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物联网：嵌入式开发实战_连志安编著_AZW3_MOBI_EPUB_PDF_电子书（无页码）_连志安编著

内容节选

第4章单片机开发嵌入式技术是整个物联网系统的关键核心技术之一。它相当于感知层大脑，将感知层的传感器部分统一起来，实现具体的功能，是整个物联网的底层基础部分。嵌入式的开发，最核心部分是芯片的开发。目前嵌入式开发主要有单片机、嵌入式Linux等。其中单片机以其功能强大、性价比高，在物联网这一行业中占据了半壁江山。 4.1 初识STM32F407芯片 4.1.1 单片机介绍本节介绍单片机和STM32F407芯片。单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括地讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。 4.1.2 STM32F407芯片本书选用ST（意法半导体）推出的STM32F407系列芯片，如图4.1所示。它是ST推出的基于ARM Cortex-M4为内核的高性能微控制器，其采用了90nm的NVM工艺和ART（自适应实时存储器加速器，Adaptive Rea-l Time Memory Accelerator）。根据市场相关统计，2017年STM32系列芯片出货量为10亿颗。作为全球最大的半导体公司之一，ST拥有广泛的产品线，传感器、功率元器件、汽车电子产品和嵌入式处理器解决方案，在物联网生态中起着重要作用。而其中MCU是最重要的业务之一，官方数据显示，2017年ST在通用微控制器市场份额约为19%，公司拥有超过800款STM32产品，超过50000个客户。使用STM32F407作为开发主要是基于以下几点理由。（1）性价比高。STM32F407VET6型号单颗采购价为13元左右，批量价格会更低一点。图4.1 STM32F407芯片（2）市场大，开发资料多：作为全球最受欢迎的芯片，目前市场上绝大部分公司采用基于STM32系列的芯片做开发，企业招聘也基本要求会使用STM32进行开发。同时网上有很多成熟解决方案，以及相关论坛。（3）性能强大。STM32F407提供了工作频率为168 MHz的Cortex-M4内核（具有浮点单元）的性能。在Flash存储器执行时，STM32F407/417能够提供210 DMIPS/566 CoreMark性能，并且利用意法半导体的ART加速器实现了Flash零等待状态。DSP指令和浮点单元扩大了产品的应用范围。（4）外设资源丰富。 2个USB OTG（其中一个支持HS）。音频：专用音频PLL和2个全双工I2S。通信接口多达15个（包括6个速度高达11.25Mb/s的USART、3个速度高达45Mb/s的SPI、3个I2C、2个CAN和1个SDIO）。模拟：2个12位DAC、3个速度为2.4 MSPS或7.2 MSPS（交错模式）的12位ADC。定时器多达17个：频率高达168 MHz的16和32位定时器。可以利用支持Compact Flash、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器的灵活静态存储器控制器轻松扩展存储容量。基于模拟电子技术的真随机数发生器。 4.2 搭建开发环境开发环境主要分为硬件平台和软件开发环境两部分。 4.2.1 硬件平台开发STM32F407，我们需要准备如下硬件平台，如图4.2所示。（1）装有Windows操作系统的计算机一台。图4.2 硬件平台（2）STM32F407ZTG6开发板一个。本书所有的代码将在STM32F407开发板上运行。（3）J-Link一个。主要用于下载程序使用。（4）路由器一个、网线两根。后面网络通信实验需要用到。（5）电源线和串口各一个，提供供电、串口调试。 4.2.2 软件开发环境（1）Windows操作系统。（2）Keil MDK软件。用于代码编写、编译、下载、仿真调试等。（3）J-Link驱动。用于安装J-Link驱动时使用，以便J-Link能正常工作。（4）计算机串口调试软件。用来和开发板进行通信。（5）TCPUDP测试工具。用于网络通信调试使用。以上开发软件的下载可以见附录资料部分，提供本书所有使用到的软件。方便读者安装到自己的计算机上。 4.2.3 Keil MDK软件的安装 Keil MDK，也称MDK-ARM、Realview MDK、I-MDK、μVision4等。Keil MDK由三家国内代理商提供技术支持和相关服务。 MDK-ARM软件基于Cortex-M、Cortex-R4、ARM7、ARM9处理器设备提供了一个完整的开发环境。MDK-ARM专为微控制器应用而设计，不仅易学易用，而且功能强大，能够满足大多数苛刻的嵌入式应用。它提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内......