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隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，Linux作為一種成熟的操作系統(tǒng)，已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)的重要選擇。而STM32F4作為一種高性能、低功耗的微控制器，也成為了眾多嵌入式開發(fā)者的選擇。將Linux系統(tǒng)運(yùn)行在STM32F4平臺上，能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，使嵌入式應(yīng)用更加智能化和高效化。
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一、STM32F4的硬件基礎(chǔ)
STM32F4是ST公司推出的一款高性能、低功耗的微控制器。它集成有 Cortex-M4 內(nèi)核、DSP 加速器，以及具有高處理性能、大容量存儲和多種接口的片上外設(shè)。同時，STM32F4 還具有低功耗特性和豐富的模擬、數(shù)字接口，使其在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
二、Linux系統(tǒng)在STM32F4上的應(yīng)用
在STM32F4的硬件基礎(chǔ)上，運(yùn)行Linux系統(tǒng)能夠?yàn)榍度胧较到y(tǒng)提供更為智能化的應(yīng)用?？傮w而言，Linux系統(tǒng)在STM32F4上的應(yīng)用包含以下方面：
1. 網(wǎng)絡(luò)通信
Linux內(nèi)核集成了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，使嵌入式系統(tǒng)能夠通過網(wǎng)絡(luò)接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信。在STM32F4平臺上，與其他設(shè)備進(jìn)行TCP/IP通信或者實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸都是可行的。
2. 文件系統(tǒng)
嵌入式系統(tǒng)需要有一種能夠處理不同類型數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)，而Linux系統(tǒng)提供了FAT和EXT等多種文件系統(tǒng)支持。此外，Linux系統(tǒng)還支持網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，這意味著可以在外部設(shè)備的幫助下建立本地存儲的文件系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
3. 語音識別
運(yùn)行Linux系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)能夠通過語音識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，語音識別系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為一種普遍的人機(jī)交互方式。相比于傳統(tǒng)的按鍵操作，語音識別技術(shù)更能提高嵌入式設(shè)備的便攜性和易用性。在STM32F4平臺上，可以通過擴(kuò)展外部USB麥克風(fēng)來實(shí)現(xiàn)語音識別。
4. 圖像處理
Linux系統(tǒng)支持多種圖像處理技術(shù)，如圖像識別、圖像分析等。在STM32F4平臺上，可以通過攝像頭和圖像處理算法來開發(fā)視覺應(yīng)用，如智能家居安防等。
5. 實(shí)時性任務(wù)處理
STM32F4具有獨(dú)特的硬件外設(shè)，如DMA、多級嵌套中斷控制等，這使得STM32F4的實(shí)時性能得到大幅提升。Linux系統(tǒng)本身并不具備實(shí)時性，但是STM32F4具備的實(shí)時性能能夠?qū)崿F(xiàn)在時間敏感的任務(wù)中處理。
三、Linux系統(tǒng)在STM32F4上的優(yōu)勢
1. 現(xiàn)成硬件模塊
STM32F4的硬件模塊具有豐富的功能，如DMA、嵌套中斷控制、以太網(wǎng)MAC等。這些硬件模塊可以為Linux系統(tǒng)的開發(fā)提供現(xiàn)成的支持。相比于其他平臺，STM32F4的硬件模塊更加完善，能夠提升開發(fā)的效率和質(zhì)量。
2. 硬件資源的高效利用
在Linux系統(tǒng)中，很多模塊都需要進(jìn)行軟件模擬。但是，在STM32F4平臺上，一些常用的處理模塊可以通過硬件加速器得到大幅提升，例如在FFT、DSP加速等領(lǐng)域，這使得開發(fā)者能夠做更多的事情而不會過多浪費(fèi)處理能力。
3. 豐富的軟件庫支持
Linux系統(tǒng)內(nèi)置了大量的驅(qū)動程序和軟件庫，可以有效地支持STM32F4上軟件的開發(fā)。在使用這些庫時，開發(fā)者能夠更加高效地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，降低了應(yīng)用開發(fā)的難度。
4. 持續(xù)維護(hù)和更新
作為一種開源軟件，Linux系統(tǒng)的持續(xù)維護(hù)和更新可以不斷地提升系統(tǒng)功能和安全性。在嵌入式系統(tǒng)中，安全性和可靠性是非常重要的。使用Linux系統(tǒng)可以保證應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展和安全性。
四、
綜上所述，將Linux系統(tǒng)運(yùn)行在STM32F4平臺上，能夠?yàn)榍度胧较到y(tǒng)帶來更高效、更智能的使用體驗(yàn)。相比于其他嵌入式平臺，STM32F4具有更加完善的硬件模塊和更多的軟件庫支持，能夠讓開發(fā)者更加高效地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，Linux在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用前景將越來越廣泛，并給嵌入式系統(tǒng)帶來更大的發(fā)展空間。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- stm32是哪個公司的？屬于arm公司還是屬于意法半導(dǎo)體公司(ST)？
- stm32f407待機(jī)功耗
- stm f和f的區(qū)別？
stm32是哪個公司的？屬于arm公司還是屬于意法半導(dǎo)體公司(ST)？
意法半導(dǎo)體公司
拓展資料：意法半導(dǎo)體（ST）集團(tuán)于1988年6月成立，是由意大利的SGS微電子公司和法國Thomson半導(dǎo)體公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSONMicroelectronics將公司名稱改為意法半導(dǎo)體有限公司，是世界更大的半導(dǎo)體公司之一。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARMCortex_-M0，M0+，M3，M4和M7內(nèi)核（ST’sproductportfoliocontainsacomprehensiverangeofmicrocontrollers，fromrobust，low-cost8-bitMCUsupto32-bitARM-basedCortex_-M0andM0+，Cortex_-M3，Cortex_-M4Flashmicrocontrollerswithagreatchoiceofperipherals.SThasalsoextendedthisrangetoincludeanultra-low-powerMCUplatform)。
它具有以下握慧三個特點(diǎn)：
1，新的基于ARM內(nèi)核的32位MCU系列
_標(biāo)準(zhǔn)的
ARM架構(gòu)
_內(nèi)核為ARM公司為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的Cortex-M內(nèi)核
2，超前的體系結(jié)構(gòu)
_高性能_低電壓_低功耗_創(chuàng)新的內(nèi)核以及外設(shè)
3，簡單易用/自由/低風(fēng)險
Cortex-M3系列屬于慶皮蠢ARMv7架構(gòu)
ARMv7架構(gòu)定義了三大分工明確的系列：
“A”系列：面向尖端的基于
虛擬內(nèi)存
的操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用
“R”系列：針對實(shí)時系統(tǒng)；
“M”系列：對微控制器。
STM32F1屬于Cortex-M系列中的Cortex-M3內(nèi)核，采用ARMv7-M架構(gòu)。STM32F4屬于Cortex-M4系列采用ARMv7-ME架構(gòu)。譽(yù)陪Cortex-A5/A8采用ARMv7-A架構(gòu)。傳統(tǒng)的ARM7系列采用的是ARMv4T架構(gòu)。（想了解更多可參考韋東山老師的《Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊》之一章）
一個芯片是由內(nèi)核和外設(shè)構(gòu)成的，悄困耐ST公司是造芯片的，但用的是ARM公司的內(nèi)核再加上尺此自己的外設(shè)構(gòu)成一個完整的STM芯片，所以當(dāng)啟春然用ST命名。
stm32f407待機(jī)功耗
疑問
在做待機(jī)喚醒實(shí)驗(yàn)時，會有這樣的疑問：只有進(jìn)入好姿襪待機(jī)模式的代碼，那么喚醒是如何喚醒的？
原理
（此節(jié)主要針對待機(jī)喚醒原理進(jìn)行簡單介紹，可以根據(jù)自己情況自動略過）
STM32F4待機(jī)模式
在系統(tǒng)或電源復(fù)位以后，微控制器處于運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)下的 HCLK 為 CPU 提供時鐘，內(nèi)核執(zhí)行程序代碼。當(dāng) CPU不需繼續(xù)運(yùn)行時，可以利用多個低功耗模式來節(jié)省功耗，例如等待某個外部事件時。
STM32F4 的 3 種低功耗模式
在這三種低功耗模式中，更低功耗的是待機(jī)模式，在此模式下，更低只需要 2.2uA 左右的 電流。停機(jī)模式是次低功耗的，其典型的電流消耗在350uA 左右。最后就是睡眠模式了。
進(jìn)入/退出待機(jī)模式
拓展：
在進(jìn)入模式的第三步：將WUF位清零，查看寄存器PWR_CSR。
清零需要通過PWR_CR進(jìn)行配置：CWUF位置1。
退出模式
根據(jù)圖1及下面stm32部分時鐘樹可知，在待機(jī)的狀態(tài)下，PLL、HSI 和 HSE 振蕩器被斷電、1.2V供電區(qū)別斷電，可以認(rèn)為只有LSI、LSE振蕩器在工作，因此RTC、獨(dú)立看門狗可以工作，從而進(jìn)行待友激機(jī)喚醒。（還有WKUP上升沿、NRST復(fù)位）
代碼
#include “wkup.h”
#include “l(fā)ed.h”
#include “delay.h”
#include “usart.h”
//系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式
void Sys_Enter_Standby(void)
{
while(WKUP_KD);//等待WK_UP按鍵松開(在有RTC中斷時,必須等WK_UP松開再進(jìn)入待機(jī))
RCC_AHB1PeriphResetCmd(0X04FF,ENABLE);//復(fù)位所有IO口
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);//使能PWR時鐘
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//后備區(qū)域訪問使能
//這里我們就直接關(guān)閉相關(guān)RTC中斷
RTC_ITConfig(RTC_IT_TS|RTC_IT_WUT|RTC_IT_ALRB|RTC_IT_ALRA,DISABLE);//關(guān)閉RTC相關(guān)中斷，可能在RTC實(shí)驗(yàn)打開了。
RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_TS|RTC_IT_WUT|RTC_IT_ALRB|RTC_IT_ALRA);//清楚RTC相關(guān)中斷標(biāo)志位。
PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);//清除Wake-up 標(biāo)志
PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);//設(shè)置WKUP用于喚醒
PWR_EnterSTANDBYMode();//進(jìn)入待機(jī)模式
}
//檢測WKUP腳的信號
//返回值1:連續(xù)按下3s以上
//:錯誤的觸發(fā)
u8 Check_WKUP(void)
{
u8 t=0;
u8 tx=0;//記錄松開的次數(shù)
LED0=0; //亮燈DS0
while(1)
{
if(WKUP_KD)//已經(jīng)按下了
{
t++;
tx=0;
}else
{
tx++;
if(tx>3)//超過90ms內(nèi)沒有WKUP信號
{
LED0=1;
return 0;//錯誤的按鍵,按下次數(shù)不夠
}
}
delay_ms(30);
if(t>=100)//按下超過3秒鐘
{
LED0=0; //點(diǎn)亮DS0
return 1; //按下3s以冊漏上了
}
}
}
//中斷,檢測到PA0腳的一個上升沿.
//中斷線0線上的中斷檢測
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除LINE10上的中斷標(biāo)志位
if(Check_WKUP())//關(guān)機(jī)?
{
Sys_Enter_Standby(); //進(jìn)入待機(jī)模式
}
}
//PA0 WKUP喚醒初始化
void WKUP_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);//使能SYSCFG時鐘
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//輸入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;//下拉
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化
SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0);//PA0 連接到中斷線0
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;//LINE0
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中斷事件
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; //上升沿觸發(fā)
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//使能LINE0
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;//外部中斷0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;//搶占優(yōu)先級2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;//子優(yōu)先級2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中斷通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置NVIC
//(檢查是否是正常開)機(jī)
if(Check_WKUP()==0)
{
Sys_Enter_Standby();//不是開機(jī),進(jìn)入待機(jī)模式
}
}
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此處為wkup.c代碼，比較簡單，這里不再進(jìn)行闡述，下面主要針對上述疑問進(jìn)行解釋。（通過查閱資料，自行理解的邏輯）
理解
首先，開機(jī)后，從int main()函數(shù)進(jìn)行初始化，進(jìn)行到WKUP_Init()；對PA0進(jìn)行相關(guān)配置，檢查是否長按開機(jī)鍵，沒有，進(jìn)入Sys_Enter_Standby()函數(shù)，在函數(shù)內(nèi)最后進(jìn)入待機(jī)模式：PWR_EnterSTANDBYMode()。
PWR_EnterSTANDBYMode()配置在原理中已經(jīng)進(jìn)行介紹，不再重復(fù)，主要針對函數(shù)內(nèi)的WFI進(jìn)行介紹：
WFI: wait for Interrupt 等待中斷，即下一次中斷發(fā)生前都在此hold住不干活
也就是說：當(dāng)前大環(huán)境是正常運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)行于此處時，卡住不進(jìn)行后續(xù)代碼執(zhí)行，相當(dāng)于進(jìn)行待機(jī)處理。
所以在初始化時，運(yùn)行到WFI就卡在了一個地方
當(dāng)按鍵wkup被按下時，其實(shí)已經(jīng)進(jìn)行了待機(jī)喚醒處理，（從按下時，燈光亮了一下就可以看出來，程序已經(jīng)開始運(yùn)行了，沒有繼續(xù)卡在原處），此時是從int main()函數(shù)之一行開始重新運(yùn)行。進(jìn)行到WKUP_Init()；對PA0進(jìn)行相關(guān)配置，檢查是否長按開機(jī)鍵。
沒有按夠3s，重復(fù)上述1、2步驟；
當(dāng)按鍵達(dá)到3s后，跳過WKUP_Init()函數(shù)中的ifCheck_WKUP()函數(shù)，程序正常運(yùn)行，從而達(dá)到喚醒功能。并配置PA0中斷方式。
當(dāng)再次按鍵達(dá)到3s后，進(jìn)入中斷，判斷有沒有按夠3s。時間不夠，繼續(xù)運(yùn)行正常狀態(tài)；時間達(dá)到3s，Sys_Enter_Standby()
再次進(jìn)入待機(jī)模式。
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除LINE10上的中斷標(biāo)志位
if(Check_WKUP())//關(guān)機(jī)?
{
Sys_Enter_Standby(); //進(jìn)入待機(jī)模式
}
}
stm f和f的區(qū)別？
一、內(nèi)核不同
1、stm32 f103：于中低端的32位ARM微控制器，該系列芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。
2、stm32 f407：又稱STM32F4，由ST（意法半導(dǎo)體）開發(fā)的一種高性能微控制器。采用了90 納米的NVM 工藝和ART。
二、特點(diǎn)不同
1、stm32 f103：按片內(nèi)Flash的大小可分為三大類：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。
2、stm32 f407：兼容于STM32F2系列產(chǎn)品，便于ST的用戶擴(kuò)展或升級產(chǎn)品，而保持腔喊硬件的兼容歷凱能力。
三、集成功能不同
1、stm32 f103：集成定時器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多種功能。
2、stm32 f407：集成了新的DSP和FPU指令，168MHz的高速性能使得數(shù)字信號控制器應(yīng)用和快速的產(chǎn)品開發(fā)達(dá)到了新的水平。提升控制算法的執(zhí)行速度和代碼效率。
參考資料來源：伍爛野
百度百科-STM32F103
參考資料來源：
百度百科-STM32F4
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