近期参加 STMicroelectronics 幸运地得到一套活动 STM32F769I-DISCO 开发套件，因为毕业后工作 Linux 以应用开发为主，我对 STM32 大多数印象仍然停留在大学基于标准数据库开发的基础上 STM32F103 系列。实际上，STM32 它在中国得到了广泛的应用。近年来，许多系列产品和软件开发工具已经开发出来，所以今天我将花点时间学习 STM32F769I-DISCO，它是 STMicroelectronics 公司基于 ARM Cortex?-M7 系列微控制器——STM32F769NIH6 芯片开发板。
太晚了，我们来看看。 STM32F769I-DISCO 的芳容吧！
STM32F769-DISCO 开发套件
STM32F769-DISCO 概述
STM32F769I-DISCO 由于音频、多传感器支持、图形、安全、视频和高速连接功能，开发套件应用广泛。 Arduino 连接支持提供无限扩展功能，可选择专业附加板。 STM32F769 在 216MHZ 可以在频率下实现 1082 CoreMark 最高水平 2MB Flash 及 512K SRAM，支持大部分 IoT 可穿戴应用。内置 MIPI-DSI 借助控制器 ST 官方自家的 Chrom-ART 加速技术，ST 希望智能手机 GUI 在日常应用中引入效果。除此之外，STM32F69 还内置 FMC 控制器，QSPI 接口，以太网 MAC，SDMMC，USB 以及摄像头接口，以便在未来的消费电子、工业和医疗应用中占有一席之地！
ST 推出新的微控制器芯片，让物联网可穿戴装置、智能家电等（IOT, Internetof Things）应用程序具有优异的图形处理性能，实现智能手机等直观的图形用户界面。通过整合 Chrom-ART Accelerator? 该技术已广泛应用于先进的智能手机和平板电脑MIPI-DSI 技术，STM32F769 新系列微控制器的性能达到更高水平，不会增加成本，影响电池寿命。性能强的低功耗32位 ARM? Cortex?-M7 MCU(微控制器单元)内核辅以Chrom-ART Accelerator 和 ART Accelerator? 访问加速技术，新产品可以提高图形处理性能、实时处理速度和程序内存访问速度。集成加速器和 MIPI-DSI 接口，新款微控制器能够独立执行要求严格的实时系统控制、监视等应用任务，无需另外搭载性能更强大、能耗更高的处理器。STM32F7 集成了 Cortex?-M其特点是具有 1 级缓存 （ L1- 缓存)，分为两种缓存:数据缓存 （ D- 缓存)和指令缓存 （ I- 缓存），这样可以实现具有。即使在高频率下，这些缓存也能达到零等待状态。外部存储，STM32F769-DISCO 开发板集成 512 Mbit 的QSPI Flash 及 128 Mbit 的 SDRAM。外部 Nor Flash 的型号为 MX25L51245G，通过 QSPI 接口与 MCU 连接，外部容量大 Nor Flash 大大缓解了内部 Flash 开发人员可以将一些图片、字库等外部资源存储在存储空间中 Nor Flash 中，而 QSPI 界面可提供高速带宽，消除读写瓶颈。另一个是 SDRAM，容量为 128 Mbit 的 MT48LC4M32B2。关于 MX25L51245G 及 MT48LC4M32B2 参考相应产品的数据手册。
STM32F769-DISCO 开发板正面
STM32F769-DISCO 开发板背面
STM32F769-DISCO 开发板拆开 LCD 显示器
STM32F769-DISCO 介绍板载资源
- STM32F769NIH6 Cortex-M7 具有内核微控制器 2MB 闪存，532KB RAM， RAM 包括：512KB数据 SRAM、16KB 指令 TCM RAM(时间关键程序内存)和 4KB 备份 SRAM，BGA216 封装；
- 4 英寸电容触摸屏，带有 MIPI DSI 显示连接器；
- 可选 DSI LCD，HDMI 转接板和 DSI 转接板；
- 串行音频接口（SAI）音频编解码器；
- 2 一个音频线插孔，一个用于输入，一个用于输出；
- 三维扬声器输出；
- DFSDM 输入上具有 4 个 ST MEMS 麦克风；
- 2 个 S/PDIF RCA 输入输出连接器；
- 两个按钮(一个用户，一个复位)；
- 512M 位 Quad-SPI 闪存；
- 128M 位 SDRAM；
- MicroSD 卡插槽；
- WiFi 或 Ext-EEP 子板连接器；
- USB OTG HS 通过 Micro-AB 连接器；
- 符合 IEEE-802.3-2002 以太网的标准RJ45 连接器；
- 板载 ST-LINK/V2-1 支持 USB 重新计数功能；
- USB ST-LINK 功能：虚拟 COM 端口、大容量存储和调试端口；
- 5 个电源选项：ST LINK/V2-1、USB HS连接器，以太网5V供电、Arduino 或外部连接器5V、USB 充电器；
- 基于以太网供电 IEEE 802.3af 标准（支持48V到5V，3W电源设备)；
- 3.3V 或 5V 外部电路采用直流电源输出；
- Arduino Uno V3连接器；
- 包括各种示例的完整免费软件，STM32Cube SDK 的一部分；
- 支持各种综合开发环境；
STM32F769-DISCO 开发板硬件框图
从上述板载资源可以看出，STM32F769I-DISCO 关键部分包括声音和图像的处理，如音频输入、输出和声音录制；大数据传输的处理 USB 口及 SD 可以反映卡接口 STM32F7 性能强。
STM32F769-DISCO 主控制器
STM32F769NIH6 采用 ARM Cortex-M7 内核，STM32F7 第一个基于系列设备 ARM? Cortex?-M7 32 位 RISC 内核微控制器。Cortex?-M7 内核有高性能单 / 双精度浮点操作单元（ARM），支持单 / 双精度数据处理指令和数据类型。它还有一整套 DSP 提高应用安全性的存储器保护单元（MPU）。
Cortex?-M7 具有分支预测和双指令执行的特征 6/7- 超标量流水线。利用 ST 的 ART 加速器 ? 和 L1 缓存的优点， STM32F7 实现了系列设备 Cortex?-M7 最大理论性能。STM32F7 集成了 Cortex?-M其特点是具有 1 级缓存 （ L1- 缓存)，分为两种缓存:数据缓存 （ D- 缓存)和指令缓存 （ I- 缓存)，从而实现哈佛架构的最佳性能。Cortex?-M7 五个接口： AXIM、 ITCM、 DTCM、 AHBS 和 AHBP。STM32F769NIH6主频率可达216MHz，462MDIPS，内置2MB Flash，542KB RAM。
音频部分
值得一提的是，STM32F769I-DISCO 板载 Wolfson 公司的音频 CODEC 芯片 WM8994。
WM8994 是高度集成智能手机用超低功耗高保真音频 CODEC，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 接口主要用于智能手机和音乐手机、便携式导航仪和移动互联网设备（MID），WM8994 曾用于魅族 MX2，可见 STM32F769I-DISCO 音频处理能力突出。
SPDIF 音频输入输出口，扬声器接口。值得一提的是，板卡还专门搭载了一张 SONY、PHILIPS 数字音频接口 SPDIF，从完整的整的音频电路功能到 SPDIF 我们可以找到接口 ST 意图明显，STM32F7 Discovery 可以说是数字音频领域的开发板，作为音乐播放器可能会有理想的效果。
电源部分
STM32F769I-DISCOVERY 探索者评估板设计由直流设计 5V 电源供电。板卡可配置以下五种电源：
STM32F769-DISCO 开发板的 5 种供电方式
直流 V 电源适配器连接到 JP1（Ext 5V），在这种情形下，32F769IDISCOVERY 评估板必须由一个电源单元或者一个服从 EN-60950-1: 2006+A11/2009 标准的辅助装备供电，且必须为带有限制电源容量的安全的外部低电压（SELV）。
直流 7-12V 电源来自丝印层 CN11 名为 Vin，Arduino UNO 扩展板或者子板。输入容量取决于输入电压：
- 当
Vin=7V时，可达800mA输入电流； - 当
7V<Vin<=9V时，可达450mA输入电流; - 当
9V<Vin<=12V时，可达250mA输入电流； 5V 直流电源充电器连接到了 USB ST-LINK（CN16），这种情形下，如果32F769IDISCOVERY探索者评估板由外部USB充电器供电那么调试功能将不可用。如果板卡连接到了PC，那么限制无效并有高风险损坏PC（CN3的跳冒接在chgr）。
来自RJ45连接器CN10（以太网）的48V直流电源。在这种情形下，板卡上的PoE模块产生5V电源，且可提供高达600mA电流。这个模块是一个符合IEEE802.3af class 1 / 2标准的电源设备。外部电源必须完全符合IEEE 802.3af（CN3的跳冒接在poe5V）。
32F769IDISCOVERY探索者评估板可由ST-LINK USB 连接器CN16（stlink）供电，但是只有在USB枚举成功后ST-LINK电路才能获取电源，因为主机PC那时仅仅提供100mA电流。在USB枚举期间，32F769IDISCOVERY探索者评估板向主机PC请求500mA电流供电能力的电源。如果主机能够提供所需的电源，枚举以设置配置描述符命令结束，然后电源晶体管ST890打开，红色LED LD6点亮，因此32F769IDISCOVERY探索者评估板能够消费高达500mA 电流，但不会再多了。如果主机不能提供所需的电流，枚举就失败了，因此ST890保持关闭并且STM32部分包括扩展板不会获得电源。因此红色LED LD6保持熄灭。在这种情形下，必须由外部电源供电。
注意：只要板卡由USB充电器供电，就没有枚举，因此红色LED LD2永久地保持熄灭且板卡不会获得电源。只有在这种特殊的情形下，电阻R138才需要被焊接，无论如何以使板卡获得电源。 当32F769IDISCOVER 探索者评估板正确的由5V供电时LED LD6就被点亮。
警告：当R138被焊接时不要连接PC到ST-LINK（CN16），PC可能会被损坏或者板卡没有正确供电。
来自CN15带有500mA电流限制的直流5V，USB OTG HS micro-AB连接器（CN3的跳冒接在usbhs）。
首先必须使用JP1（Ext 5V）或者CN11（Vin）或者CN10（以太网）或者CN15（usbhs）给板卡供电，然后连接USB线和PC，得益于外部电源，这种方式可保证枚举成功。
必须遵守下列步骤：
- 连接跳冒CN3到ext5V或者usbhs或者poe5V；
- 连接外部电源到JP1或者CN11或者CN10或者CN15；
- 检查红色LED LD2是否点亮；
- 连接PC到USB接口CN16；
- 若不遵守上述步骤，板卡也许首先被来自ST-LINK的VBUS供电，那么可能遭遇下列风险：
- 若板卡需要的电流超过500mA，PC有可能被损坏或者电流被PC限制，因此板卡没有正确供电；
- 枚举时需要的电流是500mA，在这种情形下，如果PC不能提供如此多的电流，请求有被拒绝且枚举不成功的风险；
时钟源
高达3个时钟源可选，描述如下：
复位源
32F769IDISCOVERY探索者开发板的复位信号是低电平有效，其来源有：
- 复位按钮B2
- Arduino Uno 的CN11
- 嵌入的ST-LINK/V2-1
USB OTG HS
板卡搭载一个USBmicro-AB高速USB OTG接口，通过来自MICROCHIP公司的USB high-speed PHY USB3320C-EZK实现。 板卡能够通过USB接口（直流5V，500mA限制电流）供电，USB电源开关也连接到了VBUS且可向CN15供电。绿色LED LD5在下列情况下被点亮：
- 电源开关打开，32F769IDISCOVERY工作于USB host模式；
- 当32F769IDISCOVERY 工作于USB device 模式时VBUS由另一个USB host供电；
- 当出现过流时，红色LED LD4被点亮；
注意：32F769IDISCOVERY在使用OTG功能时需要由一个外部电源供电。
Micro SD 卡
板卡支持连接2 GB（或以上）microSD卡到STM32F769NIH6的SDMMC2接口。
以太网
32F769IDISCOVERY探索者开发板通过来自MICROCHIP公司的PHY LAN8742A-CZ-TR以支持10/100-Mbit以太网通信且集成了一个 RJ45连接器，以太网PHY连接到了STM32F769NIH6通过RMII接口。
晶振X2为PHY产生25MHz时钟，PHY的RMII_REF_CLK为STM32F769NIH6产生50MHz时钟。
Power over Ethernet
32F769IDISCOVERY探索者开发板集成了一个使用以太网的功率模块，该模块兼容IEEE802.3af标准。
Virtual COM port
串口USART3直接作为PC的虚拟串口，它连接到了ST-LINK/V2-1 USB接口CN1。虚拟串口设置为：115200波特率，8位数据，无优先级，1位停止位，无流控。
按钮和 LED 灯
位于板卡正面的黑色按键B2是微控制器STM32F769NIH6的复位。位于板卡正面的蓝色按键可被用于数字输入或者唤醒复用功能。当按键被按下时逻辑状态是1，否则逻辑状态是0。位于板卡正面的4颗LED可供用户使用，从左到右依次为绿色LD1、橙色LD2、红色LD3、蓝色LD4。通过向GPIO寄存器写逻辑0可点亮LED。
LCD display MIPI DSI
带有电容触摸功能的4英寸800*472LCD-TFT彩色显示器MB1166,连接到了STM32F769NIH6的MIPI DSI接口。DSI（串行显示接口）是一种特殊的MIPI联盟标准且定义物理接口和协议，STM32F769NIH6微控制器使用它和LCD模块通信。
Wi-Fi and extension I2C connector
接口CN2支持Wi-Fi模块或者I2C扩展板。
Serial Wi-Fi module：串行WIFI模块采用ESP8266-01。
Extension I2Cboard：用户可根据原理图设计扩展板。
总结
相比 Cortex-M4，Cortex-M7 在流水线、L1 Cache、TCM、FPU 等单元都有显著的升级。F769 的亮点就是支持双精度浮点，带JPEG硬解，512K内部SRAM 和MIPI接口集成容量最高2MB的双区闪存、图形处理性能强大的Chrom-ART加速器、硬件JPEG加速器、TFT-LCD显示控制器和MIPI-DSI主控制器，特别有助于简化高性能控制和用户界面的设计。丰富的片上资源让图形应用能够受益远超其它微控制器的图形丰富和呈现功能，以及强大的音频功能，包括I2S接口、串行音频接口（SAI，SerialAudio Interface）。
参考文档：
【1】《UM2033 Discovery kit with STM32F769NI MCU》 【2】《UM2104 4-inch WVGA TFT LCD board with MIPI® DSI interface and capacitive touch screen》
参考文章： 【1】http://home.eeworld.com.cn/home.php?mod=space&uid=676625&do=blog&id=451359 【2】http://www.stmcu.org/module/forum/thread-608559-1-2.html 【3】http://www.21ic.com/evm/evaluate/MCU/201612/696019.htm