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[导读]ST公司的产品虽然本身就很丰富, 但是最有人气, 对市场影响力最大的当然是Cortex-M系列. 从几K Flash的Cortex-M0系列到高性能的Cortex-M7系列, 还穿插着无线系列,低功耗系列, 外挂SPI Flash作为Code空间的跨界系列, 几乎都是相应市场上的佼佼者。


原文作者:21ic论坛(bbs.21ic.com,网友: zhanzr21







ST公司的产品虽然本身就很丰富, 但是最有人气, 对市场影响力最大的当然是Cortex-M系列. 从几K Flash的Cortex-M0系列到高性能的Cortex-M7系列, 还穿插着无线系列,低功耗系列, 外挂SPI Flash作为Code空间的跨界系列, 几乎都是相应市场上的佼佼者。


作为蓝蝴蝶粉的一员, 我也总结过STM32脱颖而出的原因:

1. 以市场中心的产品迭代速度, 敏锐地抓住了Cortex-M内核替代8位,16位内核的机会。

2. 产品多样性, 各种应用场景几乎都有针对性的产品。

3. 开发生态建立, 包括软件库的匠心制作, 开发平台的革命性创新(CubeMX这个工具节省了我大量开发时间)。


这中间第三点最重要, 算是竞争力壁垒, 应该是能占据市场第一的最主要的因素。


当然STM32MP1推出之前, ST公司在MPU市场是缺位的. 之前最高性能的H7系列可以跑到400多MHz, 可以外挂SPI Flash。但是不能运行复杂操作系统, 天花板由Cortex-M内核本身的定位决定, 依然不能算是MPU。所以MP1系列的推出, 填补了这一缺憾。因为ST公司在STM32产品上积攒的开发生态经验和优势, 使得程序员们对MP1抱有更高的期望。要知道嵌入式芯片从来不是以绝对的硬件参数论英雄的。我们见过很多硬件参数非常优秀的芯片, 在市场上表现一般。原因无非就是开发难度大, 公开资料不全, 配套的工具不友好等等。所以我称STM32MP1为强化的STM32,就是希望ST公司在填补自己产品版图的同时, 同时提高整个嵌入式开发群体的开发技能与效率,共同合作创造更有意义的产品。










板子




还是按照俗套先来看看板子

(点击图片可放大查看)

这个系列板子有两个版本: STM32MP157A-DK1和STM32MP157C-DK2, 本文主角是前者. 两者差别:

1. DK1与DK2的主控芯片不同。STM32MP157AAC和STM32MP157CAC,前者定位比后者低一点:

1.1  157A/157C的Cortex-A7最高频率为650MHz。

1.2  157A缺少157C拥有的: AES/DES/RSA硬件加密单元, SecureBoot功能.

2. DK2配有触摸屏幕, DK1没有。
3. DK2的板子上焊接有WiFi/Bluetooth模块, DK1这里是空的。

除此之外两个板子基本是一样的, 板子的布局也是相同的。如果有焊接高手可以换两个板子的主控芯片也是可行的。所以两者的Demo程序绝大多数也是可以共用的。




芯片




这个芯片的资源比较丰富, 定位是工控/高端消费类应用。这里作者也不照抄数据手册了,感兴趣的可以去下载看看,它的主要内核是双Cortex-A7+Cortex-M4,还有Neon, FPU, GPU等等。MP1主要是使用Cortex-A7, Cortex-M4可以算是一个从MCU,因为芯片本身是没有Flash的, 需要Cortex-A7把可执行代码载入到Cortex-M4可以访问的RAM空间。板子上的NV空间是TF卡, 内存主空间是512Mbyte的DDR. 考虑到使用这个芯片的同学有一大部分是从STM32的以前的用户, 简要介绍些内核.目前的ARM内核主要有三个系列Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M。


Cortex-M系列

大家都很熟了, 特点是只能支持Thumb/Thumb2指令集, 没有MMU. 主要面向中低端应用, 比如疫情期间的体温枪就有很大一部分是STM32的方案. 这当中又有Cortex-M0/M1, Cortex-M3, Cortex-M4, Cortex-M7, Cortex-M23, Cortex-M33, Cortex-M35等内核, 面向不同复杂度的应用。


Cortex-R系列

是面向实时应用的内核. 比如车载ECU, 电梯控制器, 高精度电机控制等等. 目前没有看到ST公司的这个系列的产品. 支持ARM指令和Thumb/Thumb2指令.可以看作ARM7的升级产品。


Cortex-A系列

就是面向复杂应用的内核. 通俗点讲就是跑Linux/Android的内核. 大家熟知的高通/海思芯片都是这个系列的内核. 这个板子的Cortex-A7是其中比较低功耗的内核. 但不是最低的, 还有Cortex-A5是最低端的A系列内核. 注意, Cortex-A7是ARM v5架构, 而且Cortex-A7是Cortex-A9之后推出的内核. 跟Cortex-M0是Cortex-M3之后推出的类似. 当然这些细节并不重要.


系统方面, Cortex-A系列的芯片当然可以跑任何主流系统, 或者根本不跑系统. 但是这种芯片主要跑Linux/Android. 考虑到具体的运行频率和定位的应用场景, Linux应该是大多数的选择. 本文也是假定大家用它来跑Linux.


开发STM32MP1这个开发板分几个层次, 难度逐次增加, 但是并不是一定要开发到最底层才算”最硬核”. 实际上很多工业中的产品都是二次开发甚至N次开发的成果. 最关键还是设计与代码的质量, 以及产品所创造的价值.


就本开发板而言, 开发者可以:


1.      在提供好的Linux镜像上做开发, 把这个开发板子当做一个Mini工控电脑.
2.      利用OpenSTLinux提供的SDK, 开发自己的应用程序.
3.      利用开源的OpenSTLinux源代码, 定制自己的内核和镜像.
4.      不要Linux,从Baremetal出发, 移植/运行其他OS,或者干脆不用OS.


如果是要涉及到上述第二层之后的开发, 最好准备一台Linux开发机器, 最好是跑Ubuntu 18.04的本地Linux机器. Windows上跑虚拟机+镜像也是比较方便的组合.Windows10的WSL2也可以.




启动/登陆板子上Linux




板子拿到手之后会有配套的已经制作好的启动TF卡,插入. 并且把板子背面的启动选项开关配置成(1,1).

配制成第一种(0,0)时是强制DFU, 是用来烧写板上存储器用的本文暂不展开但是必须要提出的是STLink Utility不能用于这个目的要使用STM32CubeProgrammer.配置好从SD卡启动后,插上电源即可启动板子上的几个接口如下:

1.电源接口, Type C供电任何Type CSource都可以供电注意本板子不支持向外供电作者使用的是Think PadType C电源华为/小米的Type C电源应该都可以或者插在电脑也可以.

2.千兆网口建议插在自己家中的路由器上因为DK1没有无线网络连接所以这个是唯一的网络接口.

3.TF卡槽, DK1/DK2板子上没有NandFlash/NorFlash/eMMC,这是唯一的NV存储如果要用其他卡做起动盘建议最少16G.

4.带麦的音频接口基本上任何耳机都可以.

5.STLink V2-1接口除了STLink 还有一个虚拟串口.

6.HDMI接口基本上任何带HDMI的显示器都可以出厂自带Linux镜像有GUI界面.

7.USB接口这个口是板子的USB Device可用作DFU.

8.USB Host接口可以接4USB Device. 作者试验过键盘,鼠标包括无线的键鼠都能用.


登入板上的Linux, 从操作的角度三种途径:

1. STLink的虚拟串口如果要在uboot那里停下来做操作这也是唯一的选项了.

2. 把键盘/鼠标/显示器都接上直接使用OpenSTLinuxXterm.

3. ssh登陆.




Play With Linux




这一章节我们先利用已有的Linux镜像上玩玩做几个实验.

1. 播放网络音频

保证你的开发板可以访问要播放的网络资源可以先ping一下子.

如果ping不通先把网络问题解决.

利用已有的工具mpg123来播放

音频是板子自带的输出口可以插上耳机或者音箱欣赏如果想调整音量.用这个命令: alsamixer

用方向键调整音量.

如果想把音频下载到本地后面再听:




获取最新2019-nCoV数据




20192020初疫情牵动着万千人的心即使目前国内的情况基本好转但是全球的情况依然令人揪心这里通过板子获取全球最新的确诊/疑似/死亡数据如果再花点时间增加图形界面配上LCD或者大屏幕可以做成一个展示板子这里只获取到数据获取之后的数据的GUI部分有兴趣的可以动手做一做或者以后有时间再来发贴.

首先要找一个数据源这里使用美国约翰霍普金斯大学的一个数据源使用curl可以拉取所有数据:

输入上述命令后, console会打印最新的数据全球所有地区基本上都覆盖了但是这数据比较多需要做一点处理比如仅仅打印目前中国境内的各地区确诊数据:

将上述脚本存为源代码,再运行:

完成这个实验包含两部分:

1.从网络获取数据如果用C/C++,可以使用curlAPI. 如果是python, 标准库有内建的urllib等库;

2.结果的解析如果使用C/C++有很多开源的json库可用如果是python则标准库有内建的json支持.

如果涉及到图形化展示数据则还有Qt, GTK, 或者tkinter.




GPIO控制




这个实验使用系统内置的GPIO控制程序来做流水灯实验控制板子上的LD5, LD6, LD7这几个LED. 其中LD5, LD6是低逻辑点亮, LD7是高逻辑点亮.LD8Linux本身已经使用了用户程序不能控制.

Ctrl+Z或者Ctrl+C都可以退出.




写一个HelloWorld/C++




因为板子跑的是Linux, 工具链可以使用开发机本身的包管理工具来安装如果要使用板上特有的库还需要配置OpenSTLinuxSDKBSP. 这里我们只是打印Hello World. 使用标准的开发工具链即可.

在开发机上安装g++工具链:

随便在电脑上找一个原来写的C++测试代码:

编译连接:

如果没有带参数的话, build的输出为a.out

把这个a.out通过网络或者拷贝弄到开发板上的文件系统中添加可执行属性即可运行:



参考




请复制粘贴网址到外部浏览器进行浏览:


STM32 MPU Wiki: 

https://wiki.st.com/stm32mpu/wiki/Main_Page


STM32 MP1 Product Page:

https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32mp157.html#


STM32 MP1 DK1 Page:

https://www.st.com/content/st_com/en/products/evaluation-tools/product-evaluation-tools/mcu-mpu-eval-tools/stm32-mcu-mpu-eval-tools/stm32-discovery-kits/stm32mp157a-dk1.html


END

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