芯片的NUCLEO 板命名为NUCLEO32，而原来的64PIN 开发板则称之
为NUCLEO64，值得注意的是NUCLEO64 板并不是64 位MCU。另官方消息已泄露了还将有144PIN 的NUCLEO144，不过暂未面市。
今天测评的STM32F031K6 就是NUCLEO32 中的首批评估板。
开箱
用过NUCLEO 和DISCOVERY 板的用户都知道，对于NUCLEO 及DISCOVERY 板来说，就没有开箱之说，一块开发板，用个简单的透明塑料板包装就行了。不过塑料板一般都是定制的，刚好和开发板的形状吻合，起到保护开发板的作用。这样既节省了成本，又有效保护了开发板，不错的设计理念!
包装可谓精简之极，除了板，什么都没有，不过这也是惯例，在NUCLEO32 上也不例外。
甚至不需要打开包装，就一个感觉：小，太小了!
打开塑封包装之后，终于得见NUCLEO32 的真面目，感觉仍然是：小，真小!
左边是NUCLEO64，右边是NUCLEO32。环肥燕瘦，各具风骚，有么有!
拿在手上，体验一下。
真正的掌中舞，比飞燕还要飞燕!
认识开发板
小美人虽然小巧玲珑，然内涵依旧，正如流行语所言：主要看气质!且听我一一介绍。
USB
- STM32F031K6开发板上使用的是MINI USB接口，见图。该USB接口主要有如下几方面的功能：
- USB供电，连接到PC后，可以使用PC的USB接口为开发板供电，
- 虚拟串口， 与板载的ST-LINK相连，可以实现与主机的串口通信功能
- 大容量存储接口，可以连接大容量存储设备
这样看来，USB接口的功能确实非常丰富。一般情况下，我们使用USB VBUS来给开发板供电，除此之外，如果要实现开发板与PC通信，就不再需要单独的串口模块来连接开发板的串口了，非常方便。当然这个功能是由ST-LINK提供的。
ARDUINO NANO接口
传统的NUCLEO板，也就是现在所称的NUCLEO64板，其中一个宣传点就是和ARDUINO接口兼容，新的NUCLEO32则与ARDUINO NANO接口兼容。这一点当在情理之中。一张图诠释ARDUINO NANO接口。
MCU
开发板使用的MCU型号是STM32F031K6T6，其主要特性如下
- (1)内核基于ARM® 32-bit Cortex®-M0 CPU,主频高达48 MHz。
- (2)32 Kbytes片内Flash存储器。
- (3)4 Kbytes片内SRAM存储器，带有硬件校验。
- (4)电源电压：2.0-3.6 V。
- (5)低功耗模式：睡眠、停机和待机。
- (6)晶振可用4至32 MHz。
- (7)5通道DMA控制器。
- (8)1X12位，1.0us的ADC(最多10个通道)。
- (9)多达9计时器。
- (10)1个I2C接口，支持快速模式加(1Mbit/s)。
- (11)1个USART，支持主同步SPI和调制解调器控制。
- (12)1个SPI高达18Mbit/s。
- (13)串行调试功能(SWD)。
- (14)温度范围：-40-+105°C。
该MCU在F0家族中的地位如图所示
中规中矩的一颗芯。
复位按钮
说实话，我是第一次看到这样的按钮，所以找了很久才找到。复位按钮的作用当然是用来给系统复位的。功能很简单，就怕你找不到!
ST-LINK/V2-1
板载ST-LINK/V2-1接口似乎已成ST官方开发板的标配，以前的DISCOVERY板只支持ST-LINK/V2，二者的差别之一就是前者能使用虚拟串口功能，这样，在与PC连接的时候就可以直接通过UART与PC通信，不再需要专门的串口模块了。
ST-LINK使用的是一颗STM32F103C8T6的芯，这在所有的ST-LINK/V2中都是一样的。注意这颗芯在开发板的背面。
IDD
IDD只是用来给你测功耗的，别的也没有什么用途。如果需要测量开发板的电流，拔掉这个跳线帽，用万用表连接上去就可以测量开发板的电流，进而评估开发板的功耗。不过这个IDD跳线太过纤弱，插拔要小心，我就是在使用万用表测试电流的过程中将这个小东西扯下来了。
关于供电
开发板提供了几种供电机制，使用非常灵活。
USB供电
可以通过USB直接从PC取电。需要注意的是在USB开始枚举之前，只会给ST-LINK供电，此时只需要100MA的电流。在USB进行枚举时，它向PC询问是否能提供300MA的电流，如果PC能够提供的话，此时开发板开始上电，同时LED LD2点亮。如果PC端不能满足此要求，则只能使用外部供电。
外部供电
外部供电有三种方案，VIN、+5V或+3V3。
当使用VIN或+5V的供电方案时，仍然能使用ST-LINK。只不过在这种情况下，需要先给板子供电，然后再连接PC，此时因为是外部供电，枚举肯定能够成功。使用外部VIN供电时，电压范围可以是7-12V，此时最大可以提供约800MA的电流，而使用+5V供电时，则能达到最大约500MA的电流。
使用CN4上的+3V3给板子供电时，此时ST-LINK上没有电，所以不能用来调试。
将USB与PC连接后，开发板开始上电工作，此时LED LD3开始闪烁，频率约为0.5HZ
代码测试
好了，板子也认识了解得差不多了，跑个代码。
准备工作
STM32的NUCLEO系列除了支持传统的GCC工具链之外，还支持M-BED云端开发。M-BED是一个在线开发环境，因为基于云端开发，所以能很好的实现代码共享，全球的STM32开发者都位于同一个平台，共享相同的代码。
本文使用MDK做为开发工具。自MDK 5.X推出后，使用的是一种新的称之为PACK的机制，即每个系列的MCU都有自己对应的PACK，所以在正式体验之前，先要到这里下载好对应的PACK。
http://www.keil.com/dd2/packs/，最新的版本是1.4。
将下载好的PACK导入到MDK开发工具中。
下载F0系列的官方示例代码。ST官方的代码库现在称为HAL库，区别于传统的STD库。HAL库是ST官方主推的开发库，STD库已不再更新和维护。从这里下载最新的官方HAL库。
http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF260612
最新版本也是1.4。
ST官方推出一个图形化编程工具STM32CUBEMX，在上面的链接中下载，安装。需要注意的是STM32CUBEMX需要JAVA支持，所以还要下载JAVA运行时支持包。
不赘述。
如果还没有安装ST-LINK/V2-1的驱动，在上面的页面中还要下载ST-LINK的驱动安装。正常安装后设备管理器里应出现如下的驱动。
生成代码
运行STM32CUBEMX代码生成工具，创建一个新的工程，选择对应的MCU，如下图
接下来选择外设，这里只使用了LED，通过查看原理图，LD3连接在PB3上。所以直接在PB3引脚上右击，选择GPIO_OUTPUT。
接下来设置时钟树，由于NUCLEO32板没有提供外部晶振接口，所以就只能使用HSI了。通过前面的介绍，我们知道STM32F031K6最高支持48MHZ的频率。故作如下配置
然后就是生成代码了，点击生成工程按钮
在弹出的工程设置对话框中作相应的设置
这样一个工程文件就生成了。需要注意的是，STM32CUBEMX只会给你生成工程文件的框架，并不会给你添加程序逻辑，所以要想实现自己的功能，就需要往这个框架里添加实现代码。
添加逻辑
使用MDK打开刚才生成的工程，打开main.c文件，在while循环里添加如下语句
/* Infinite loop */[!--empirenews.page--]
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_3);
HAL_Delay(500);
}
/* USER CODE END 3 */
然后编译，下载，一切正常的话，LED LD2应该开始闪烁了，只不过现在的频率变成了1HZ。
如果发现LD2没有闪烁，尝试按一下复位键，还记得在哪吧!
特别策划：HSI精度测试
NUCLEO32开发板为了减少体积，尽可能缩减一些不必要的设备。其中的外部晶振都被简化了，也就是说使用NUCLEO32开发板，只能使用芯片内置的HSI及LSI。
我们知道，内部晶振的精度是有限的，到底这个HSI的精度如何，让我们编写一段简单的代码，借助外部仪器来检查一下。
片内设备如定时器等，都是在晶振产生的时钟信号下工作，通过测试定时器定时的精度，进而来了解晶振产生的时钟信号的精度。本次测试利用了片内设备的TIM1及TIM2，其中TIM1产生一路PWM信号，周期为1MS，占空比为30%。TIM2产生一个定时中断信号，周期也为1MS，在中断例程中翻转GPIO，通过测试GPIO来了解时间信息。
测试使用的仪器为逻辑分析仪LA，该LA最高可达400M采样率，如下图。
下面是LA抓取的信号图
这是PWM波形信号，可以看到在1MS内，大约发生了1US的误差。对于精度要求不高的场合，这种情况是可以接受的。
这是TIM2产生的1MS中断信号，结果与上面的大致差不多，也有一定的误差。
为了对比，这里再来一张以前在STME32F407上使用外部晶振产生的信号图
上图产生的精确的30%占空比的PWM信号。
关于HSI，想必你心中已经有数!
结语
平心而论，NUCLEO32并不是什么新东西，相对于NUCLEO64来说，只不过是一个新的开发板，选择了一个新的MCU，做了一个更小巧的玩意儿。所以自然也引不起我们太多的激情。然而NUCLEO32的优势在于：它非常小巧，同时它还能完成我们所需要的工作，在很多场景下，我们可以直接将NUCLEO32开发板作为一个模块，嵌入到现有的系统中，从而增强系统的功能，实现我们自己额外的逻辑。就这一点而言，NUCLEO64则有点力不从心，毕竟NUCLEO64的体积和尺寸摆在那。还有一点令人担心的是，一旦NUCLEO144出来后，NUCLEO64差不多就是一个鸡肋，不过这一点现在说还为时过早，毕竟尺有所短，寸有所长。NUCLEO32系列还一个大的缺陷，那就是没有提供外部时钟，只能使用内部的HSI及LSI，在需要高精度时钟的场合下，这必然会是一块短板!
另外不得不说一下，那个IDD的跳线帽，也许是为了追求小体积，排针的距离大约是1.27mm的，且是横向焊接在开发板上，正准备来测试开发板电流的时候，虽然小心，还是把那个排针给搞掉了，得重新焊上去!
就板载的STM32F031K6而言，这是一个低功耗的产品，同时价格也便宜，只是牺牲了CORTEX系列中的TRACE功能，有点可惜!
再者，为了让板子更小巧，将NUCLEO64上提供的外部晶振接口都一并省略啦，如果你对时钟精度要求很高，得另外考虑别的方案!
掌中舞罢箫声绝，三十六宫秋夜长。
现实中，各种需求都会碰到，不会出现一个芯片独领风骚的情况。总而言之，就是环肥燕瘦，精彩纷呈!这一点在NUCLEO144出现后，会再掀高潮!
资源链接
NUCLEO-F031K6官方介绍及资源：
该页面包含如下内容：
- 1. NUCLEO-F031K6简介
- 2. 用户手册，开发板手册
- 3. 官方开发原理图
- 4. ST-LINK驱动程序
- 5. STM32CubeF0 HAL库
STM32CubeMX工具及相关HAL库：
http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF259242
测试工程及代码：
http://pan.baidu.com/s/1gevhVyV PASS:xxnf
M-BED FOR NUCLEO-F031K6:
https://developer.mbed.org/platforms/ST-Nucleo-F031K6/
STM32F031K5 MCU官方介绍及资源：
http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1574/LN7/PF259773?s_searchtype=partnumber
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