Spis treści:
Integracja z popularnymi programami, łatwość pracy z Arduino oraz stosunkowo niska cena to tylko niektóre z powodów, dla których warto spróbować sił z bramą do nieskończonych możliwości w świecie mikrokontrolerów i systemów embedded, jaką są STM32 Nucleo.
Dlaczego warto wybrać STM32?
Programowanie mikrokontrolerów STM32 to satysfakcjonujące doświadczenie, ale w opiniach wielu hobbystów uchodzi za zniechęcające, jeśli brakuje nam choćby podstawowych szlifów w systemach wbudowanych. STMicroelectronics dzieli atuty z dobrze opisanymi pozycjami na rynku takimi jak Arduino i Raspberry Pi, bowiem zapewnia bogatą dokumentację, podręczniki użytkownika, schematy, noty aplikacyjne i przykładowy kod do szybkiego startu z platformą. Prototypowanie i podłączanie modułów i shieldów z STM32 pozostaje proste dzięki wbudowanym pinom kompatybilnym z Arduino. Mikrokontrolery STM32 oferują doskonałą wydajność, dużą liczbę peryferiów i interfejsów komunikacyjnych, przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC) i interfejsy użytkownika PWM. Nauka programowania STM32 powinna rozpocząć się od pracy z GPIO, stopniowego poznawania urządzeń peryferyjnych i eksperymentowania z kodem oraz czujnikami. Zaczynając od prostych zadań i stopniowo rozwijając wiedzę stworzymy solidne podstawy do bardziej zaawansowanego rozwoju STM32.
Rodzina mikrokontrolerów STM32
Fraza STM32 nie odnosi się do jednego konkretnego mikrokontrolera. Jest to nazwa nadana przez firmę STMicroelectronics rodzinie mikrokontrolerów opartych na architekturze ARM Cortex-M. Sama rodzina STM32 może być podzielona na wiele grup, które z kolei mogą być podzielone na serie, których jest piętnaście. Serie te są pogrupowane w cztery grupy: High Performance, Mainstream, Ultra Low Power i Wireless. Większość płyt rozwojowych jest zaprojektowana do pracy z jak najmniejszą liczbą komponentów – tak, aby były jak najtańsze i nie ograniczały użytkownika w żaden sposób. Istnieją również płytki, które zawierają dodatkowe komponenty, takie jak diody LED i czujniki. Same płytki STM32 Nucleo są bardzo podobne do płytek Arduino. Zawierają tylko mikrokontroler i wbudowany debugger ST-Link. Dostępne są trzy formaty. Oprócz tego możemy napotkać zestawy Discovery z urządzeniami wejściowymi i wyjściowymi oraz debuggerem, a także płytki ewaluacyjne z rozbudowaną siecią urządzeń i interfejsów.
Do rozpoczęcia projektu typu STM32-base nie musimy dokonywać skomplikowanych wyborów po stronie oprogramowania, bowiem możemy skorzystać z GNU Arm Embedded Toolchain do pobrania od producenta ARM. STM32-base mogą być rozwijane z edytorem kodu takim jak Visual Studio Code. W kwestii platform oferujących IDE i API do sterowania urządzeniem warto wskazać dwie. Pierwsza z nich to STM32duino, która implementuje dobrze znane API Arduino dla mikrokontrolerów STM32. Druga to Arm Mbed, która obsługuje nie tylko mikrokontrolery STM32. To często wybierany wariant nie tylko z uwagi na obsługę szerokiej gamy urządzeń od różnych producentów, ale i rozwiązania opracowane specjalne dla IoT oraz IDE w chmurze lub do pobrania.
Moduł Nucleo - co to jest?
STM32 Nucleo to układy produkowane przez firmę STMicroelectronics. Firma ta posiada w swojej ofercie bogatą ofertę układów wyposażonych w 32-bitowe mikrokontrolery. Moduły Nucleo zostały zaprojektowane w celu zapewnienia łatwej w użyciu platformy do opracowywania i tworzenia aplikacji opartych na mikrokontrolerach STM32. Dzięki schematycznej budowie możliwe jest przyłączanie oraz ponowne wykorzystanie urządzeń dostępnych w portfolio Nucleo. Złącza płytki są kompatybilne z Arduino i nowym standardowym złączem ST (Morpho), co otwiera dostęp do szerokiej gamy rozszerzeń i modułów oraz pozwala programistom wykorzystać istniejący ekosystem sprzętu i bibliotek kompatybilnych z Arduino. Podłączenie dodatkowych czujników, siłowników, wyświetlaczy, modułów komunikacyjnych i innych urządzeń peryferyjnych do mikrokontrolera STM32 nie stanowi żadnego problemu. Ponadto w modułach Nucleo znajdziemy często zintegrowany obwód do zasilania USB lub poprzez inne, zewnętrzne źródło. Każdy moduł Nucleo zawiera wbudowany programator ST-Link, który umożliwia deweloperom programowanie i debugowanie podłączonego mikrokontrolera STM32 bezpośrednio z ich środowiska programistycznego (np. STM32CubeIDE, Keil µVision itp.) za pomocą łączności USB. Warto przy tym zwrócić uwagę na to, że firma STMicroelectronics zapewnia kompleksowy ekosystem rozwoju oprogramowania dla mikrokontrolerów STM32. Przykładem mogą tu być STM32CubeMX do graficznej konfiguracji i generowania kodu czy też STM32CubeIDE do zintegrowanego środowiska programistycznego.
STM32 Nucleo - dla kogo?
Mikrokontrolery STM32 znajdują zastosowanie w szerokiej gamie urządzeń i coraz częściej znajdujemy je w systemach Internetu Rzeczy (IoT; Internet of Things).
Dzięki niskiemu poborowi energii oraz opcjom łączności i kompatybilności z protokołami IoT, układy STM32 zyskały popularność w elektronice przeznaczonej dla inteligentnych budynków. Platformy STM32 Nucleo odgrywają również znaczącą rolę w automatyce przemysłowej, gdzie są wykorzystywane do sterowania maszynami, monitorowania procesów i zbierania danych z czujników. Są one często zintegrowane z programowalnymi sterownikami logicznymi (PLC) lub z systemami, które sterują silnikami. Dzięki swojej przystępnej cenie, uniwersalnej budowie oraz bogatej ofercie urządzeń moduły STM32 są popularne wśród hobbystów i amatorów elektroniki. Wykorzystywane są również w celach edukacyjnych i rozwojowych przez inżynierów i programistów do opracowywania systemów wbudowanych, eksperymentowania z koncepcjami sprzętowymi i programowymi, tworzenia projektów proof-of-concept i opracowywania oprogramowania układowego dla różnych aplikacji.
Tak więc czy też stawiamy pierwsze kroki jak elektronik amator, czy też pracujemy nad bardziej zaawansowanymi projektami warto więc zapoznać się z układami STM32 Nucleo i możliwościami jakie oferują.
