不断挑战,极致体验—STM32F769I-DISCO评测(硬件详解篇)

 一、开篇介绍

继ST(意法半导体)在2015暑假推出首款Cortex M7内核开发板STM32F746G-DISCO后，2016又推出一款高性能的Cortex M7内核开发板STM32F769I-DISCO，跟第一款的DISCOVERY板比起来，新推出的的DISCOVERY板将F7的性能推向一个新的高度。这块板子可以说是所有STM32粉丝的Dream-Board，而我们拿到F769I-DISCO之后也对这个板子进行了十分详尽的评测，主要包含以下内容：

   开箱

   板载资源

   首次上电

   性能测试：

Coremark

功耗测试

时钟精度测试

硬件Jepg解码测试

网络测试

DSP测试

移植UCOSiii

emwin试跑

因此篇评测篇幅过长，为方便阅读，我们将其分为硬件详解和性能测试两篇。

此外硬件详解篇，想直接看性能测试篇在这：性能测试篇

图1 拍摄图

二、STM32F769I-DISCO开箱

STM32F769I-DISCO同样采用的是STM32F系列经典的蝴蝶包装，但不同的是，第一眼看到并不仅仅是一块简单的开发板，而是一整块大黑屏幕，竟然有点息屏美学的意味，忍不住赞叹一番。

图2 板子包装外壳

打开包装盒，揭开其神秘的面纱，小心翼翼将F769I-DISCO板子取出，见到板子的真容了。

图3 板子正面图

官方的F769I-DISCO板子都是配有一块说明卡片的，卡片正面介绍的是板子的性能及外设。

图4卡片正面

卡片背面介绍的是板子的入门，非常的贴心，一步步教开发者怎么操作，第一步、第二步、第三步，及操作现象，并介绍了开发及软件开发环境，需要的硬件环境。

图5卡片背面

三、板载硬件介绍

(1)板载LCD

拿到F769I-DISCO板子，映入眼前的是一块高大上的屏幕，要不是底板比屏幕大一些，还以为这个一部智能手机呢，屏幕和主板通过四个铜柱用螺丝紧紧固定住。

图6屏幕固定柱

F769I-DISCO的屏幕和板子采用DSI接口连接，方面拆卸。

图7屏幕接口

屏幕板子只有仅仅几个元件，做的很简洁。

图8屏幕背面[!--empirenews.page--] 

这里讲一下整个F769I-DISCO板子的元器件布局，下图是板子的背面，主要的元器件都放在背面了。

背面主要电路有：

 以太网电源控制，物理层收发器控制电路;

 TF卡电路;

 Audio控制电路，音频输入输出，左右声道输出接口;

 SPDIF控制电路;

 主控MCU及其外围电路;

USB High-speed电路;

 ST-Link V2仿真器电路;

 电源选择接口;

 Arduino Uno接口。

图9板子背面器件分布

F769I-DISCO背面电路比较简洁，主要电路有：

     WI-FI接口;

     按键、用户LED灯等;

     SWD接口;

     MEMS麦克风;

     DSI LCD接口;

     外部电源接口。

图10板子正面器件分布

(2)MCU- STM32F769I

一块高贵的BGA216封装的STM32F769，售价人民币RMB72左右。

图11 MCU特写

特性：

内核：集成Cortex-M7内核，带有双浮点运算单元，ChromART图形加速器，L1缓存(I/D 16 KB+16 KB)，在216 MHz的CPU频率下，从Flash执行时，STM32F769/779系列MCU能够提供1082 CoreMark /462 DMIPS的性能，并且利用意法半导体 的ART加速器实现了零等待状态。DSP指令和浮点运算单元扩大了产品的应用范围。得益于L1缓存(I/D 16 KB+16 KB)，可以使用外部存储器而没有性能损失。

内存：高达2M Flash，支持同时读写

• 分散结构的大容量SRAM

• 512 KB通用数据存储器，其中包括128 KB紧密耦合数据存储器(DTCM)，用于时间关键数据处理(栈、堆......)

• 16 KB的紧密耦合指令存储器(ITCM)，用于时间关键程序

• 4KB的备份SRAM，用于最低功耗模式下保存数据

利用带有32位并行接口的灵活的存储控制器可轻松扩展存储器容量，支持Compact Flash、SRAM、PSRAM、NOR、NAND和SDRAM存储器，或利用双模Quad-SPI从外部串行Flash存储器执行代码

图形：

Chrom-ART加速器™(DMA2D),图形硬件加速器支持增强的图形用户界面硬件JPEG解码

LCD-TFT控制器支持XGA协议

MIPI DSI控制器最大支持720 p 30Hz视频格式

时钟：

I/O支持1.7V至3.6V

外部高速晶振输入范围为4至26MHz

内部16Mhz高速晶振(误差在1%)

外部32KHz RTC时钟源并带校准

内部32KHz带校准

低功耗：

睡眠，停止，待机三种低功耗模式

RTC支持外部供电，有32个后备寄存器，4K后备SRAM

• 音频： 两个专用的音频PLL，三个半双工I²S接口和一个新型串行音频接口(SAI)，支持时分复用(TDM)模式，与一个DFSDM (数字滤波器模块)。

• 多达28个通信接口(除了4个UART之外，还有4个运行速度达到12.5 Mbit/s的USART接口，6个50 Mbit/s的SPI接口，4个带有新型可选数字滤波功能的I²C接口，3个CAN、2个SDIO、一个带片上PHY的USB2.0全速设备/主机/OTG控制器和1个USB2.0高速/全速设备/主机/OTG控制器，带片上全速PHY和ULPI，以太网MAC，SPDIF-IN，HDMI-CEC)和MDIO从控制器

• 模拟：两个12位DAC、三个速度为2 MSPS或7.2 MSPS(交错模式)的12位ADC

• 多达18个定时器：频率高达216 MHz的16和32位定时器

• 利用带有32位并行接口的灵活的存储控制器可轻松扩展存储器容量，支持Compact Flash、SRAM、PSRAM、NOR、NAND和SDRAM存储器，或利用双模Quad-SPI从外部串行Flash存储器执行代码

• 模拟随机数发生器

介绍这么多性能，总之就是一句概括，它很牛逼!

(3)供电

F769I-DISCO板子供电方式有5种方式：

      stlk，通过ST-Link仿真器给板子供电，接上micro USB线即可给板子供电，下载程序等

      usbhs，通过USB HS给板子供电，同样是接上micro USB线即可给板子供电，主要要反过来接，跟ST-Link供电口的方向是相反的。

      ext5v，通过外部电源接口给板子供电，外部直流电源端子或者Arduino Uno接口供电。

      chgr，绕过ST-Link仿真器给板子供电，接上micro USB线只能给板子供电，不能使用仿真器。

      poe5v，以太网供电，它可通过使用同一根用于网络连接的电缆，将电源供应到网络设备上，例如IP电话机或网络摄像机，3W以太网供电，这个还是第一次在探索板上看见，很有卖点!

图12供电接口

这里有一点需要知道的，使用外部直流电源进行供电时，支持的电压为7V-12V。

图13供电接口原理图[!--empirenews.page--]

(4)以太网

熟悉的RJ-45接口，还有网络变压器(H2019NL)，比较少见的是这次探索板增加了以太网功率变压器(POE30P50L)，板子上预留有两种封装，估计是为了兼容同一器件不同封装而设计的。

图14以太网硬件电路

在板子正面还有一个以太网供电(PoE)控制器PM8800A，这芯片放在DSI LCD接口处，误以为是跟LCD驱动有关的芯片，仔细看原理图才发现这是一块以太网供电控制器，此芯片正是ST自家的，可见ST在半导体行业涉猎越来越广。

图15以太网供电控制器

正面还有一块QFN封装的芯片，为单芯片以太网物理层收发器LAN8742A-CZ-TR，这就是TCP/IP通信协议中的链路层，依照IEEE 802标准解析及传输PDU数据包。网络部分的电路占了好大一块，可见网络功能的重要性。

图16以太网物理层收发器

(5)ST-link

ST的板子都是自带ST-Link V2仿真器的，ST-Link V2仿真器是ST自行设计的一款仿真器，使用的芯片为stm32f103c8t6，这是第二版，可以用于目标板供电，在线仿真，USB大容量存储，虚拟串口。STM32F769I-DISCO的串口1引脚PA9、PA10是接到虚拟串口上的，做串口实验的时候就不用另外用TTL转USB模块进行通信了。无论是小到Nucleo32拇指板，还是大到EVAL评估板，STM8系列的官方板，都是标配仿真器的，并且很多板子都是将仿真器跟主控板分离开，这种设计可以直接将仿真器拆下来当仿真器用，非常地环保。在Nucleo板中我们常见的是miniUSB接口的，在后面的Nucleo32、Nucleo144及其他新推出的板子都是采用MicroUSB接口了，这是因为智能手机的普及，市面上流行的USB接口为苹果lightning和Micro USB，mini USB逐渐退出市场，ST贴心这方面，真得应该给1024个赞。板子都是会引出SWD接口的，方便用户将仿真器外接外置目标板。

图17 ST-link仿真器电路

(6)USB HS

USB2.0中有三种模式：

   传输速率在25Mbps-400 Mbps (最大480 Mbps)的High-speed接口(简称HS);

   传输速率在500Kbps-10Mbps(最大12Mbps)的Full-speed接口(简称FS);

   传输速率在10kbps-400 100kbps (最大1.5Mbps)的Low-speed接口(简称LS)。

使用的是USB3320C-EZK USB控制器，复杂点是差分线的布线问题，阻抗匹配，直接关系到USB能否正常工作。

图18 USB HS电路

(7)SDRAM

F769I-DISCO板载128-Mbit SDRAM，芯片标的型号为：5LL12。挂载SDRAM是为解决在跑图形化界面等占用大量ram资源的应用，MCU内部RAM容量小的问题。这里值得注意的一点是这个容量单位，仔细点看是Mbit，数据的单位一般采用MByte或Mbit，1Mbit=1Mbyte，所以板子SDRAM实际容量是16Mbyte。

图19 SDRAM芯片

SDRAM是挂在FMC上的，NOR Flash、PSRAM、SRAM、ROM、LCD、NAND Flash、SDRAM都是可以用FMC控制的，由下图可知，FMC可以最大挂载单片256Mbyte SDRAM。

图20 FMC可寻址范围

(8)Flash

板载512-Mbit NOR Flash，型号为：MX25L51245G,使用的是QUADSPI接口，quadSPI接口支持内存映射模式，可进行经济实惠的NOR闪存扩展。标准的SPI总线，SPI由四根线控制，NSS为片选，SCK为时钟信号线。MISO，MOSI为数据线，一根作为输入，一根作为输出。 而Quad-SPI，即四线SPI，由此可知其数据线比标准的SPI接口要多，最多支持四条数据线同时传输。

连接单、双或四(条数据线) SPI Flash 存储介质。Quad-SPI总共有6根控制线：CS为片选，CLK为时钟信号线。IO0~IO3为数据线，可以发送数据也可以接收数据。

图21 外部flash

(9)TF卡

STM32F769I带有两个SDMMC，用于驱动SD卡设备。这里需要注意的是，ST这次用的TF卡座子有点特别，卡是需要反过来插进去的。

图22 SD卡座子[!--empirenews.page--]

(10)audio

作为一块多媒体的开发板，没有音频部分是不完整的。F769I-DISCO为开发者提供了丰富的接口，可以使用3.5mm耳机接口实现音频的输入输出，还预留了扬声器接口。

图23 音频接口

使用的音频处理芯片为WM8994ECS/R，很小的体积一款很常用的高保真音频CODEC，智能手机上面也很常用。具有高保真24位4路DAC和2路ADC,立体声DAC播放的SNR为100dB(A加权),1W立体声/2W单声道D类/AB类扬声器驱动器,无电容W类耳机驱动器,智能的MIC接口和高性能模拟MIC接口,主要应用在智能手机和音乐手机,手提导航仪和移动互联网设备(MID)。

图24音频处理芯片

(11)SPDIF

刚拿到F769I-DISCO板子的时候，看到SPDIF还以为是用作家里那种机顶盒连接电视传输视频信号用的，仔细研究后才才发现官方这个接口是用于音频信号传输的。HTPC的音频部分，目前有两种实现方式，一是采用HDMI进行声音和图象同步输出，这是目前最简单可行的方式，也是对音频效果输出不是很高的用户首选方式，而另一种是采用SPDIF接口(光纤或同轴)，输出到AV功放，由AV功放内置的解码器解码以及D/A，SPDIF输出才能享受真正的无损音效。音乐爱好者有福了，可以用STM32F769I-DISCO开发一款属于自己的HTPC。

图25 SPDIF接口

(12)扩展接口

ST很多板子都是带有Arduino Uno接口的，为了实现各种扩展板的无缝接入。

图26 Arduino Uno接口

F769I-DISCO板子没有集成WI-FI等模块，而是采用扩展接口，这样子可扩展性更强。

图27 扩展接口

(13)麦克风

本以为四个MEMS麦克风是接到WM8994ECS/R上的，看到原理图才发现STM32F769I-DISCO有个专门的接口用于麦克风驱动。DFSDM，全称为Digital filters for sigma delta modulato，中文含义为用于调制器的数字滤波器，ST将其用于MEMS麦克风。

图28 MEMS麦克风

(14)按键

板载有两个按键，一个为用户按键，可以由用户自由编程控制，一个为复位按键。

图29 板载按键

(15)LED

板载有7个LED，当然这里除去ST-Link V2的RGB灯了，这里有三个灯是给用户操作的，分别是LD1、LD2、LD3，其他四个LED灯都有专门的用途，LD4是用来USB HS过流保护的指示灯，LD5是USB HS电源指示灯，LD6是板子电源指示灯，LD7用来显示硬件错误的指示灯。

图30 板载LED灯

从原理图上看也知道这板子跟ST以前的板子不是在一个复杂程度的，这是一块6层板。

图31 总原理图

板子的顶层layout图，上面详细显示了顶层分布的器件。

图32 顶层丝印图

底层比顶层复杂了许多，BGA的封装的MCU，128M SDRAM，WM8994，让底层布局复杂起来。

图33 底层丝印图[!--empirenews.page--]

四、STM32F769I-DISCO首次上电

用一根MicroUSB线连接到板子的CN16 USB端子进行供电，可别接错了，接到CN15 USB可就只能看到仿真器指示灯不断地在闪烁，这会可别怀疑买到的是破板子，这是因为官方默认是通过板载ST-LIMK给板子供电的，如果是通过USB HS进行供电就要改变CN3排针接口， 。正确接上电源之后，可以看到官方的做的界面，相当的炫酷!接下来，我们一一体验官方的例子。

官方一共写了8个GUI例子，

1：音频播放器;

2：视频播放器;

3：录音软件;

4、VNC远程桌面登录;

5：智能家居控制终端;

6：第三方GUI-TouchGFX;

7：第三方GUI-Embedded Wizard;

8：板子信息。

用一根MicroUSB线连接到F769I-DISCO板子的CN16 USB端子进行供电，可别接错了，接到CN15 USB可就只能看到仿真器指示灯不断地在闪烁，这会可别怀疑买到的是破板子，这是因为官方默认是通过板载ST-LIMK给板子供电的，如果是通过USB HS进行供电就要改变CN3排针接口， 。正确接上电源之后，可以看到官方的做的界面，相当的炫酷!接下来，我们一一体验官方的例子。

图34 官方demo

现在我们来看看第一个应用，这是个音乐播放器，需要将播放音频放在U盘中，然后用OTG线将U盘连到CN15 USB HS接口，然后操作就可以界面就可以进行播放音频的操作了。

图35 音乐播放器

第二个应用是视频播放器，也是需要将播放的视频放在U盘，然后用OTG线将U盘连到CN15 USB HS接口，然后将U盘的视频文件添加到播放列表(即open playlist)，接着打开open video即可观看视频了。

图36 播放列表

第三个应用是录音器，这个应用也是需要用到U盘的，操作步骤如上面两个演示一致，操作比较简单，就三个按键停止录音，开始录音及暂停录音

图37 录音器

第四个应用是远程桌面登录，需要准备一根网线，一台电脑，一个路由器及电脑端VNC软件。首先将板子上电用双绞网线连接板子和路由器，接着在板子上点击开始获取IP，等待路由器分配IP给板子，最后在电脑上打开VNC软件，输入板子获取的IP地址，就可以远程实时观看及操作板子的桌面了，但要确保电脑也连接在同一个路由器下，并且板子已经获取到IP地址。

图38 VNC远程桌面

第五个应用是最近比较火的-智能家居，ST这里做了一个安防DEMO，监控家里的情况，比较简单，也不是真正的摄像头，是直接调用一张照片直接显示的。

图39 摄像头监控

第六个应用是第三方GUI-TouchGFX，TouchGFX是Mjolner公司研发的，一款类似智能手机的图形用户界面，界面相当的炫酷，但是大家可别太高兴，这款GUI可是要收费的，这么炫酷的界面公司肯定是投入了大量的人力物力进行研发的，收费也是在意料之中。不过如果是兴趣爱好者，可以下载来玩玩，用于商业用途就要谨慎咯。

图40 TouchGFX

第七个应用为第三方GUI-Embedded Wizard，是继emWin，TouchGFX和JAVA图形界面开发后，又一个炫酷的GUI。

图41 Embedded Wizard

第八个应用为板子信息，这个界面跟STM32F746探索板是一样的，显示板子的名称，芯片的型号，CPU的频率，软件的版本等，主要是跟手机一样，显示系统信息之类的。

图42 板子信息

奉上一个演示视频：

官方DOME演示视频：

 接下来的性能测试篇请戳：性能测试篇

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