STM32是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一系列32位ARM Cortex-M微控制器产品线。
这些微控制器采用了ARM Cortex-M内核，并具有丰富的外设和功能，可用于各种应用领域，包括工业控制、汽车电子、医疗设备、消费电子等。
STM32
STM32 引脚
图片来源：https://www.wellpcb.com/STM32-pinout.html
STM32系列微控制器产品线包括多个系列和型号，以满足不同应用和需求。这些系列包括：
- STM32F系列
- STM32L系列
- STM32H系列
- STM32G系列
- STM32W系列
- ...
图片来源：https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus.html
ARM 是什么？
ARM是 Advanced RISC Machine的缩写，是指一家名为ARM的公司，也指该公司设计的处理器内核ARM。
- ARM公司是全球领先的半导体知识产权（IP）提供商，只设计内核不生产实物
- ARM公司设计ARM内核，其他半导体厂商完善内核周边电路并生产芯片，意法半导体的STM32。
ARM传统上采用数字命名:
- ARM7
- ARM9
- ARM11
后来出了新的CORTEX家族，其又可以分为分为三个系列：
- CORTEX Ax：高端应用领域，性能最高
- CORTEX Rx：实时性高的产品
- CORTEX Mx：嵌入式，单片机
图片来源：https://emcu.it/CortexFamily/CortexFamily.html
集成开发环境
STM32CubeIDE是意法半导体提供的免费IDE，2019年发布。Keil 历史比较久远，支持ARM的芯片更广泛。
STM32CubeIDE
STM32CubeIDE 是一个全面的开发环境，集成了代码编写、编译、调试和程序烧写功能。它基于开源的 Eclipse IDE、CDT（C/C++ Development Tooling）和 GDB（GNU Debugger）构建，并集成了ST专有的HAL（硬件抽象层）库和LL（低层）驱动器。 包括 STM32CubeMX，用于配置微控制器的各种硬件特性如时钟、中断、外设等，并自动生成初始化代码。
除了CubeIDE，还经常看到另外三个名字。在典型的开发流程中，
- STM32CubeMX 用于生成初始化代码和配置项目，然后在
- STM32CubeIDE 中编辑、编译和调试这些代码
- STM32CubeProgrammer 用于将编译好的程序烧写到微控制器上
- STM32CubeMonitor 可用于进一步的运行时分析和性能调优。
列个表格：
| 工具 | 主要功能 | 用途说明 |
|---|---|---|
| STM32CubeMX | - 图形化的微控制器配置工具 - 生成初始化代码 |
- 配置微控制器外设和功能 - 为 IDE 设置项目基础 |
| STM32CubeProgrammer | - 微控制器的编程和固件升级工具 - 支持多种编程接口 |
- 上传编译后的程序到微控制器 - 执行固件升级和备份操作 |
| STM32CubeMonitor | - 实时数据监控和可视化工具 | - 监控和分析微控制器应用程序的运行时数据 |
| STM32CubeIDE | - 集成开发环境 - 包含代码编辑、编译、调试功能 - 集成 STM32CubeMX 和 STM32CubeProgrammer |
- 开发、编译、调试 STM32 应用程序 |
Keil MDK-ARM
注：它的编译器是armcc编译器，ARM 公司提供的一个专门针对 ARM 处理器的编译器。
Keil MDK-ARM 是一个强大的微控制器开发环境，专为 ARM Cortex-M 微处理器设计。它提供了包括 µVision IDE、编译器、调试器和必要的中间件组件。具有高级的代码编辑功能、项目管理工具和强大的调试功能。它也支持 RTOS（实时操作系统）和提供了广泛的中间件库。
- 1982年，Keil Elektronic GmbH在德国成立，专注于8051微处理器的开发工具。
- 1990年代末，随着ARM架构兴起，Keil开始开发面向ARM的编译器和调试工具。
- 2005年，ARM公司收购了Keil。
- Keil MDK-ARM：随着 ARM 微控制器的普及，Keil 发布了 Microcontroller Development Kit (MDK)，专为 ARM Cortex-M 和 Cortex-R 系列设计。
- 2014年：Keil MDK-ARM 版本5发布，引入了许多新功能和改进，包括对 ARM Cortex-M 内核的全面支持，以及全新的软件包管理功能。
注意：Keil 有4套东西
- Keil MDK：Keil for ARM，Keil MDK-ARM，用于ARM微处理器
- Keil PK51：Keil C51, 用于 8051微处理器
- Keil PK166：Keil C166，用于 XC16x, C16x, ST10微处理器
- Keil DK251：Keil C251，用于 C251微处理器
IAR Embedded Workbench
IAR Embedded Workbench 是一个集成开发环境和工具链，支持包括 STM32 在内的多种 ARM Cortex-M 微控制器。它以其编译器优化技术和高效的代码生成而闻名。提供了高级的代码优化功能，包括对代码大小和执行速度的优化，以及全面的调试工具。
IAR Embedded Workbench 使用的编译器通常被称为 IAR C/C++ Compiler。这个编译器是 IAR Systems 提供的，专门为嵌入式系统的开发设计。IAR C/C++ Compiler 针对多种微处理器架构提供优化，支持包括 ARM、AVR、MSP430、RX、RISC-V、8051 等多种流行的微控制器。
JTAG 与 SWD
- JTAG (Joint Test Action Group)
- SWD (Serial Wire Debug)
这是两种常用的调试和编程接口，用于微控制器和其他集成电路的开发。
JTAG 和 SWD 的主要特性和区别：
| 特性 | JTAG | SWD |
|---|---|---|
| 引脚数量 | 通常需要 4 个或更多引脚 | 只需要 2 个引脚 |
| 引脚功能 | - TCK (时钟) - TMS (模式选择) - TDI (数据输入) - TDO (数据输出) - (可选) TRST (复位) |
- SWCLK (时钟) - SWDIO (数据输入/输出) |
| 协议复杂性 | 较复杂，因为提供了链式连接多个设备的能力 | 较简单，专注于单一设备的调试和编程 |
| 通用性 | 支持多种设备，不限于 ARM 架构 | 主要用于 ARM 架构的设备 |
| 调试能力 | 支持复杂的调试功能，如边界扫描等 | 专注于核心的调试功能，如断点和观察点 |
| 速度 | 通常较慢，受限于链路中的最慢设备 | 通常较快，因为只连接单个设备 |
| 硬件成本 | 较高，因为需要多个引脚和复杂的接口 | 较低，因为接口简单，引脚数少 |
| 易用性 | 配置较为复杂，尤其在多设备系统中 | 配置简单，易于实现和使用 |
如何用？
如果使用ST官方的板子(Nucleo或Discovery)，不需要额外的调试器，因为板子上自带了ST-LINK的调试器。直接用USB连接到PC主机即可。
中国大陆的开发的板子，通过不包含ST-LINK。需要使用外置的调试器来烧写或调试。
ST官方 ST-LINK/V2的接口如下，它包含一个20针接头（板子上需要这么留接口）：
但是，中国克隆的ST-LINK/V2接口可能只使用10针接头：
图片来源：https://stm32-base.org/guides/connecting-your-debugger.html
不管几针，都是要接到STM32的对应的引脚上。
烧写器ST-Link
ST-LINK
ST-LINK Utility
与烧写器对应的上位机软件：STM32 ST-LINK Utility。Keil MDK-ARM 也使用 ST-LINK Utility 对 STM32进行烧写。
STM32CubeProgrammer
STM32CubeProgrammer 是一个独立的软件工具，它不依赖于 ST-LINK Utility 来执行其功能。对比：
- ST-LINK Utility 是一个更简单、更专注的工具，主要用于通过 ST-LINK 调试器进行设备的编程和基本调试。
- STM32CubeProgrammer 提供了更广泛的功能，不仅支持 ST-LINK，还支持其他调试适配器和通信协议，同时集成了更多高级功能，例如安全编程和更复杂的内存操作。
ST-Link 与 J-Link
ST-Link 功能有限，但是便宜！J-Link功能强
| 特性 | ST-Link | J-Link |
|---|---|---|
| 厂商 | STMicroelectronics | SEGGER |
| 兼容性 | 主要针对 STM32 系列 | 支持多种架构，如 ARM Cortex-M/A/R, RX, PPC, MIPS |
| 接口 | 主要是 SWD | JTAG, SWD, Fine, cJTAG, SPI 等 |
| 功能 | 基本功能：下载、调试、单步执行等 | 包括高级功能：实时终端、系统查看器、无限断点等 |
| 价格 | 较低 | 较高 |
| 软件支持 | STM32CubeIDE, Keil, IAR, Eclipse | Ozone Debugger, J-Flash, 多数第三方IDE |
| 适用场景 | STM32开发、预算有限的项目 | 多平台开发、需要高级调试功能的复杂项目 |
Boot引脚
STM32 微控制器系列通常具有一个或多个用于控制启动模式的引脚，称为 BOOT 引脚。这些 BOOT 引脚的状态（高电平或低电平）在微控制器上电重置时决定了 CPU 从哪里开始执行代码。这一功能对于程序开发、调试以及固件升级非常重要。
对于大多数 STM32 微控制器，常见的配置包括 BOOT0 和有时的 BOOT1 引脚。具体的 BOOT 引脚配置和行为可能会根据不同的 STM32 系列和具体型号有所不同。
- BOOT0: 这是最常见的启动模式选择引脚。它通常需要在上电或复位时设置为高电平或低电平，以选择启动模式。
- BOOT1（如果存在）: 这个引脚与 BOOT0 结合使用，提供更多的启动配置选项。
启动模式
STM32 微控制器的启动模式通常可以分为以下几种：
- 主闪存模式（Main Flash Memory）:
当 BOOT0 设置为低电平时，微控制器从主闪存（用户程序存储区）启动。 这是大多数应用程序的正常运行模式。
- 系统内存模式（System Memory）:
当 BOOT0 设置为高电平（并且 BOOT1 为低电平，如果有的话）时，微控制器从系统内存启动。 系统内存通常包含了一个由 ST 提供的引导加载程序（bootloader），可用于通过特定的通信接口（如 USART、USB、CAN 等）进行固件升级。
- 嵌入式SRAM模式（Embedded SRAM）:
在某些 STM32 配置中，当 BOOT0 和 BOOT1 都设置为高电平时，微控制器可能从内嵌的 SRAM 启动。这种模式主要用于特殊的调试目的。
与 ESP32对比
ESP32 不是ARM架构！
| 特性 | ESP32 | STM32 |
|---|---|---|
| 制造商 | Espressif Systems | STMicroelectronics |
| 处理器架构 | Xtensa LX6 微处理器 | ARM Cortex-M 系列 |
| 核心数和频率 | 双核，最高 240 MHz | 从单核到双核，频率从 48 MHz 到 480 MHz 不等 |
| 内置无线 | Wi-Fi 802.11 b/g/n, 蓝牙 4.2/BLE | 多数型号无内置无线，STM32WB 系列支持蓝牙和其他无线通信 |
| 内存 | 520 KB SRAM, 外部通过 SPI 连接的 Flash | RAM 从几 KB 到 1 MB 以上，Flash 从几十 KB 到几 MB 不等 |
| 外设 | GPIO, ADC, DAC, UART, SPI, I2C, CAN, Ethernet MAC | GPIO, ADC, DAC, UART, SPI, I2C, USB, CAN, Ethernet 等 |
| 低功耗模式 | 支持深度睡眠模式 | 提供丰富的低功耗模式，适用于超低功耗应用 |
| 开发环境 | ESP-IDF, Arduino IDE, MicroPython | STM32CubeIDE, Keil, IAR, Arduino IDE |
| 应用领域 | 物联网设备，智能家居，智能城市 | 广泛的应用，包括工业控制、汽车电子、低功耗便携设备等 |
参考
- https://wiki.st.com/stm32mcu/wiki/STM32CubeIDE