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STM32 für Einsteiger

2014-01-27T03:03:52Z

109.91.131.69: /* Taktzeitberechnung und Überwachung */ - kaputten Code wieder auf DWT, aber mit CMSIS, umgebaut und Beschreibung auf DWT geändert

Immer wiederkehrend hier im Forum "Mit welchem Mikrocontroller anfangen?". Es gibt eine große Auswahl und eben so viele Empfehlungen. In diesem Artikel soll zu erst geholfen werden ob ein STM32-Prozessor mit Cortex-M3/M4 Kern überhaupt der Richtige für den Start ist.
Nicht für jeden ist der [[STM32]] zu empfehlen, denn die Anforderungen und Wünsche die man realisieren möchte, sowie die eigenen Fähigkeiten sind verschieden.

Es werden meist die Prozessoren [[AVR]], [[PIC]], [[Arduino]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]] empfohlen. Seltener auch 8051 und M16C. Alle haben Vorzüge und ebenso auch Nachteile.

[[Bild:STM32F407SB.jpg|thumb|right|340px|STM32F417 auf einem Selbstbau-Board]]

= Eigene Fähigkeiten und Wünsche =

Dieser Artikel geht davon aus, dass bereits Elektronik Kenntnisse vorhanden sind. Wenn nicht dann sollte man erst einmal den Artikel "[[Absolute Beginner]]" durcharbeiten, sowie die anderen Artikel aus der Kategorie "[http://www.mikrocontroller.net/articles/Kategorie:Grundlagen Grundlagen]".
 Weitere Artikel die andere Prozessoren näher darstellen da sich dieser Artikel hauptsächlich auf [[STM32]] konzentriert: [[Entscheidung Mikrocontroller]] und [[Mikrocontroller Vergleich]]. Die Seiten [[AVR]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[PIC]] zeigen mehr Details über diese µC. Hier werden nur grob ein paar Tabelle zum Vergleichen gezeigt.

Zu erst einmal die Randbedingungen, mit der man sich selbst zu erst einmal einschätzen sollte:
{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Fähigkeit || [[STM32]] || [[AVR]] || colspan="3" | [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Bitbreite, jedoch unwichtig für Einsteiger || align="center" | 32-bit || align="center" | 8-bit || align="center" | 8-bit (PIC18) || align="center" | 16-bit (PIC24) || align="center" | 32-bit (PIC32) || align="center" | 16-bit || align="center" | 8-bit
|-
| Neueinsteiger, kaum Elektronikkenntnisse, noch nie programmiert
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="AVR_TUT1">[http://www.rn-wissen.de/index.php/AVR-Einstieg_leicht_gemacht], RoboterNetz: AVR-Einstieg leicht gemacht</ref><ref name="AVR_TUT2">[http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_de/], Tutorial für das Erlernen der Assemblersprache von AVR-Einchip-Prozessoren</ref>
| colspan="3" align="center" | O
| align="center" | O
| align="center" | X
|-
| Wunsch ist SD-Card oder Grafik-Display
| align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="PIC_SD">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2680&dDocName=en537999], Microchip Memory Disk Drive File System for PIC18 PIC24 dsPIC PIC32</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD">[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/technology/graphics/], Microchip Graphics Library</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD" />
| align="center" | X
| align="center" | O
|-
| Wunsch ist TCP/IP Netzwerk
| align="center" | X
| align="center" | O
| colspan="3" align="center" | X <ref name="PIC_TCP">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2505&param=en535724], Microchip TCP/IP stack</ref>
| align="center" | O
| align="center" | O
|-
|-
| Wunsch ist Kamera und Video-/Bildbearbeitung
| align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | - || align="center" | - || align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | -
|-
| Möchte die Erkenntnisse beruflich nutzen
| align="center" | X
| align="center" | X
| colspan="3" align="center" | X
| align="center" | X
| align="center" | -
|-
| Strom sparende Anwendungen
| align="center" | - 300 nA Sleep<ref name="STM_Power">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1295], [[STM32]] L1 series of ultra-low-power MCUs</ref> 230 μA/MHz
| align="center" | - 100 nA Sleep<ref name="AVR_Power1">[http://www.atmel.com/technologies/lowpower/default.aspx], Atmel picoPower Technology</ref> <ref name="AVR_Power2">[http:/www.futurlec.com/News/Atmel/PicoPower.shtml], Atmel Releases New picoPower AVR Microcontrollers</ref> 340 μA/MHz
| colspan="2" align="center" | X 9 nA Sleep<ref name="PIC_XLPvsTI">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39989A.pdf], The Truth about Power Consumption in PIC® MCUs with
XLP Technology vs. TI’s MSP430</ref><ref name="PIC_XLP">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30009941F.pdf], nanoWatt XLP eXtreme Low Power PIC® Microcontrollers</ref> 35 μA/MHz || align="center" | -
| align="center" | X 100 nA Sleep<ref name="TI_Power1">[http://www.ti.com/lit/wp/slay015/slay015.pdf], Texas Instruments: Ultra-Low Power Comparison: MSP430 vs. Microchip XLP</ref><ref name="TI_Power2">[http://www.ti.com/ww/mx/multimedia/webcasts/Aspectos_Generales_MSP430.pdf], Texas Instruments: Meet MSP430</ref> 100 μA/MHz
| align="center" | -
|-
| Multithreading, RTOS, Schedulern
| align="center" | X
| align="center" | - <ref name="AVR_RTOS1">[http://www.freertos.org/a00098.html], Atmel AVR freeRTOS port</ref><ref name="AVR_RTOS2">[http://www.femtoos.org/], Femto OS: RTOS for small MCU's like AVR</ref>
| align="center" | - <ref name="PIC_RTOS2">[http://www.freertos.org/a00097.html], Microchip PICmicro (PIC18) freeRTOS Port</ref> <ref name="PIC_RTOS3">[http://www.pumpkininc.com/], Salvo RTOS</ref>|| align="center" | X<ref name="PIC_RTOS">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en531543&redirects=rtos], 3rd Party RTOS selection guide</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_RTOS" />
| align="center" | X <ref name="TI_RTOS">[http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_Real_Time_Operating_Systems_Overview], TI Wiki: MSP430 Real Time Operating Systems Overview</ref>
| align="center" | -
|-
| Besonders große, speicherintensive Programme z.B. Grafiken, Fonts
| align="center" | bis 2MB Flash bis 256kB SRAM <ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
| align="center" | bis 128kB Flash bis 4kB SRAM || bis 2MB Flash bis 98kB SRAM || bis 2MB Flash bis 512kB SRAM
| align="center" | bis 512KB Flash bis 66kB SRAM
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
|-
| Sehr viel PWM mit komplexem Timing
| align="center" | X
| align="center" | AT90Spwm
| align="center" | - || align="center" | X || align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | -
|-
| Deutschsprachige Community
| align="center" | O
| align="center" | X
| align="center" | X <ref name="PIC-Projekte">[http://pic-projekte.de/], pic-projekte.de</ref> <ref name="SPRUT">[http://www.sprut.de/], sprut.de</ref> || align="center" | - || align="center" | -
| align="center" | -
| align="center" | X
|-
| Anzahl möglicher HW-Breakpoints
| align="center" | 4 bis 6
| align="center" | 2
| align="center" | 1 bis 5 <ref name="PIC_HWBP">[http://www.microchip.com/stellent/groups/SiteComm_sg/documents/DeviceDoc/en556761.pdf], PIC Hardware Breakpoints (Seite 6)</ref> || align="center" | 1 bis 10 <ref name="PIC_HWBP"/> || align="center" | 6<ref name="PIC_HWBP"/>
| align="center" | 2
| align="center" | 2
|}
* X = ja
* O = Teilweise, Einschränkungen
* - = nicht empfohlen
Nur um nicht zu verwirren, auch wenn Teile "nicht empfohlen" sind, heißt dass nicht dass es mit dem Prozessor nicht geht, vielmehr dass es mehr Aufwand ist das zu realisieren oder mehr Einschränkungen hat.
Viele Eigenschaften weisen nur bestimmte Modelle einer Mikrocontrollerfamilie auf. Der Wechsel innerhalb einer Familie gestaltet sich jedoch oft einfach (z.B. innerhalb [[STM32]] oder innerhalb PIC24).

Die Spalte [[STM32]] zeigt die Prozessorfamilie von STM32F0xx bis STM32F4xx mit einem Cortex-M0 oder M3/M4 Kern. Die technischen Daten sind ähnlich anderer Hersteller die auch einen Cortex-Mx Kern verbauen wie z.B. NXP ([[LPC1xxx]]), Freescale, Atmel, TI, Toshiba, usw. Jedoch bietet ST mit dem [[STM32]] eine hohe Flexibilität an Gehäuse-Variationen (vergleichbar mit NXP [[LPC1xxx]]) und ist privat recht leicht beschaffbar. Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST<ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>.

Die Spalte PIC zeigt die Eigenschaften der 8-Bit PIC18 (vergleichbar mit [[AVR]]), 16-Bit [[PIC24]]/[[dsPIC]] (vergleichbar mit [[MSP430]]) und 32-Bit [[PIC32]] (vergleichbar mit [[STM32]]). Ein Wechsel des Mikrocontrollers innerhalb der Familien ist Codetechnisch problemlos möglich. <ref name="PIC_codeswitch">[http://www.elektor.nl/Uploads/Files/PIC24FIntro_5f082806.pdf], Microchip: Introduction to the 16-bit PIC24F Microcontroller Family</ref> Hardwaretechnisch sind verschiedene Modelle gleicher Familie zudem auch meist Pin-Kompatibel <ref name="PIC_PinCompatibility">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/00148m.pdf], Microchip: 2007 Product Selector Guide (Seite 114 ff.)</ref> sodass ohne Design-Änderung zwischen verschiedenen Modellen gewechselt werden kann.
Ein Wechsel zwischen den Familien ist Architekturbedingt aufwendiger, vor allem von 8-Bit auf 16/32-Bit. <ref name="PIC_8to16Migration">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39764a.pdf], Microchip: PIC18F to PIC24F Migration: An Overview</ref> Aufgrund gleichbleibender IDE (Mplab) sowie gleichbleibenden Libraries bei Verwendung einer Hochsprache (C) jedoch vor allem zwischen 16-Bit und 32-Bit ohne weitere Probleme möglich <ref name="PIC_16to32Migration">[http://www.embedded.com/design/mcus-processors-and-socs/4007683/Practical-migration-from-8-16-to-32-bit-PIC], Artikel: Practical migration from 8-/16- to 32-bit PIC</ref>.
 Ein PIC10/12/16 ist für den Einstieg nicht empfohlen, da diese Architekturbedingt viele Einschränkungen haben, die eher hinderlich für das Lernen sind.

Der "[[Arduino]]" ist kein eigenständiger Prozessor, sondern ein fertiges Board mit einer "[[Arduino]]" Programmierumgebung (und einem AVR Prozessor), extra geschaffen für Einsteiger. Allerdings ist da der Lerneffekt viel geringer da man den Prozessor mit der [[Arduino]]-Software programmiert und nicht direkt die Register. Anderseits ist der Arduino besser für jemanden geeignet, der eigentlich nicht lernen möchte, sondern nur mal schnell etwas steuern/basteln will und so ohne großartige µC Kenntnisse zum Ziel kommt. Für diese Zielgruppe ist der Arduino perfekt.

<references />

= Unwichtige Randbedingungen =

Oftmals werden fälschlicherweise Argumente für oder gegen eine µC-Familie ausgesprochen, die in der Praxis '''zum Einstieg''' (bei konkreten Anwendungen kann das anders aussehen) eher unwichtig sind.

* Spannungsversorgung 3,3V / 5V (Wobei z.B Atmel XMega keine 5V Tolerante Eingänge besitzt)
* 8 (z.B. [[AVR]]), 16 (z.B. [[MSP430]]) oder 32 (z.B. [[STM32]]) Bit
* Prozessorkern Cortex-M0/M3/M4, MIPS, ARM7/9/..., AVR-RISC, PIC-RISC, 8051, ...
* Interrupt System mit mehr oder weniger Features
* Programmiersprache (Assembler, Basic, C, C++, Pascal)
* Programmierumgebung - ist ohnehin Geschmackssache
* Assembler verstehen (Sollte nur theoretisch verstanden werden, ein Programm sollte in einer Hochsprache geschrieben sein)
* DIL Gehäuse - steckbretttauglich ([[STM32]]-Prozessoren gibt es auch fertig gelötet auf einem steckbretttauglichen Board)
* Programmieradapter - solange er auch debuggen kann
* zu 90% reicht doch ein kleiner Prozessor ([[AVR]]/PIC) - und für die restlichen kann man immer noch einen großen nehmen. Warum also nicht gleich einen großen nehmen?

= Kosten =

Grobe Abschätzung was das alles denn kosten wird. Hier sind nur einige Beispiele gezeigt (Einzelpreise bei Bezugsquellen in Deutschland).

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Board || [[STM32]] || [[AVR]] || PIC18/24/32 || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Demo-Board
| align="center" | <ref name="STM32F4DISCOVERY">[http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419], ST STM32F4DISCOVERY Demoboard</ref> 9..20€ (incl. Programmieradapter und Debugger)
| align="center" | 5..500€, z.B. [[Arduino]] || align="center"| <ref name="PICDEMOBOARD">[http://www.microchipdirect.com/ProductDetails.aspx?Catalog=BuyMicrochip&Category=Starter%20Kits&mid=1&lmid=610], Microchip Demoborad</ref> durchschnittlich 18€ .. 50€]
| align="center" | <ref name="MSP430DEMOBOARD">[http://www.ti.com/tool/msp-exp430fr5739], MSP430 Demoborad</ref> ~35€
| align="center" | 20€
|-
| Steckbrettaugliches Board
| align="center" | s.o. oder <ref name="STM32F405Board">[http://re.reworld.eu/de/produkte/s64dil-405/index.htm], S64DIL-405 mit STM32F405</ref>S64DIL-405 30€
| align="center" | DIP IC
| align="center" | DIP IC
| align="center" | ??
| align="center" | ab ca. 4€ (Pro Mini)
|-
| Einzelchip (Einzelstückpreise)
| align="center"| 2..15€ nur SMD (TSSOP..LQFP..BGA)
| align="center"|0,6–5€ SMD + DIP
| align="center"|0,5-15€ SMD + DIP
| align="center"|??
| align="center"|siehe AVR
|-
| Programmieradapter
| align="center" | 0€ da Bootloader (ROM) UART / USB usw. unterstützt
| align="center" | ab 4€
| align="center" |
| align="center" |
| align="center" |
|-
| Programmieradapter mit Debugger
| align="center" | s.o. oder z.B <ref name="JLINKEDU">[http://www.segger.com/j-link-edu.html], Segger J-LINK EDU</ref> Segger J-LINK EDU 50€ (sehr schnell und unterstützt viele Prozessoren)
| align="center" | <ref name="AVRDragon">[http://www.atmel.com/tools/AVRDRAGON.aspx], Atmel AVR Dragon</ref> AVR Dragon 40€ <ref name="JTAGICE3">[http://www.atmel.com/tools/JTAGICE3.aspx], AT JTAG ICE3</ref> AT JTAG ICE3 99€
| align="center" | <ref name="PICKIT3">[http://www.microchipdirect.com/ProductSearch.aspx?keywords=PG164130], Microchip PICkit 3</ref> PICkit 3 30€
| align="center" | z.B. Dragon 50€
| align="center" | 20€ (Man muss DebugWire aktivieren)
|}

Das Demo-Board sollte ein Board sein, nicht zu teuer, um die ersten Erfahrungen zu sammeln. Wenn einem der Prozessor gefällt, so kann man später immer noch mit einem zweiten Demo-Board, z.B. mit Display aufrüsten.

Wenn man gerne mit einem Steckbrett sich die Schaltung zusammen stecken möchte, so kann man entweder die benötigten Drähte am Demo-Board anlöten oder bei z.B. [[AVR]]/[[PIC]] Prozessoren gibt es Ausführungen im DIL Gehäuse, die direkt steckbar sind.

Ein Programmieradapter sollte unbedingt auch einen Debugger beinhalten. Denn für den Start ist es ungemein hilfreich zu sehen was im Prozessor gerade geschieht. Die JTAG-Adapter für einen [[STM32]] Prozessor sind alle Debugger-Tauglich. Für die [[AVR]] Controller gibt es auch oft reine Programmer (AVR ISP oder Selbstbau-Lösungen über die serielle oder parallele Schnittstelle) welche den Mikrocontroller nur beschreiben können. Für die [[PIC]] Controller werden solche reinen Programmer vereinzelt auch noch angeboten. Sinvoller sind hingegen Debugger, die die Ausführung eines Mikrocontrollers anhalten können um die aktuelle Position im Programmcode, Variableninhalt, Register, ... auszulesen bzw. zur Laufzeit zu ändern.

Der für den [[STM32]] empfohlene Segger J-LINK EDU ist zwar nicht der günstigste (z.B. auf einem STM32F4DISCOVERY Borad ist ein ST-LINK/V2 mit drauf, den man für andere [[STM32]] nutzen kann) aber eines der besten, mit sehr guten Software-Tools und nutzbar für alle Prozessoren mit ARM-Kern (ARM7/9/11/... Cortex-Mx der Hersteller Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST, Toshiba, ... unter Windows, Linux und MAC). Niemals am Werkzeug sparen und man hat viel mehr Freude bei der Arbeit.

<references />

= Programmierumgebungen=

Bei den Programmierumgebungen gibt es zu allen Prozessorfamilien kostenlose und Leistungsfähige Software

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Betriebssystem || [[STM32]] || [[AVR]] || [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Windows
| align="center"|[http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox]
| align="center"|Atmel-Studio
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| Linux
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|z.B. [http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| MacOS
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|??
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|}

natürlich gibt es noch viele weitere (für [[STM32]] siehe [[STM32#Programmierung]]), es sollte jedoch nur die jeweils einfachste kostenlose (und ohne Codebegrenzung) für den ersten Einstieg gezeigt werden.

* [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] Anleitung wie man innerhalb einer Stunde die LED eines Nagel neuen STM32F4DISCOVERY Boards zum blinken bekommt, Artikel: [[STM32 CooCox Installation]]. Diese Anleitung ist eine Schritt-Für-Schritt Anleitung um den aller ersten Start zu vereinfachen.
* Mit [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] können sehr viele Prozessoren mit Cortex-M0, M3 und M4 Kern programmiert werden. Unter anderem der Firmen Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST und Toshiba. Somit hat man eine Entwicklungsumgebung und ist damit nicht an einen Hersteller der µC gebunden.
* Mit [http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] können alle Prozessoren von Microchip (z.B. PIC18, PIC24, PIC32, dsPIC) programmiert werden.

= Dokumentation=

Bevor man sich für einen Prozessor entscheidet sollte man unbedingt deren Dokumentation mal zumindest überfliegen und auch deren Errata's lesen. Nicht dass man eine Anwendung erstellen möchte und stellt hinterher fest, dass genau dieser Teil so buggy ist das er nicht genutzt werden kann.

Beim [[STM32]] hat die Dokumentation doch recht viele Seiten, viel mehr als bei einem [[AVR]] oder PIC, dabei ist vieles eher knapp beschrieben. Der Aufbau der [[STM32]] Dokumentation ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Struktur_der_Dokumentation: hier] beschrieben.
 Bei den PICs ist die Dokumentation wiederum anders strukturiert, [http://www.mikrocontroller.net/articles/PIC#Dokumenatation siehe im PIC Artikel].

Für die [[STM32]], [[AVR]] und [[PIC]] Mikrocontroller gibt es zudem viele, auch deutschsprachige Einsteigerhilfestellungen und Tutorials.

Parallel zur Dokumentation sollte man sich auch die Demo-Beispiele der Hersteller anschauen, dann wird vieles gleich verständlicher.

Eine Übersicht über die Funktionen gibt es im Artikel: [[STM32]]

= Die Arbeit mit dem [[STM32]]=

Zu erst einmal SOOO groß sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Prozessoren nicht. Alle haben Ein-/Ausgänge und um mittels einem Port-Pin eine LED ansteuern zu können muss bei jedem Prozessor der Pin erst einmal parametriert werden, egal ob das jetzt ein [[STM32]] oder ein [[AVR]] oder ein [[MSP430]] ist. Nur hat man bei einem [[STM32]] doch einige Funktionen mehr, z.B. zuschaltbarer Pull-Up oder Pull-Down Widerstand und spezielle Setz-Rücksetzregister, die andere Prozessoren nicht haben, jedoch das Programmieren vereinfachen.
Der Haupt-Unterschied zu den anderen Prozessoren ist, dass der [[STM32]] so viele Peripherie-Module beherbergt, dass man die einzeln immer mit einem Clock aktivieren muss, denn damit lässt sich viel Strom sparen.

Und mal ganz ehrlich die Diskussion welcher µc einfacher zu konfigurieren ist, ist doch absoluter Unsinn. Der Weg ist immer der Gleiche:
*1. Blick ins Datenblatt welche Register für diese Funktion benötigt werden.
*2. Werte ermitteln die in die Register eingetragen werden.
*3. Werte ins Register schreiben. Da machte es GAR KEINEN UNTERSCHIED ob es ein [[AVR]], 8051/2, [[ARM]],...... ist.

Stimmt schon es gibt Unterschiede. Die Register haben anderen Namen, andere Adressen, andere Bitbedeutungen,...
Aber es steht doch alles im Datenblatt. Und ob ich jetzt einen [[AVR]] oder einen [[ARM]] das erste mal vor mir liegen hab. Ich brauch in allen Fällen die oben beschriebenen Schritte.

Das Interruptsystem ist bei einem [[STM32]] zusätzlich priorisiert, damit kann man festlegen welcher Interrupt vorrangig bearbeitet wird. Die Prioritätenvergabe ist auch kein Hexenwerk.

Zu allen Prozessoren liefern die jeweiligen Hersteller umfangreiche Demo-Codes und Libraries mit. Meist sind alle in C geschrieben, daher sollte auch die Programmiersprache C verwendet werden. Vor allem auch wenn man berufliche Absichten verfolgt.

Und wenn man einen [[STM32]] kann, dann ist ein Umstieg auf einen [[LPC1xxx]] (NXP) oder andere Hersteller überhaupt kein Problem (*), denn die bieten ebenfalls Prozessoren mit Cortex-M3 Kern und man kann diese mit der gleichen Programmierumgebung programmieren. Somit ist man nicht zwingend Herstellerabhängig. (* jeder Hersteller verbaut seine eigene Peripherie, die andere Funktionalitäten haben.)

Mit einem [[STM32]] kann man als Hobby-Baster und Professionell nahezu alle Anwendungen realisieren. Der hat genügend RAM und FLASH Speicher und auch genügend Geschwindigkeit. Viele Gehäuse-Varianten um kleine bis hin zu größere Geräte zu erstellen. Viele Schnittstellen, sind im Artikel [[STM32]] beschrieben.

Für den Einstig gibt es diverse, auch deutschsprachige, Tutorials im Netz. Eine Übersicht ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials hier auf der STM32 Seite]. (Beispiel: [http://diller-technologies.de/stm32_wide.html STM32 Tutorial in Deutsch von Diller Technologies])
 Wobei dazugesagt werden muss dass diese meist auf die Standard ST-Libs aufbauen. Diese Libs vereinfachen zum einen das Ansteuern/die Benutzung der Peripheriefunktion zum anderen muss man diese erst mal kennen lernen. Vereinfacht wird das da ALLE [http://www.st.com/stonline/stappl/productcatalog/app?page=partNumberSearchPage&levelid=SS1577&parentid=1743&resourcetype=SW ST-Demo-Codebeispiele] ebenfalls auf diesen Lib's basieren und somit wird der Wechsel innerhalb des [[STM32]] deutlich vereinfacht.
 STM32F4xx Library von ST: [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901# "STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library"] incl. Dokumentation und Demo-Projekte zu allen CPU Funktionen.

Der einzige Nachteil beim [[STM32]]: man muss etwas mehr lesen, da eine Peripherie doch viel mehr Funktionalität hat (sofern man das Modul überhaupt benötigt). Ansonsten kenne ich nicht wirklich einen Grund warum man als Neueinsteiger keinen [[STM32]] nehmen sollte.

= Programmiersprachen =
* Wie bei vielen anderen Controllern wird beim [[STM32]] auch hauptsächlich C und C++ verwendet. Kennen sollte man die Programmiersprache C schon, wenn man davon noch keine Ahnung hat dann sollte man erst mal mittels einem Tutorial auf einem PC ein Konsoleprogramm schreiben, sodass man es einigermaßen kennen lernt. Hier im Forum gibt es ebenfalls Artikel dazu. Zielt man auf die (spätere) Anwendung in der Industrie, sollte aufgrund der Verbreitung auf jeden Fall C (oder C++) gewählt werden; außerdem sind die meisten verfügbaren Libraries in C geschrieben.
* Assembler sollte man nur grob verstehen, Details wie ein Befehl arbeitet ist unwichtig. Selbst wenn man die Zyklen für einen Funktionsaufruf wissen will, so bietet der [[STM32]] (Cortex-M3) einen Cycle-Counter den man auslesen kann; durch die komplexere Pipeline und Cache-Effekte sind die Laufzeiten allerdings nicht genau vorhersehbar. Wird zyklengenause Timing benötigt, sollten Timer verwendet werden - davon hat der [[STM32]] genug.

Der 32bit-Adressraum, der RAM, Flash, I/O-Register vereinheitlicht ansprechen kann (im Gegensatz zu z.B. [[AVR]]) ist ideal für eine Verwendung durch Hochsprachen; bei Pointern muss keine zusätzliche Information verwaltet werden, in welche Art Speicher sie zeigen. Die Adresse gibt dies eindeutig an (es gibt nur '''eine''' Adresse 42, und nicht 2 wie z.B. beim [[AVR]] (Flash, RAM & I/O)) und die Hardware spricht automatisch den richtigen Speicher an. Die Möglichkeiten zur Offset-Adressierung, der Barrel-Shifter, Divsions-Einheit, die FPU (bei STM32F4), Interrupt-Modell etc. begünstigen ebenfalls die Erzeugung effizienteren Codes. Außerdem haben die [[STM32]] einfach mehr "rohe Leistung", d.h. mehr Flash/RAM-Speicher und höhere Taktfrequenzen. 
 
'''Folgerung''': Die Programmierung in Hochsprachen ist '''bequemer als bei 8-Bittern''', denn man muss sich einfach weniger Gedanken machen, ob der Compiler ein Programm nun effizent umsetzen kann (kann man natürlich trotzdem machen, um noch mehr Leistung "herauszuquetschen", wenn man will).

= Weitere Randbedingungen für die Entscheidung=

Der wichtige Punkt, der oftmals auch vergessen wird: die Beschaffbarkeit. Wenn jemand einen Renesas M16C oder Fujitsu empfiehlt, dann sucht man erst mal und findet nur wenige vereinzelte die man privat kaufen kann.

Oder auch die Unterstützung im Internet - ist bei einigen Exoten spärlich. Dieses Forum bietet die beste Hilfe für [[AVR]], PIC, [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]].

Andere Prozessoren sind schon sehr alt, bzw. nicht mehr modern da deren Peripherie zum Teil doch recht eingeschränkte Funktionalität bietet. z.B. viele 8051 Typen oder PIC16 (oder auch dsPIC30). Die mögen für Mini-Anwenungen gut sein, aber wer will den schon gerne sich extra für eine Kleinanwendung mit einem kleinen µC auseinandersetzen, wenn er schon einen [[STM32]] kennt, mit dem er alles machen kann (und sich bereits gute Funktionen geschrieben hat)?

Daher mein Resümee: wer nicht gerade auf den Kopf gefallen ist, der kann getrost mit einem [[STM32]] starten. Ein [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419?s_searchtype=keyword STM32F4DISCOVERY] Board kostet nur ca. 20 EUR - und mehr muss für den ersten Start nicht investiert werden - wenn es doch zu komplex sein sollte gibt es hier im Forum auch viel Hilfe. Jedenfalls sind diese 20 EUR wirklich keine große Investition.
 Wer berufliche Absichten verflogt, sollte zu einem späteren Zeitpunk sich unbedingt auch mit einem zweiten, anderen Prozessor beschäftigen um so die nötigen Erfahrungen zu gewinnen.

Ein paar Forenbeiträge:
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/317792#3481048 "Klein anfangen!" heisst die Devise]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/312330#3483218 Einen 8-Bitter nehme ich nur noch aus "Nostalgiegründen"]

= Übersicht CPU Funktionalitäten=

In diesem Abschnitt ist kurz gezeigt welche Möglichkeiten die CPUs bei den oben empfohlenen Einsteigerboards haben

=== STM32F407 - vom STM32F4DISCOVERY Board ===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:STM32F407.png|mini|x400px]]
| [[Datei:stm32f4_discovery2.png|mini|x400px]]
|-
| [http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN11/PF252140?s_searchtype=partnumber Blockdiagramm STM32F407]
| [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419 STM32F4DISCOVERY Demoborad]
|}

Es sind sehr viele Peripheriemodule im µC implementiert. Jedes einzelne Peripherie-Modul (z.B. Ethernet, USB, CAN, Timer, AD-Wandler, usw.) kann aktiviert werden indem der Clock freigeschaltet ist. So lange der Clock nicht aktiviert wurde verhält sich das Modul so als ob es nicht vorhanden wäre und beeinträchtigt in keinster Weise die Bearbeitung vom Prozessor. Somit lässt sich der Stromverbrauch senken.

Eine ganze Auflistung der Einzelmodule steht im Artikel: [[STM32]] und [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 auf der Homepage von ST]

Zu Anfang mag vielleicht die interne Busstruktur verwirren, jedoch braucht man dies nicht beachten. Wenn nun die CPU auf UART4 zugreifen möchte, so gehen die Daten durch die Buse "AHB1" > "ABH/APB1-Bride" > "APB1". Dies erledigt der µC ganz von alleine. Diese Unterteilung ist technisch nötig, da die Peripheriebuse nicht mit dem gleichen Prozessortakt betrieben werden (wie z.B. bei [[MSP430], siehe Schaubild unten), die "Bridge" managt ganz alleine das Handling und generiert automatisch Wait-Befehle für die CPU.
 Die "AHB-Bus-Matrix" ist ebenfalls für den Anwender meist uninteressant. ST hat damit ein System geschaffen, damit die CPU, DMA's und Displaycontroller gleichzeitig auf die verschiedenen RAM-Bereiche zugreifen können um mehr Daten parallel zu verarbeiten. Somit braucht man diese Matrix erst mal nicht beachten.

Ebenso braucht man zu Anfang sich auch keine Gedanken um den Prozessortakt machen, wenn man nichts initialisiert so läuft der STM32F4xx mit dem internen RC-Oszillator von 16MHz und die Peripheriebuse laufen ebenfalls mit der gleichen Geschwindigkeit. Erst wenn man später umfangreichere Applikationen schreibt bei der die 16MHz nicht mehr reichen, so kann man die PLL aktivieren und die Taktrate flexibel bis auf 168MHz hoch setzen. (Siehe Demo-Projekt von [[STM32 CooCox Installation]].)

=== [[AVR]] ([[Arduino]])===

Details können im Artikel [[AVR]] gelesen werden.

=== PIC18, PIC24, PIC32===

Details können im Artikel [[PIC]] gelesen werden.

=== MSP430 - vom MSP-EXP430FR5739 Experimentier-Board===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:MSP430FR5739.gif|mini|x350px]]
| [[Datei:MSP-EXP430FR5739.jpg|mini|x350px]]
|-
| Blockdiagramm MSP430FR5739
| MSP-EXP430FR5739 Demoboard
|}

Details können im Artikel [[MSP430]] gelesen werden.

=== LPC1x d.h. Cortex -M0 & -M3 Familie von NXP ===
Details können aus dem Leitartikel [[LPC1xxx]] und den darin verlinkten Artikeln entnommen werden.

= Tipps und Tricks bei der Programmierung=

===Interruptcontroller vom Cortex-M3/M4===

Der "Nested Vectored Interrupt Controller" (NVIC) ist eine Funktion der ARMv7M Architektur und ist über die CMSIS verwendbar.

Beim STM32 hat jeder Interrupt eine Priorität von 4 Bit (bei ARMv7M je nach Implementation bis 8bit möglich). Diese 4 Bit können in eine "pre-emption priority" und "subpriority" unterteilt werden.

Beispiel 2 Bit zu 2 Bit Unterteilung:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 2 Bits für pre-emption priority
</syntaxhighlight>

Somit kann "pre-emption priority" den Wert 0..3 und "subpriority" auch 0..3 erhalten. Um so kleiner die Zahl ist um so höherwertig ist der Interrupt.

Beispiel:
 ISR1 Pre 2 / Sub 1
 ISR2 Pre 1 / Sub 1
 ISR3 Pre 1 / Sub 2

Wenn jetzt ISR1 kommt, dann wird der aufgerufen. Kommt während dem ein ISR2 dann darf der den ISR1 unterbrechen, da er eine höhere "pre-emption priority" Wertigkeit hat.

Wenn ISR2 bereits aktiv ist, so darf ISR3 diesen nicht unterbrechen, ISR1 ebenfalls nicht.

Wenn ISR2 und ISR3 gleichzeitig kommen, so wird zu erst ISR2 bearbeitet, anschließend ISR3 da beide die gleiche "pre-emption priority" haben fällt die Entscheidung anhand der "subpriority".

Beispiel Interrupt Konfiguration für USART1 mittels CMSIS-Funktionen:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitSt;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // << Tiefe Prio
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitSt);
</syntaxhighlight>

=== Taktzeitberechnung und Überwachung===

Bei Zeitkritischen Applikationen stellt sich immer wieder die Frage wie viele Prozessortakte nun die Funktion verbraucht. Ist der Interrupt auch wirklich nicht zu lange und wie viel Reserve gibt es noch?
 Der ARMv7M -Kern hat dafür extra einen Takt-Zähler in der DWT-Einheit implementiert, den man mittels der CMSIS nutzen kann:

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdint.h> // Für die Standard-Typen uint32_t etc.
#include <stm32f4xx.h> // Hier die Header-Datei der CMSIS für die jeweilige Familie verwenden.

// Takt-Zähler - Messen der Anzahl der Befehle des Prozessors:
inline void DWT_CycCounterEn () {
DWT->CTRL = 0x40000001;
}
inline void DWT_CycCounterDis () {
DWT->CTRL = 0x40000000;
}
inline uint32_t DWT_CycCounterRead () {
return DWT->CYCCNT;
}
inline void DWT_CycCounterClear () {
DWT->CYCCNT = 0;
}

int main () {
// ... Programmcode ...

// Systick-Zähler benutzen
DWT_CycCounterEn (); // Zähler aktivieren
DWT_CycCounterClear (); // Zähler löschen
// ... Programmbearbeitung ...
uint32_t iZ = DWT_CycCounterRead (); // Zähler auslesen

// ... weiterer Programmcode ...
}
</syntaxhighlight>

In iZ steht nun wie viele Maschinentakte der Prozessor für die Bearbeitung benötigt hat und kann mit folgender Formel umgerechnet werden:

Zeit in µSec = iZ / CPU-Takt in MHz

= FAQ - Anfängerfragen=

* Muss ich, wenn ich die Debugging-Funktionen nutzen möchte einen JTAG Adapter anschließen? - Ja. Auf dem STM32F4DISCOVERY ist jedoch bereits einer mit drauf.
* Mit diesem kann ich dann den µC auch programmieren? - Ja, programmieren und debuggen.
* Ich möchte eine eigene Platine entwickelt, jedoch der 20polige [[JTAG]]-Anschluss ist mir zu groß, gibt es eine Alternative? - Ja, [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Der_10-polige_JTAG_Stecker_von_mmvisual "Der 10-polige JTAG Stecker von mmvisual"]

= Weblinks, Foren, Communities, Tutorials =
* [[STM32]] Hauptartikel, [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials dortige Linksammlung]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/319328 Diskussion zum Artikel]
* [[STM32 CooCox Installation]]
* [[STM32 Eclipse Installation]]
* [[LPC1xxx für Umsteiger]]

<references/>
[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:STM32]]
[[Kategorie:Mikrocontroller]]

STM32 für Einsteiger

2014-01-25T20:51:38Z

109.91.131.69: #include für SysTick kommentiert

Immer wiederkehrend hier im Forum "Mit welchem Mikrocontroller anfangen?". Es gibt eine große Auswahl und eben so viele Empfehlungen. In diesem Artikel soll zu erst geholfen werden ob ein STM32-Prozessor mit Cortex-M3/M4 Kern überhaupt der Richtige für den Start ist.
Nicht für jeden ist der [[STM32]] zu empfehlen, denn die Anforderungen und Wünsche die man realisieren möchte, sowie die eigenen Fähigkeiten sind verschieden.

Es werden meist die Prozessoren [[AVR]], [[PIC]], [[Arduino]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]] empfohlen. Seltener auch 8051 und M16C. Alle haben Vorzüge und ebenso auch Nachteile.

[[Bild:STM32F407SB.jpg|thumb|right|340px|STM32F417 auf einem Selbstbau-Board]]

= Eigene Fähigkeiten und Wünsche =

Dieser Artikel geht davon aus, dass bereits Elektronik Kenntnisse vorhanden sind. Wenn nicht dann sollte man erst einmal den Artikel "[[Absolute Beginner]]" durcharbeiten, sowie die anderen Artikel aus der Kategorie "[http://www.mikrocontroller.net/articles/Kategorie:Grundlagen Grundlagen]".
 Weitere Artikel die andere Prozessoren näher darstellen da sich dieser Artikel hauptsächlich auf [[STM32]] konzentriert: [[Entscheidung Mikrocontroller]] und [[Mikrocontroller Vergleich]]. Die Seiten [[AVR]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[PIC]] zeigen mehr Details über diese µC. Hier werden nur grob ein paar Tabelle zum Vergleichen gezeigt.

Zu erst einmal die Randbedingungen, mit der man sich selbst zu erst einmal einschätzen sollte:
{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Fähigkeit || [[STM32]] || [[AVR]] || colspan="3" | [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Bitbreite, jedoch unwichtig für Einsteiger || align="center" | 32-bit || align="center" | 8-bit || align="center" | 8-bit (PIC18) || align="center" | 16-bit (PIC24) || align="center" | 32-bit (PIC32) || align="center" | 16-bit || align="center" | 8-bit
|-
| Neueinsteiger, kaum Elektronikkenntnisse, noch nie programmiert
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="AVR_TUT1">[http://www.rn-wissen.de/index.php/AVR-Einstieg_leicht_gemacht], RoboterNetz: AVR-Einstieg leicht gemacht</ref><ref name="AVR_TUT2">[http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_de/], Tutorial für das Erlernen der Assemblersprache von AVR-Einchip-Prozessoren</ref>
| colspan="3" align="center" | O
| align="center" | O
| align="center" | X
|-
| Wunsch ist SD-Card oder Grafik-Display
| align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="PIC_SD">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2680&dDocName=en537999], Microchip Memory Disk Drive File System for PIC18 PIC24 dsPIC PIC32</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD">[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/technology/graphics/], Microchip Graphics Library</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD" />
| align="center" | X
| align="center" | O
|-
| Wunsch ist TCP/IP Netzwerk
| align="center" | X
| align="center" | O
| colspan="3" align="center" | X <ref name="PIC_TCP">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2505&param=en535724], Microchip TCP/IP stack</ref>
| align="center" | O
| align="center" | O
|-
|-
| Wunsch ist Kamera und Video-/Bildbearbeitung
| align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | - || align="center" | - || align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | -
|-
| Möchte die Erkenntnisse beruflich nutzen
| align="center" | X
| align="center" | X
| colspan="3" align="center" | X
| align="center" | X
| align="center" | -
|-
| Strom sparende Anwendungen
| align="center" | - 300 nA Sleep<ref name="STM_Power">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1295], [[STM32]] L1 series of ultra-low-power MCUs</ref> 230 μA/MHz
| align="center" | - 100 nA Sleep<ref name="AVR_Power1">[http://www.atmel.com/technologies/lowpower/default.aspx], Atmel picoPower Technology</ref> <ref name="AVR_Power2">[http:/www.futurlec.com/News/Atmel/PicoPower.shtml], Atmel Releases New picoPower AVR Microcontrollers</ref> 340 μA/MHz
| colspan="2" align="center" | X 9 nA Sleep<ref name="PIC_XLPvsTI">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39989A.pdf], The Truth about Power Consumption in PIC® MCUs with
XLP Technology vs. TI’s MSP430</ref><ref name="PIC_XLP">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30009941F.pdf], nanoWatt XLP eXtreme Low Power PIC® Microcontrollers</ref> 35 μA/MHz || align="center" | -
| align="center" | X 100 nA Sleep<ref name="TI_Power1">[http://www.ti.com/lit/wp/slay015/slay015.pdf], Texas Instruments: Ultra-Low Power Comparison: MSP430 vs. Microchip XLP</ref><ref name="TI_Power2">[http://www.ti.com/ww/mx/multimedia/webcasts/Aspectos_Generales_MSP430.pdf], Texas Instruments: Meet MSP430</ref> 100 μA/MHz
| align="center" | -
|-
| Multithreading, RTOS, Schedulern
| align="center" | X
| align="center" | - <ref name="AVR_RTOS1">[http://www.freertos.org/a00098.html], Atmel AVR freeRTOS port</ref><ref name="AVR_RTOS2">[http://www.femtoos.org/], Femto OS: RTOS for small MCU's like AVR</ref>
| align="center" | - <ref name="PIC_RTOS2">[http://www.freertos.org/a00097.html], Microchip PICmicro (PIC18) freeRTOS Port</ref> <ref name="PIC_RTOS3">[http://www.pumpkininc.com/], Salvo RTOS</ref>|| align="center" | X<ref name="PIC_RTOS">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en531543&redirects=rtos], 3rd Party RTOS selection guide</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_RTOS" />
| align="center" | X <ref name="TI_RTOS">[http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_Real_Time_Operating_Systems_Overview], TI Wiki: MSP430 Real Time Operating Systems Overview</ref>
| align="center" | -
|-
| Besonders große, speicherintensive Programme z.B. Grafiken, Fonts
| align="center" | bis 2MB Flash bis 256kB SRAM <ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
| align="center" | bis 128kB Flash bis 4kB SRAM || bis 2MB Flash bis 98kB SRAM || bis 2MB Flash bis 512kB SRAM
| align="center" | bis 512KB Flash bis 66kB SRAM
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
|-
| Sehr viel PWM mit komplexem Timing
| align="center" | X
| align="center" | AT90Spwm
| align="center" | - || align="center" | X || align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | -
|-
| Deutschsprachige Community
| align="center" | O
| align="center" | X
| align="center" | X <ref name="PIC-Projekte">[http://pic-projekte.de/], pic-projekte.de</ref> <ref name="SPRUT">[http://www.sprut.de/], sprut.de</ref> || align="center" | - || align="center" | -
| align="center" | -
| align="center" | X
|-
| Anzahl möglicher HW-Breakpoints
| align="center" | 4 bis 6
| align="center" | 2
| align="center" | 1 bis 5 <ref name="PIC_HWBP">[http://www.microchip.com/stellent/groups/SiteComm_sg/documents/DeviceDoc/en556761.pdf], PIC Hardware Breakpoints (Seite 6)</ref> || align="center" | 1 bis 10 <ref name="PIC_HWBP"/> || align="center" | 6<ref name="PIC_HWBP"/>
| align="center" | 2
| align="center" | 2
|}
* X = ja
* O = Teilweise, Einschränkungen
* - = nicht empfohlen
Nur um nicht zu verwirren, auch wenn Teile "nicht empfohlen" sind, heißt dass nicht dass es mit dem Prozessor nicht geht, vielmehr dass es mehr Aufwand ist das zu realisieren oder mehr Einschränkungen hat.
Viele Eigenschaften weisen nur bestimmte Modelle einer Mikrocontrollerfamilie auf. Der Wechsel innerhalb einer Familie gestaltet sich jedoch oft einfach (z.B. innerhalb [[STM32]] oder innerhalb PIC24).

Die Spalte [[STM32]] zeigt die Prozessorfamilie von STM32F0xx bis STM32F4xx mit einem Cortex-M0 oder M3/M4 Kern. Die technischen Daten sind ähnlich anderer Hersteller die auch einen Cortex-Mx Kern verbauen wie z.B. NXP ([[LPC1xxx]]), Freescale, Atmel, TI, Toshiba, usw. Jedoch bietet ST mit dem [[STM32]] eine hohe Flexibilität an Gehäuse-Variationen (vergleichbar mit NXP [[LPC1xxx]]) und ist privat recht leicht beschaffbar. Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST<ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>.

Die Spalte PIC zeigt die Eigenschaften der 8-Bit PIC18 (vergleichbar mit [[AVR]]), 16-Bit [[PIC24]]/[[dsPIC]] (vergleichbar mit [[MSP430]]) und 32-Bit [[PIC32]] (vergleichbar mit [[STM32]]). Ein Wechsel des Mikrocontrollers innerhalb der Familien ist Codetechnisch problemlos möglich. <ref name="PIC_codeswitch">[http://www.elektor.nl/Uploads/Files/PIC24FIntro_5f082806.pdf], Microchip: Introduction to the 16-bit PIC24F Microcontroller Family</ref> Hardwaretechnisch sind verschiedene Modelle gleicher Familie zudem auch meist Pin-Kompatibel <ref name="PIC_PinCompatibility">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/00148m.pdf], Microchip: 2007 Product Selector Guide (Seite 114 ff.)</ref> sodass ohne Design-Änderung zwischen verschiedenen Modellen gewechselt werden kann.
Ein Wechsel zwischen den Familien ist Architekturbedingt aufwendiger, vor allem von 8-Bit auf 16/32-Bit. <ref name="PIC_8to16Migration">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39764a.pdf], Microchip: PIC18F to PIC24F Migration: An Overview</ref> Aufgrund gleichbleibender IDE (Mplab) sowie gleichbleibenden Libraries bei Verwendung einer Hochsprache (C) jedoch vor allem zwischen 16-Bit und 32-Bit ohne weitere Probleme möglich <ref name="PIC_16to32Migration">[http://www.embedded.com/design/mcus-processors-and-socs/4007683/Practical-migration-from-8-16-to-32-bit-PIC], Artikel: Practical migration from 8-/16- to 32-bit PIC</ref>.
 Ein PIC10/12/16 ist für den Einstieg nicht empfohlen, da diese Architekturbedingt viele Einschränkungen haben, die eher hinderlich für das Lernen sind.

Der "[[Arduino]]" ist kein eigenständiger Prozessor, sondern ein fertiges Board mit einer "[[Arduino]]" Programmierumgebung (und einem AVR Prozessor), extra geschaffen für Einsteiger. Allerdings ist da der Lerneffekt viel geringer da man den Prozessor mit der [[Arduino]]-Software programmiert und nicht direkt die Register. Anderseits ist der Arduino besser für jemanden geeignet, der eigentlich nicht lernen möchte, sondern nur mal schnell etwas steuern/basteln will und so ohne großartige µC Kenntnisse zum Ziel kommt. Für diese Zielgruppe ist der Arduino perfekt.

<references />

= Unwichtige Randbedingungen =

Oftmals werden fälschlicherweise Argumente für oder gegen eine µC-Familie ausgesprochen, die in der Praxis '''zum Einstieg''' (bei konkreten Anwendungen kann das anders aussehen) eher unwichtig sind.

* Spannungsversorgung 3,3V / 5V (Wobei z.B Atmel XMega keine 5V Tolerante Eingänge besitzt)
* 8 (z.B. [[AVR]]), 16 (z.B. [[MSP430]]) oder 32 (z.B. [[STM32]]) Bit
* Prozessorkern Cortex-M0/M3/M4, MIPS, ARM7/9/..., AVR-RISC, PIC-RISC, 8051, ...
* Interrupt System mit mehr oder weniger Features
* Programmiersprache (Assembler, Basic, C, C++, Pascal)
* Programmierumgebung - ist ohnehin Geschmackssache
* Assembler verstehen (Sollte nur theoretisch verstanden werden, ein Programm sollte in einer Hochsprache geschrieben sein)
* DIL Gehäuse - steckbretttauglich ([[STM32]]-Prozessoren gibt es auch fertig gelötet auf einem steckbretttauglichen Board)
* Programmieradapter - solange er auch debuggen kann
* zu 90% reicht doch ein kleiner Prozessor ([[AVR]]/PIC) - und für die restlichen kann man immer noch einen großen nehmen. Warum also nicht gleich einen großen nehmen?

= Kosten =

Grobe Abschätzung was das alles denn kosten wird. Hier sind nur einige Beispiele gezeigt (Einzelpreise bei Bezugsquellen in Deutschland).

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Board || [[STM32]] || [[AVR]] || PIC18/24/32 || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Demo-Board
| align="center" | <ref name="STM32F4DISCOVERY">[http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419], ST STM32F4DISCOVERY Demoboard</ref> 9..20€ (incl. Programmieradapter und Debugger)
| align="center" | 5..500€, z.B. [[Arduino]] || align="center"| <ref name="PICDEMOBOARD">[http://www.microchipdirect.com/ProductDetails.aspx?Catalog=BuyMicrochip&Category=Starter%20Kits&mid=1&lmid=610], Microchip Demoborad</ref> durchschnittlich 18€ .. 50€]
| align="center" | <ref name="MSP430DEMOBOARD">[http://www.ti.com/tool/msp-exp430fr5739], MSP430 Demoborad</ref> ~35€
| align="center" | 20€
|-
| Steckbrettaugliches Board
| align="center" | s.o. oder <ref name="STM32F405Board">[http://re.reworld.eu/de/produkte/s64dil-405/index.htm], S64DIL-405 mit STM32F405</ref>S64DIL-405 30€
| align="center" | DIP IC
| align="center" | DIP IC
| align="center" | ??
| align="center" | ab ca. 4€ (Pro Mini)
|-
| Einzelchip (Einzelstückpreise)
| align="center"| 2..15€ nur SMD (TSSOP..LQFP..BGA)
| align="center"|0,6–5€ SMD + DIP
| align="center"|0,5-15€ SMD + DIP
| align="center"|??
| align="center"|siehe AVR
|-
| Programmieradapter
| align="center" | 0€ da Bootloader (ROM) UART / USB usw. unterstützt
| align="center" | ab 4€
| align="center" |
| align="center" |
| align="center" |
|-
| Programmieradapter mit Debugger
| align="center" | s.o. oder z.B <ref name="JLINKEDU">[http://www.segger.com/j-link-edu.html], Segger J-LINK EDU</ref> Segger J-LINK EDU 50€ (sehr schnell und unterstützt viele Prozessoren)
| align="center" | <ref name="AVRDragon">[http://www.atmel.com/tools/AVRDRAGON.aspx], Atmel AVR Dragon</ref> AVR Dragon 40€ <ref name="JTAGICE3">[http://www.atmel.com/tools/JTAGICE3.aspx], AT JTAG ICE3</ref> AT JTAG ICE3 99€
| align="center" | <ref name="PICKIT3">[http://www.microchipdirect.com/ProductSearch.aspx?keywords=PG164130], Microchip PICkit 3</ref> PICkit 3 30€
| align="center" | z.B. Dragon 50€
| align="center" | 20€ (Man muss DebugWire aktivieren)
|}

Das Demo-Board sollte ein Board sein, nicht zu teuer, um die ersten Erfahrungen zu sammeln. Wenn einem der Prozessor gefällt, so kann man später immer noch mit einem zweiten Demo-Board, z.B. mit Display aufrüsten.

Wenn man gerne mit einem Steckbrett sich die Schaltung zusammen stecken möchte, so kann man entweder die benötigten Drähte am Demo-Board anlöten oder bei z.B. [[AVR]]/[[PIC]] Prozessoren gibt es Ausführungen im DIL Gehäuse, die direkt steckbar sind.

Ein Programmieradapter sollte unbedingt auch einen Debugger beinhalten. Denn für den Start ist es ungemein hilfreich zu sehen was im Prozessor gerade geschieht. Die JTAG-Adapter für einen [[STM32]] Prozessor sind alle Debugger-Tauglich. Für die [[AVR]] Controller gibt es auch oft reine Programmer (AVR ISP oder Selbstbau-Lösungen über die serielle oder parallele Schnittstelle) welche den Mikrocontroller nur beschreiben können. Für die [[PIC]] Controller werden solche reinen Programmer vereinzelt auch noch angeboten. Sinvoller sind hingegen Debugger, die die Ausführung eines Mikrocontrollers anhalten können um die aktuelle Position im Programmcode, Variableninhalt, Register, ... auszulesen bzw. zur Laufzeit zu ändern.

Der für den [[STM32]] empfohlene Segger J-LINK EDU ist zwar nicht der günstigste (z.B. auf einem STM32F4DISCOVERY Borad ist ein ST-LINK/V2 mit drauf, den man für andere [[STM32]] nutzen kann) aber eines der besten, mit sehr guten Software-Tools und nutzbar für alle Prozessoren mit ARM-Kern (ARM7/9/11/... Cortex-Mx der Hersteller Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST, Toshiba, ... unter Windows, Linux und MAC). Niemals am Werkzeug sparen und man hat viel mehr Freude bei der Arbeit.

<references />

= Programmierumgebungen=

Bei den Programmierumgebungen gibt es zu allen Prozessorfamilien kostenlose und Leistungsfähige Software

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Betriebssystem || [[STM32]] || [[AVR]] || [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Windows
| align="center"|[http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox]
| align="center"|Atmel-Studio
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| Linux
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|z.B. [http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| MacOS
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|??
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|}

natürlich gibt es noch viele weitere (für [[STM32]] siehe [[STM32#Programmierung]]), es sollte jedoch nur die jeweils einfachste kostenlose (und ohne Codebegrenzung) für den ersten Einstieg gezeigt werden.

* [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] Anleitung wie man innerhalb einer Stunde die LED eines Nagel neuen STM32F4DISCOVERY Boards zum blinken bekommt, Artikel: [[STM32 CooCox Installation]]. Diese Anleitung ist eine Schritt-Für-Schritt Anleitung um den aller ersten Start zu vereinfachen.
* Mit [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] können sehr viele Prozessoren mit Cortex-M0, M3 und M4 Kern programmiert werden. Unter anderem der Firmen Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST und Toshiba. Somit hat man eine Entwicklungsumgebung und ist damit nicht an einen Hersteller der µC gebunden.
* Mit [http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] können alle Prozessoren von Microchip (z.B. PIC18, PIC24, PIC32, dsPIC) programmiert werden.

= Dokumentation=

Bevor man sich für einen Prozessor entscheidet sollte man unbedingt deren Dokumentation mal zumindest überfliegen und auch deren Errata's lesen. Nicht dass man eine Anwendung erstellen möchte und stellt hinterher fest, dass genau dieser Teil so buggy ist das er nicht genutzt werden kann.

Beim [[STM32]] hat die Dokumentation doch recht viele Seiten, viel mehr als bei einem [[AVR]] oder PIC, dabei ist vieles eher knapp beschrieben. Der Aufbau der [[STM32]] Dokumentation ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Struktur_der_Dokumentation: hier] beschrieben.
 Bei den PICs ist die Dokumentation wiederum anders strukturiert, [http://www.mikrocontroller.net/articles/PIC#Dokumenatation siehe im PIC Artikel].

Für die [[STM32]], [[AVR]] und [[PIC]] Mikrocontroller gibt es zudem viele, auch deutschsprachige Einsteigerhilfestellungen und Tutorials.

Parallel zur Dokumentation sollte man sich auch die Demo-Beispiele der Hersteller anschauen, dann wird vieles gleich verständlicher.

Eine Übersicht über die Funktionen gibt es im Artikel: [[STM32]]

= Die Arbeit mit dem [[STM32]]=

Zu erst einmal SOOO groß sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Prozessoren nicht. Alle haben Ein-/Ausgänge und um mittels einem Port-Pin eine LED ansteuern zu können muss bei jedem Prozessor der Pin erst einmal parametriert werden, egal ob das jetzt ein [[STM32]] oder ein [[AVR]] oder ein [[MSP430]] ist. Nur hat man bei einem [[STM32]] doch einige Funktionen mehr, z.B. zuschaltbarer Pull-Up oder Pull-Down Widerstand und spezielle Setz-Rücksetzregister, die andere Prozessoren nicht haben, jedoch das Programmieren vereinfachen.
Der Haupt-Unterschied zu den anderen Prozessoren ist, dass der [[STM32]] so viele Peripherie-Module beherbergt, dass man die einzeln immer mit einem Clock aktivieren muss, denn damit lässt sich viel Strom sparen.

Und mal ganz ehrlich die Diskussion welcher µc einfacher zu konfigurieren ist, ist doch absoluter Unsinn. Der Weg ist immer der Gleiche:
*1. Blick ins Datenblatt welche Register für diese Funktion benötigt werden.
*2. Werte ermitteln die in die Register eingetragen werden.
*3. Werte ins Register schreiben. Da machte es GAR KEINEN UNTERSCHIED ob es ein [[AVR]], 8051/2, [[ARM]],...... ist.

Stimmt schon es gibt Unterschiede. Die Register haben anderen Namen, andere Adressen, andere Bitbedeutungen,...
Aber es steht doch alles im Datenblatt. Und ob ich jetzt einen [[AVR]] oder einen [[ARM]] das erste mal vor mir liegen hab. Ich brauch in allen Fällen die oben beschriebenen Schritte.

Das Interruptsystem ist bei einem [[STM32]] zusätzlich priorisiert, damit kann man festlegen welcher Interrupt vorrangig bearbeitet wird. Die Prioritätenvergabe ist auch kein Hexenwerk.

Zu allen Prozessoren liefern die jeweiligen Hersteller umfangreiche Demo-Codes und Libraries mit. Meist sind alle in C geschrieben, daher sollte auch die Programmiersprache C verwendet werden. Vor allem auch wenn man berufliche Absichten verfolgt.

Und wenn man einen [[STM32]] kann, dann ist ein Umstieg auf einen [[LPC1xxx]] (NXP) oder andere Hersteller überhaupt kein Problem (*), denn die bieten ebenfalls Prozessoren mit Cortex-M3 Kern und man kann diese mit der gleichen Programmierumgebung programmieren. Somit ist man nicht zwingend Herstellerabhängig. (* jeder Hersteller verbaut seine eigene Peripherie, die andere Funktionalitäten haben.)

Mit einem [[STM32]] kann man als Hobby-Baster und Professionell nahezu alle Anwendungen realisieren. Der hat genügend RAM und FLASH Speicher und auch genügend Geschwindigkeit. Viele Gehäuse-Varianten um kleine bis hin zu größere Geräte zu erstellen. Viele Schnittstellen, sind im Artikel [[STM32]] beschrieben.

Für den Einstig gibt es diverse, auch deutschsprachige, Tutorials im Netz. Eine Übersicht ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials hier auf der STM32 Seite]. (Beispiel: [http://diller-technologies.de/stm32_wide.html STM32 Tutorial in Deutsch von Diller Technologies])
 Wobei dazugesagt werden muss dass diese meist auf die Standard ST-Libs aufbauen. Diese Libs vereinfachen zum einen das Ansteuern/die Benutzung der Peripheriefunktion zum anderen muss man diese erst mal kennen lernen. Vereinfacht wird das da ALLE [http://www.st.com/stonline/stappl/productcatalog/app?page=partNumberSearchPage&levelid=SS1577&parentid=1743&resourcetype=SW ST-Demo-Codebeispiele] ebenfalls auf diesen Lib's basieren und somit wird der Wechsel innerhalb des [[STM32]] deutlich vereinfacht.
 STM32F4xx Library von ST: [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901# "STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library"] incl. Dokumentation und Demo-Projekte zu allen CPU Funktionen.

Der einzige Nachteil beim [[STM32]]: man muss etwas mehr lesen, da eine Peripherie doch viel mehr Funktionalität hat (sofern man das Modul überhaupt benötigt). Ansonsten kenne ich nicht wirklich einen Grund warum man als Neueinsteiger keinen [[STM32]] nehmen sollte.

= Programmiersprachen =
* Wie bei vielen anderen Controllern wird beim [[STM32]] auch hauptsächlich C und C++ verwendet. Kennen sollte man die Programmiersprache C schon, wenn man davon noch keine Ahnung hat dann sollte man erst mal mittels einem Tutorial auf einem PC ein Konsoleprogramm schreiben, sodass man es einigermaßen kennen lernt. Hier im Forum gibt es ebenfalls Artikel dazu. Zielt man auf die (spätere) Anwendung in der Industrie, sollte aufgrund der Verbreitung auf jeden Fall C (oder C++) gewählt werden; außerdem sind die meisten verfügbaren Libraries in C geschrieben.
* Assembler sollte man nur grob verstehen, Details wie ein Befehl arbeitet ist unwichtig. Selbst wenn man die Zyklen für einen Funktionsaufruf wissen will, so bietet der [[STM32]] (Cortex-M3) einen Cycle-Counter den man auslesen kann; durch die komplexere Pipeline und Cache-Effekte sind die Laufzeiten allerdings nicht genau vorhersehbar. Wird zyklengenause Timing benötigt, sollten Timer verwendet werden - davon hat der [[STM32]] genug.

Der 32bit-Adressraum, der RAM, Flash, I/O-Register vereinheitlicht ansprechen kann (im Gegensatz zu z.B. [[AVR]]) ist ideal für eine Verwendung durch Hochsprachen; bei Pointern muss keine zusätzliche Information verwaltet werden, in welche Art Speicher sie zeigen. Die Adresse gibt dies eindeutig an (es gibt nur '''eine''' Adresse 42, und nicht 2 wie z.B. beim [[AVR]] (Flash, RAM & I/O)) und die Hardware spricht automatisch den richtigen Speicher an. Die Möglichkeiten zur Offset-Adressierung, der Barrel-Shifter, Divsions-Einheit, die FPU (bei STM32F4), Interrupt-Modell etc. begünstigen ebenfalls die Erzeugung effizienteren Codes. Außerdem haben die [[STM32]] einfach mehr "rohe Leistung", d.h. mehr Flash/RAM-Speicher und höhere Taktfrequenzen. 
 
'''Folgerung''': Die Programmierung in Hochsprachen ist '''bequemer als bei 8-Bittern''', denn man muss sich einfach weniger Gedanken machen, ob der Compiler ein Programm nun effizent umsetzen kann (kann man natürlich trotzdem machen, um noch mehr Leistung "herauszuquetschen", wenn man will).

= Weitere Randbedingungen für die Entscheidung=

Der wichtige Punkt, der oftmals auch vergessen wird: die Beschaffbarkeit. Wenn jemand einen Renesas M16C oder Fujitsu empfiehlt, dann sucht man erst mal und findet nur wenige vereinzelte die man privat kaufen kann.

Oder auch die Unterstützung im Internet - ist bei einigen Exoten spärlich. Dieses Forum bietet die beste Hilfe für [[AVR]], PIC, [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]].

Andere Prozessoren sind schon sehr alt, bzw. nicht mehr modern da deren Peripherie zum Teil doch recht eingeschränkte Funktionalität bietet. z.B. viele 8051 Typen oder PIC16 (oder auch dsPIC30). Die mögen für Mini-Anwenungen gut sein, aber wer will den schon gerne sich extra für eine Kleinanwendung mit einem kleinen µC auseinandersetzen, wenn er schon einen [[STM32]] kennt, mit dem er alles machen kann (und sich bereits gute Funktionen geschrieben hat)?

Daher mein Resümee: wer nicht gerade auf den Kopf gefallen ist, der kann getrost mit einem [[STM32]] starten. Ein [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419?s_searchtype=keyword STM32F4DISCOVERY] Board kostet nur ca. 20 EUR - und mehr muss für den ersten Start nicht investiert werden - wenn es doch zu komplex sein sollte gibt es hier im Forum auch viel Hilfe. Jedenfalls sind diese 20 EUR wirklich keine große Investition.
 Wer berufliche Absichten verflogt, sollte zu einem späteren Zeitpunk sich unbedingt auch mit einem zweiten, anderen Prozessor beschäftigen um so die nötigen Erfahrungen zu gewinnen.

Ein paar Forenbeiträge:
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/317792#3481048 "Klein anfangen!" heisst die Devise]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/312330#3483218 Einen 8-Bitter nehme ich nur noch aus "Nostalgiegründen"]

= Übersicht CPU Funktionalitäten=

In diesem Abschnitt ist kurz gezeigt welche Möglichkeiten die CPUs bei den oben empfohlenen Einsteigerboards haben

=== STM32F407 - vom STM32F4DISCOVERY Board ===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:STM32F407.png|mini|x400px]]
| [[Datei:stm32f4_discovery2.png|mini|x400px]]
|-
| [http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN11/PF252140?s_searchtype=partnumber Blockdiagramm STM32F407]
| [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419 STM32F4DISCOVERY Demoborad]
|}

Es sind sehr viele Peripheriemodule im µC implementiert. Jedes einzelne Peripherie-Modul (z.B. Ethernet, USB, CAN, Timer, AD-Wandler, usw.) kann aktiviert werden indem der Clock freigeschaltet ist. So lange der Clock nicht aktiviert wurde verhält sich das Modul so als ob es nicht vorhanden wäre und beeinträchtigt in keinster Weise die Bearbeitung vom Prozessor. Somit lässt sich der Stromverbrauch senken.

Eine ganze Auflistung der Einzelmodule steht im Artikel: [[STM32]] und [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 auf der Homepage von ST]

Zu Anfang mag vielleicht die interne Busstruktur verwirren, jedoch braucht man dies nicht beachten. Wenn nun die CPU auf UART4 zugreifen möchte, so gehen die Daten durch die Buse "AHB1" > "ABH/APB1-Bride" > "APB1". Dies erledigt der µC ganz von alleine. Diese Unterteilung ist technisch nötig, da die Peripheriebuse nicht mit dem gleichen Prozessortakt betrieben werden (wie z.B. bei [[MSP430], siehe Schaubild unten), die "Bridge" managt ganz alleine das Handling und generiert automatisch Wait-Befehle für die CPU.
 Die "AHB-Bus-Matrix" ist ebenfalls für den Anwender meist uninteressant. ST hat damit ein System geschaffen, damit die CPU, DMA's und Displaycontroller gleichzeitig auf die verschiedenen RAM-Bereiche zugreifen können um mehr Daten parallel zu verarbeiten. Somit braucht man diese Matrix erst mal nicht beachten.

Ebenso braucht man zu Anfang sich auch keine Gedanken um den Prozessortakt machen, wenn man nichts initialisiert so läuft der STM32F4xx mit dem internen RC-Oszillator von 16MHz und die Peripheriebuse laufen ebenfalls mit der gleichen Geschwindigkeit. Erst wenn man später umfangreichere Applikationen schreibt bei der die 16MHz nicht mehr reichen, so kann man die PLL aktivieren und die Taktrate flexibel bis auf 168MHz hoch setzen. (Siehe Demo-Projekt von [[STM32 CooCox Installation]].)

=== [[AVR]] ([[Arduino]])===

Details können im Artikel [[AVR]] gelesen werden.

=== PIC18, PIC24, PIC32===

Details können im Artikel [[PIC]] gelesen werden.

=== MSP430 - vom MSP-EXP430FR5739 Experimentier-Board===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:MSP430FR5739.gif|mini|x350px]]
| [[Datei:MSP-EXP430FR5739.jpg|mini|x350px]]
|-
| Blockdiagramm MSP430FR5739
| MSP-EXP430FR5739 Demoboard
|}

Details können im Artikel [[MSP430]] gelesen werden.

=== LPC1x d.h. Cortex -M0 & -M3 Familie von NXP ===
Details können aus dem Leitartikel [[LPC1xxx]] und den darin verlinkten Artikeln entnommen werden.

= Tipps und Tricks bei der Programmierung=

===Interruptcontroller vom Cortex-M3/M4===

Der "Nested Vectored Interrupt Controller" (NVIC) ist eine Funktion der ARMv7M Architektur und ist über die CMSIS verwendbar.

Beim STM32 hat jeder Interrupt eine Priorität von 4 Bit (bei ARMv7M je nach Implementation bis 8bit möglich). Diese 4 Bit können in eine "pre-emption priority" und "subpriority" unterteilt werden.

Beispiel 2 Bit zu 2 Bit Unterteilung:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 2 Bits für pre-emption priority
</syntaxhighlight>

Somit kann "pre-emption priority" den Wert 0..3 und "subpriority" auch 0..3 erhalten. Um so kleiner die Zahl ist um so höherwertig ist der Interrupt.

Beispiel:
 ISR1 Pre 2 / Sub 1
 ISR2 Pre 1 / Sub 1
 ISR3 Pre 1 / Sub 2

Wenn jetzt ISR1 kommt, dann wird der aufgerufen. Kommt während dem ein ISR2 dann darf der den ISR1 unterbrechen, da er eine höhere "pre-emption priority" Wertigkeit hat.

Wenn ISR2 bereits aktiv ist, so darf ISR3 diesen nicht unterbrechen, ISR1 ebenfalls nicht.

Wenn ISR2 und ISR3 gleichzeitig kommen, so wird zu erst ISR2 bearbeitet, anschließend ISR3 da beide die gleiche "pre-emption priority" haben fällt die Entscheidung anhand der "subpriority".

Beispiel Interrupt Konfiguration für USART1 mittels CMSIS-Funktionen:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitSt;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // << Tiefe Prio
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitSt);
</syntaxhighlight>

=== Taktzeitberechnung und Überwachung===

Bei Zeitkritischen Applikationen stellt sich immer wieder die Frage wie viele Prozessortakte nun die Funktion verbraucht. Ist der Interrupt auch wirklich nicht zu lange und wie viel Reserve gibt es noch?
 Der Cortex-Mx Kern hat dafür extra einen Core Systick-Zähler implementiert, die man mittels der CMSIS nutzen kann:

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdint.h> // Für die Standard-Typen uint32_t etc.
#include <stm32f4xx.h> // Hier die Header-Datei der CMSIS für die jeweilige Familie verwenden.

// Sys-Tick Counter - Messen der Anzahl der Befehle des Prozessors:
inline void CORE_SysTickEn () {
SysTick->CTRL = 5;
}
inline void CORE_SysTickDis () {
SysTick->CTRL = 0;
}
inline uint32_t CORE_GetSysTick () {
return SysTick->VAL;
}
inline void CORE_ClearSysTick () {
SysTick->VAL = 0;
}

int main () {
// ... Programmcode ...

// Systick-Zähler benutzen
CORE_SysTickEn (); // Zähler aktivieren
CORE_ClearSysTick (); // Zähler löschen
// ... Programmbearbeitung ...
uint32_t iZ = CORE_GetSysTick(); // Zähler auslesen

// ... weiterer Programmcode ...
}
</syntaxhighlight>

In iZ steht nun wie viele Maschinentakte der Prozessor für die Bearbeitung benötigt hat und kann mit folgender Formel umgerechnet werden:

Zeit in µSec = iZ / CPU-Takt in MHz

= FAQ - Anfängerfragen=

* Muss ich, wenn ich die Debugging-Funktionen nutzen möchte einen JTAG Adapter anschließen? - Ja. Auf dem STM32F4DISCOVERY ist jedoch bereits einer mit drauf.
* Mit diesem kann ich dann den µC auch programmieren? - Ja, programmieren und debuggen.
* Ich möchte eine eigene Platine entwickelt, jedoch der 20polige [[JTAG]]-Anschluss ist mir zu groß, gibt es eine Alternative? - Ja, [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Der_10-polige_JTAG_Stecker_von_mmvisual "Der 10-polige JTAG Stecker von mmvisual"]

= Weblinks, Foren, Communities, Tutorials =
* [[STM32]] Hauptartikel, [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials dortige Linksammlung]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/319328 Diskussion zum Artikel]
* [[STM32 CooCox Installation]]
* [[STM32 Eclipse Installation]]
* [[LPC1xxx für Umsteiger]]

<references/>
[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:STM32]]
[[Kategorie:Mikrocontroller]]

STM32 für Einsteiger

2014-01-25T20:48:55Z

109.91.131.69: #include für SysTick gefixt

Immer wiederkehrend hier im Forum "Mit welchem Mikrocontroller anfangen?". Es gibt eine große Auswahl und eben so viele Empfehlungen. In diesem Artikel soll zu erst geholfen werden ob ein STM32-Prozessor mit Cortex-M3/M4 Kern überhaupt der Richtige für den Start ist.
Nicht für jeden ist der [[STM32]] zu empfehlen, denn die Anforderungen und Wünsche die man realisieren möchte, sowie die eigenen Fähigkeiten sind verschieden.

Es werden meist die Prozessoren [[AVR]], [[PIC]], [[Arduino]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]] empfohlen. Seltener auch 8051 und M16C. Alle haben Vorzüge und ebenso auch Nachteile.

[[Bild:STM32F407SB.jpg|thumb|right|340px|STM32F417 auf einem Selbstbau-Board]]

= Eigene Fähigkeiten und Wünsche =

Dieser Artikel geht davon aus, dass bereits Elektronik Kenntnisse vorhanden sind. Wenn nicht dann sollte man erst einmal den Artikel "[[Absolute Beginner]]" durcharbeiten, sowie die anderen Artikel aus der Kategorie "[http://www.mikrocontroller.net/articles/Kategorie:Grundlagen Grundlagen]".
 Weitere Artikel die andere Prozessoren näher darstellen da sich dieser Artikel hauptsächlich auf [[STM32]] konzentriert: [[Entscheidung Mikrocontroller]] und [[Mikrocontroller Vergleich]]. Die Seiten [[AVR]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[PIC]] zeigen mehr Details über diese µC. Hier werden nur grob ein paar Tabelle zum Vergleichen gezeigt.

Zu erst einmal die Randbedingungen, mit der man sich selbst zu erst einmal einschätzen sollte:
{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Fähigkeit || [[STM32]] || [[AVR]] || colspan="3" | [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Bitbreite, jedoch unwichtig für Einsteiger || align="center" | 32-bit || align="center" | 8-bit || align="center" | 8-bit (PIC18) || align="center" | 16-bit (PIC24) || align="center" | 32-bit (PIC32) || align="center" | 16-bit || align="center" | 8-bit
|-
| Neueinsteiger, kaum Elektronikkenntnisse, noch nie programmiert
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="AVR_TUT1">[http://www.rn-wissen.de/index.php/AVR-Einstieg_leicht_gemacht], RoboterNetz: AVR-Einstieg leicht gemacht</ref><ref name="AVR_TUT2">[http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_de/], Tutorial für das Erlernen der Assemblersprache von AVR-Einchip-Prozessoren</ref>
| colspan="3" align="center" | O
| align="center" | O
| align="center" | X
|-
| Wunsch ist SD-Card oder Grafik-Display
| align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="PIC_SD">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2680&dDocName=en537999], Microchip Memory Disk Drive File System for PIC18 PIC24 dsPIC PIC32</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD">[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/technology/graphics/], Microchip Graphics Library</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD" />
| align="center" | X
| align="center" | O
|-
| Wunsch ist TCP/IP Netzwerk
| align="center" | X
| align="center" | O
| colspan="3" align="center" | X <ref name="PIC_TCP">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2505&param=en535724], Microchip TCP/IP stack</ref>
| align="center" | O
| align="center" | O
|-
|-
| Wunsch ist Kamera und Video-/Bildbearbeitung
| align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | - || align="center" | - || align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | -
|-
| Möchte die Erkenntnisse beruflich nutzen
| align="center" | X
| align="center" | X
| colspan="3" align="center" | X
| align="center" | X
| align="center" | -
|-
| Strom sparende Anwendungen
| align="center" | - 300 nA Sleep<ref name="STM_Power">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1295], [[STM32]] L1 series of ultra-low-power MCUs</ref> 230 μA/MHz
| align="center" | - 100 nA Sleep<ref name="AVR_Power1">[http://www.atmel.com/technologies/lowpower/default.aspx], Atmel picoPower Technology</ref> <ref name="AVR_Power2">[http:/www.futurlec.com/News/Atmel/PicoPower.shtml], Atmel Releases New picoPower AVR Microcontrollers</ref> 340 μA/MHz
| colspan="2" align="center" | X 9 nA Sleep<ref name="PIC_XLPvsTI">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39989A.pdf], The Truth about Power Consumption in PIC® MCUs with
XLP Technology vs. TI’s MSP430</ref><ref name="PIC_XLP">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30009941F.pdf], nanoWatt XLP eXtreme Low Power PIC® Microcontrollers</ref> 35 μA/MHz || align="center" | -
| align="center" | X 100 nA Sleep<ref name="TI_Power1">[http://www.ti.com/lit/wp/slay015/slay015.pdf], Texas Instruments: Ultra-Low Power Comparison: MSP430 vs. Microchip XLP</ref><ref name="TI_Power2">[http://www.ti.com/ww/mx/multimedia/webcasts/Aspectos_Generales_MSP430.pdf], Texas Instruments: Meet MSP430</ref> 100 μA/MHz
| align="center" | -
|-
| Multithreading, RTOS, Schedulern
| align="center" | X
| align="center" | - <ref name="AVR_RTOS1">[http://www.freertos.org/a00098.html], Atmel AVR freeRTOS port</ref><ref name="AVR_RTOS2">[http://www.femtoos.org/], Femto OS: RTOS for small MCU's like AVR</ref>
| align="center" | - <ref name="PIC_RTOS2">[http://www.freertos.org/a00097.html], Microchip PICmicro (PIC18) freeRTOS Port</ref> <ref name="PIC_RTOS3">[http://www.pumpkininc.com/], Salvo RTOS</ref>|| align="center" | X<ref name="PIC_RTOS">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en531543&redirects=rtos], 3rd Party RTOS selection guide</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_RTOS" />
| align="center" | X <ref name="TI_RTOS">[http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_Real_Time_Operating_Systems_Overview], TI Wiki: MSP430 Real Time Operating Systems Overview</ref>
| align="center" | -
|-
| Besonders große, speicherintensive Programme z.B. Grafiken, Fonts
| align="center" | bis 2MB Flash bis 256kB SRAM <ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
| align="center" | bis 128kB Flash bis 4kB SRAM || bis 2MB Flash bis 98kB SRAM || bis 2MB Flash bis 512kB SRAM
| align="center" | bis 512KB Flash bis 66kB SRAM
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
|-
| Sehr viel PWM mit komplexem Timing
| align="center" | X
| align="center" | AT90Spwm
| align="center" | - || align="center" | X || align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | -
|-
| Deutschsprachige Community
| align="center" | O
| align="center" | X
| align="center" | X <ref name="PIC-Projekte">[http://pic-projekte.de/], pic-projekte.de</ref> <ref name="SPRUT">[http://www.sprut.de/], sprut.de</ref> || align="center" | - || align="center" | -
| align="center" | -
| align="center" | X
|-
| Anzahl möglicher HW-Breakpoints
| align="center" | 4 bis 6
| align="center" | 2
| align="center" | 1 bis 5 <ref name="PIC_HWBP">[http://www.microchip.com/stellent/groups/SiteComm_sg/documents/DeviceDoc/en556761.pdf], PIC Hardware Breakpoints (Seite 6)</ref> || align="center" | 1 bis 10 <ref name="PIC_HWBP"/> || align="center" | 6<ref name="PIC_HWBP"/>
| align="center" | 2
| align="center" | 2
|}
* X = ja
* O = Teilweise, Einschränkungen
* - = nicht empfohlen
Nur um nicht zu verwirren, auch wenn Teile "nicht empfohlen" sind, heißt dass nicht dass es mit dem Prozessor nicht geht, vielmehr dass es mehr Aufwand ist das zu realisieren oder mehr Einschränkungen hat.
Viele Eigenschaften weisen nur bestimmte Modelle einer Mikrocontrollerfamilie auf. Der Wechsel innerhalb einer Familie gestaltet sich jedoch oft einfach (z.B. innerhalb [[STM32]] oder innerhalb PIC24).

Die Spalte [[STM32]] zeigt die Prozessorfamilie von STM32F0xx bis STM32F4xx mit einem Cortex-M0 oder M3/M4 Kern. Die technischen Daten sind ähnlich anderer Hersteller die auch einen Cortex-Mx Kern verbauen wie z.B. NXP ([[LPC1xxx]]), Freescale, Atmel, TI, Toshiba, usw. Jedoch bietet ST mit dem [[STM32]] eine hohe Flexibilität an Gehäuse-Variationen (vergleichbar mit NXP [[LPC1xxx]]) und ist privat recht leicht beschaffbar. Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST<ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>.

Die Spalte PIC zeigt die Eigenschaften der 8-Bit PIC18 (vergleichbar mit [[AVR]]), 16-Bit [[PIC24]]/[[dsPIC]] (vergleichbar mit [[MSP430]]) und 32-Bit [[PIC32]] (vergleichbar mit [[STM32]]). Ein Wechsel des Mikrocontrollers innerhalb der Familien ist Codetechnisch problemlos möglich. <ref name="PIC_codeswitch">[http://www.elektor.nl/Uploads/Files/PIC24FIntro_5f082806.pdf], Microchip: Introduction to the 16-bit PIC24F Microcontroller Family</ref> Hardwaretechnisch sind verschiedene Modelle gleicher Familie zudem auch meist Pin-Kompatibel <ref name="PIC_PinCompatibility">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/00148m.pdf], Microchip: 2007 Product Selector Guide (Seite 114 ff.)</ref> sodass ohne Design-Änderung zwischen verschiedenen Modellen gewechselt werden kann.
Ein Wechsel zwischen den Familien ist Architekturbedingt aufwendiger, vor allem von 8-Bit auf 16/32-Bit. <ref name="PIC_8to16Migration">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39764a.pdf], Microchip: PIC18F to PIC24F Migration: An Overview</ref> Aufgrund gleichbleibender IDE (Mplab) sowie gleichbleibenden Libraries bei Verwendung einer Hochsprache (C) jedoch vor allem zwischen 16-Bit und 32-Bit ohne weitere Probleme möglich <ref name="PIC_16to32Migration">[http://www.embedded.com/design/mcus-processors-and-socs/4007683/Practical-migration-from-8-16-to-32-bit-PIC], Artikel: Practical migration from 8-/16- to 32-bit PIC</ref>.
 Ein PIC10/12/16 ist für den Einstieg nicht empfohlen, da diese Architekturbedingt viele Einschränkungen haben, die eher hinderlich für das Lernen sind.

Der "[[Arduino]]" ist kein eigenständiger Prozessor, sondern ein fertiges Board mit einer "[[Arduino]]" Programmierumgebung (und einem AVR Prozessor), extra geschaffen für Einsteiger. Allerdings ist da der Lerneffekt viel geringer da man den Prozessor mit der [[Arduino]]-Software programmiert und nicht direkt die Register. Anderseits ist der Arduino besser für jemanden geeignet, der eigentlich nicht lernen möchte, sondern nur mal schnell etwas steuern/basteln will und so ohne großartige µC Kenntnisse zum Ziel kommt. Für diese Zielgruppe ist der Arduino perfekt.

<references />

= Unwichtige Randbedingungen =

Oftmals werden fälschlicherweise Argumente für oder gegen eine µC-Familie ausgesprochen, die in der Praxis '''zum Einstieg''' (bei konkreten Anwendungen kann das anders aussehen) eher unwichtig sind.

* Spannungsversorgung 3,3V / 5V (Wobei z.B Atmel XMega keine 5V Tolerante Eingänge besitzt)
* 8 (z.B. [[AVR]]), 16 (z.B. [[MSP430]]) oder 32 (z.B. [[STM32]]) Bit
* Prozessorkern Cortex-M0/M3/M4, MIPS, ARM7/9/..., AVR-RISC, PIC-RISC, 8051, ...
* Interrupt System mit mehr oder weniger Features
* Programmiersprache (Assembler, Basic, C, C++, Pascal)
* Programmierumgebung - ist ohnehin Geschmackssache
* Assembler verstehen (Sollte nur theoretisch verstanden werden, ein Programm sollte in einer Hochsprache geschrieben sein)
* DIL Gehäuse - steckbretttauglich ([[STM32]]-Prozessoren gibt es auch fertig gelötet auf einem steckbretttauglichen Board)
* Programmieradapter - solange er auch debuggen kann
* zu 90% reicht doch ein kleiner Prozessor ([[AVR]]/PIC) - und für die restlichen kann man immer noch einen großen nehmen. Warum also nicht gleich einen großen nehmen?

= Kosten =

Grobe Abschätzung was das alles denn kosten wird. Hier sind nur einige Beispiele gezeigt (Einzelpreise bei Bezugsquellen in Deutschland).

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Board || [[STM32]] || [[AVR]] || PIC18/24/32 || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Demo-Board
| align="center" | <ref name="STM32F4DISCOVERY">[http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419], ST STM32F4DISCOVERY Demoboard</ref> 9..20€ (incl. Programmieradapter und Debugger)
| align="center" | 5..500€, z.B. [[Arduino]] || align="center"| <ref name="PICDEMOBOARD">[http://www.microchipdirect.com/ProductDetails.aspx?Catalog=BuyMicrochip&Category=Starter%20Kits&mid=1&lmid=610], Microchip Demoborad</ref> durchschnittlich 18€ .. 50€]
| align="center" | <ref name="MSP430DEMOBOARD">[http://www.ti.com/tool/msp-exp430fr5739], MSP430 Demoborad</ref> ~35€
| align="center" | 20€
|-
| Steckbrettaugliches Board
| align="center" | s.o. oder <ref name="STM32F405Board">[http://re.reworld.eu/de/produkte/s64dil-405/index.htm], S64DIL-405 mit STM32F405</ref>S64DIL-405 30€
| align="center" | DIP IC
| align="center" | DIP IC
| align="center" | ??
| align="center" | ab ca. 4€ (Pro Mini)
|-
| Einzelchip (Einzelstückpreise)
| align="center"| 2..15€ nur SMD (TSSOP..LQFP..BGA)
| align="center"|0,6–5€ SMD + DIP
| align="center"|0,5-15€ SMD + DIP
| align="center"|??
| align="center"|siehe AVR
|-
| Programmieradapter
| align="center" | 0€ da Bootloader (ROM) UART / USB usw. unterstützt
| align="center" | ab 4€
| align="center" |
| align="center" |
| align="center" |
|-
| Programmieradapter mit Debugger
| align="center" | s.o. oder z.B <ref name="JLINKEDU">[http://www.segger.com/j-link-edu.html], Segger J-LINK EDU</ref> Segger J-LINK EDU 50€ (sehr schnell und unterstützt viele Prozessoren)
| align="center" | <ref name="AVRDragon">[http://www.atmel.com/tools/AVRDRAGON.aspx], Atmel AVR Dragon</ref> AVR Dragon 40€ <ref name="JTAGICE3">[http://www.atmel.com/tools/JTAGICE3.aspx], AT JTAG ICE3</ref> AT JTAG ICE3 99€
| align="center" | <ref name="PICKIT3">[http://www.microchipdirect.com/ProductSearch.aspx?keywords=PG164130], Microchip PICkit 3</ref> PICkit 3 30€
| align="center" | z.B. Dragon 50€
| align="center" | 20€ (Man muss DebugWire aktivieren)
|}

Das Demo-Board sollte ein Board sein, nicht zu teuer, um die ersten Erfahrungen zu sammeln. Wenn einem der Prozessor gefällt, so kann man später immer noch mit einem zweiten Demo-Board, z.B. mit Display aufrüsten.

Wenn man gerne mit einem Steckbrett sich die Schaltung zusammen stecken möchte, so kann man entweder die benötigten Drähte am Demo-Board anlöten oder bei z.B. [[AVR]]/[[PIC]] Prozessoren gibt es Ausführungen im DIL Gehäuse, die direkt steckbar sind.

Ein Programmieradapter sollte unbedingt auch einen Debugger beinhalten. Denn für den Start ist es ungemein hilfreich zu sehen was im Prozessor gerade geschieht. Die JTAG-Adapter für einen [[STM32]] Prozessor sind alle Debugger-Tauglich. Für die [[AVR]] Controller gibt es auch oft reine Programmer (AVR ISP oder Selbstbau-Lösungen über die serielle oder parallele Schnittstelle) welche den Mikrocontroller nur beschreiben können. Für die [[PIC]] Controller werden solche reinen Programmer vereinzelt auch noch angeboten. Sinvoller sind hingegen Debugger, die die Ausführung eines Mikrocontrollers anhalten können um die aktuelle Position im Programmcode, Variableninhalt, Register, ... auszulesen bzw. zur Laufzeit zu ändern.

Der für den [[STM32]] empfohlene Segger J-LINK EDU ist zwar nicht der günstigste (z.B. auf einem STM32F4DISCOVERY Borad ist ein ST-LINK/V2 mit drauf, den man für andere [[STM32]] nutzen kann) aber eines der besten, mit sehr guten Software-Tools und nutzbar für alle Prozessoren mit ARM-Kern (ARM7/9/11/... Cortex-Mx der Hersteller Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST, Toshiba, ... unter Windows, Linux und MAC). Niemals am Werkzeug sparen und man hat viel mehr Freude bei der Arbeit.

<references />

= Programmierumgebungen=

Bei den Programmierumgebungen gibt es zu allen Prozessorfamilien kostenlose und Leistungsfähige Software

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Betriebssystem || [[STM32]] || [[AVR]] || [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Windows
| align="center"|[http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox]
| align="center"|Atmel-Studio
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| Linux
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|z.B. [http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| MacOS
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|??
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|}

natürlich gibt es noch viele weitere (für [[STM32]] siehe [[STM32#Programmierung]]), es sollte jedoch nur die jeweils einfachste kostenlose (und ohne Codebegrenzung) für den ersten Einstieg gezeigt werden.

* [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] Anleitung wie man innerhalb einer Stunde die LED eines Nagel neuen STM32F4DISCOVERY Boards zum blinken bekommt, Artikel: [[STM32 CooCox Installation]]. Diese Anleitung ist eine Schritt-Für-Schritt Anleitung um den aller ersten Start zu vereinfachen.
* Mit [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] können sehr viele Prozessoren mit Cortex-M0, M3 und M4 Kern programmiert werden. Unter anderem der Firmen Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST und Toshiba. Somit hat man eine Entwicklungsumgebung und ist damit nicht an einen Hersteller der µC gebunden.
* Mit [http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] können alle Prozessoren von Microchip (z.B. PIC18, PIC24, PIC32, dsPIC) programmiert werden.

= Dokumentation=

Bevor man sich für einen Prozessor entscheidet sollte man unbedingt deren Dokumentation mal zumindest überfliegen und auch deren Errata's lesen. Nicht dass man eine Anwendung erstellen möchte und stellt hinterher fest, dass genau dieser Teil so buggy ist das er nicht genutzt werden kann.

Beim [[STM32]] hat die Dokumentation doch recht viele Seiten, viel mehr als bei einem [[AVR]] oder PIC, dabei ist vieles eher knapp beschrieben. Der Aufbau der [[STM32]] Dokumentation ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Struktur_der_Dokumentation: hier] beschrieben.
 Bei den PICs ist die Dokumentation wiederum anders strukturiert, [http://www.mikrocontroller.net/articles/PIC#Dokumenatation siehe im PIC Artikel].

Für die [[STM32]], [[AVR]] und [[PIC]] Mikrocontroller gibt es zudem viele, auch deutschsprachige Einsteigerhilfestellungen und Tutorials.

Parallel zur Dokumentation sollte man sich auch die Demo-Beispiele der Hersteller anschauen, dann wird vieles gleich verständlicher.

Eine Übersicht über die Funktionen gibt es im Artikel: [[STM32]]

= Die Arbeit mit dem [[STM32]]=

Zu erst einmal SOOO groß sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Prozessoren nicht. Alle haben Ein-/Ausgänge und um mittels einem Port-Pin eine LED ansteuern zu können muss bei jedem Prozessor der Pin erst einmal parametriert werden, egal ob das jetzt ein [[STM32]] oder ein [[AVR]] oder ein [[MSP430]] ist. Nur hat man bei einem [[STM32]] doch einige Funktionen mehr, z.B. zuschaltbarer Pull-Up oder Pull-Down Widerstand und spezielle Setz-Rücksetzregister, die andere Prozessoren nicht haben, jedoch das Programmieren vereinfachen.
Der Haupt-Unterschied zu den anderen Prozessoren ist, dass der [[STM32]] so viele Peripherie-Module beherbergt, dass man die einzeln immer mit einem Clock aktivieren muss, denn damit lässt sich viel Strom sparen.

Und mal ganz ehrlich die Diskussion welcher µc einfacher zu konfigurieren ist, ist doch absoluter Unsinn. Der Weg ist immer der Gleiche:
*1. Blick ins Datenblatt welche Register für diese Funktion benötigt werden.
*2. Werte ermitteln die in die Register eingetragen werden.
*3. Werte ins Register schreiben. Da machte es GAR KEINEN UNTERSCHIED ob es ein [[AVR]], 8051/2, [[ARM]],...... ist.

Stimmt schon es gibt Unterschiede. Die Register haben anderen Namen, andere Adressen, andere Bitbedeutungen,...
Aber es steht doch alles im Datenblatt. Und ob ich jetzt einen [[AVR]] oder einen [[ARM]] das erste mal vor mir liegen hab. Ich brauch in allen Fällen die oben beschriebenen Schritte.

Das Interruptsystem ist bei einem [[STM32]] zusätzlich priorisiert, damit kann man festlegen welcher Interrupt vorrangig bearbeitet wird. Die Prioritätenvergabe ist auch kein Hexenwerk.

Zu allen Prozessoren liefern die jeweiligen Hersteller umfangreiche Demo-Codes und Libraries mit. Meist sind alle in C geschrieben, daher sollte auch die Programmiersprache C verwendet werden. Vor allem auch wenn man berufliche Absichten verfolgt.

Und wenn man einen [[STM32]] kann, dann ist ein Umstieg auf einen [[LPC1xxx]] (NXP) oder andere Hersteller überhaupt kein Problem (*), denn die bieten ebenfalls Prozessoren mit Cortex-M3 Kern und man kann diese mit der gleichen Programmierumgebung programmieren. Somit ist man nicht zwingend Herstellerabhängig. (* jeder Hersteller verbaut seine eigene Peripherie, die andere Funktionalitäten haben.)

Mit einem [[STM32]] kann man als Hobby-Baster und Professionell nahezu alle Anwendungen realisieren. Der hat genügend RAM und FLASH Speicher und auch genügend Geschwindigkeit. Viele Gehäuse-Varianten um kleine bis hin zu größere Geräte zu erstellen. Viele Schnittstellen, sind im Artikel [[STM32]] beschrieben.

Für den Einstig gibt es diverse, auch deutschsprachige, Tutorials im Netz. Eine Übersicht ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials hier auf der STM32 Seite]. (Beispiel: [http://diller-technologies.de/stm32_wide.html STM32 Tutorial in Deutsch von Diller Technologies])
 Wobei dazugesagt werden muss dass diese meist auf die Standard ST-Libs aufbauen. Diese Libs vereinfachen zum einen das Ansteuern/die Benutzung der Peripheriefunktion zum anderen muss man diese erst mal kennen lernen. Vereinfacht wird das da ALLE [http://www.st.com/stonline/stappl/productcatalog/app?page=partNumberSearchPage&levelid=SS1577&parentid=1743&resourcetype=SW ST-Demo-Codebeispiele] ebenfalls auf diesen Lib's basieren und somit wird der Wechsel innerhalb des [[STM32]] deutlich vereinfacht.
 STM32F4xx Library von ST: [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901# "STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library"] incl. Dokumentation und Demo-Projekte zu allen CPU Funktionen.

Der einzige Nachteil beim [[STM32]]: man muss etwas mehr lesen, da eine Peripherie doch viel mehr Funktionalität hat (sofern man das Modul überhaupt benötigt). Ansonsten kenne ich nicht wirklich einen Grund warum man als Neueinsteiger keinen [[STM32]] nehmen sollte.

= Programmiersprachen =
* Wie bei vielen anderen Controllern wird beim [[STM32]] auch hauptsächlich C und C++ verwendet. Kennen sollte man die Programmiersprache C schon, wenn man davon noch keine Ahnung hat dann sollte man erst mal mittels einem Tutorial auf einem PC ein Konsoleprogramm schreiben, sodass man es einigermaßen kennen lernt. Hier im Forum gibt es ebenfalls Artikel dazu. Zielt man auf die (spätere) Anwendung in der Industrie, sollte aufgrund der Verbreitung auf jeden Fall C (oder C++) gewählt werden; außerdem sind die meisten verfügbaren Libraries in C geschrieben.
* Assembler sollte man nur grob verstehen, Details wie ein Befehl arbeitet ist unwichtig. Selbst wenn man die Zyklen für einen Funktionsaufruf wissen will, so bietet der [[STM32]] (Cortex-M3) einen Cycle-Counter den man auslesen kann; durch die komplexere Pipeline und Cache-Effekte sind die Laufzeiten allerdings nicht genau vorhersehbar. Wird zyklengenause Timing benötigt, sollten Timer verwendet werden - davon hat der [[STM32]] genug.

Der 32bit-Adressraum, der RAM, Flash, I/O-Register vereinheitlicht ansprechen kann (im Gegensatz zu z.B. [[AVR]]) ist ideal für eine Verwendung durch Hochsprachen; bei Pointern muss keine zusätzliche Information verwaltet werden, in welche Art Speicher sie zeigen. Die Adresse gibt dies eindeutig an (es gibt nur '''eine''' Adresse 42, und nicht 2 wie z.B. beim [[AVR]] (Flash, RAM & I/O)) und die Hardware spricht automatisch den richtigen Speicher an. Die Möglichkeiten zur Offset-Adressierung, der Barrel-Shifter, Divsions-Einheit, die FPU (bei STM32F4), Interrupt-Modell etc. begünstigen ebenfalls die Erzeugung effizienteren Codes. Außerdem haben die [[STM32]] einfach mehr "rohe Leistung", d.h. mehr Flash/RAM-Speicher und höhere Taktfrequenzen. 
 
'''Folgerung''': Die Programmierung in Hochsprachen ist '''bequemer als bei 8-Bittern''', denn man muss sich einfach weniger Gedanken machen, ob der Compiler ein Programm nun effizent umsetzen kann (kann man natürlich trotzdem machen, um noch mehr Leistung "herauszuquetschen", wenn man will).

= Weitere Randbedingungen für die Entscheidung=

Der wichtige Punkt, der oftmals auch vergessen wird: die Beschaffbarkeit. Wenn jemand einen Renesas M16C oder Fujitsu empfiehlt, dann sucht man erst mal und findet nur wenige vereinzelte die man privat kaufen kann.

Oder auch die Unterstützung im Internet - ist bei einigen Exoten spärlich. Dieses Forum bietet die beste Hilfe für [[AVR]], PIC, [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]].

Andere Prozessoren sind schon sehr alt, bzw. nicht mehr modern da deren Peripherie zum Teil doch recht eingeschränkte Funktionalität bietet. z.B. viele 8051 Typen oder PIC16 (oder auch dsPIC30). Die mögen für Mini-Anwenungen gut sein, aber wer will den schon gerne sich extra für eine Kleinanwendung mit einem kleinen µC auseinandersetzen, wenn er schon einen [[STM32]] kennt, mit dem er alles machen kann (und sich bereits gute Funktionen geschrieben hat)?

Daher mein Resümee: wer nicht gerade auf den Kopf gefallen ist, der kann getrost mit einem [[STM32]] starten. Ein [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419?s_searchtype=keyword STM32F4DISCOVERY] Board kostet nur ca. 20 EUR - und mehr muss für den ersten Start nicht investiert werden - wenn es doch zu komplex sein sollte gibt es hier im Forum auch viel Hilfe. Jedenfalls sind diese 20 EUR wirklich keine große Investition.
 Wer berufliche Absichten verflogt, sollte zu einem späteren Zeitpunk sich unbedingt auch mit einem zweiten, anderen Prozessor beschäftigen um so die nötigen Erfahrungen zu gewinnen.

Ein paar Forenbeiträge:
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/317792#3481048 "Klein anfangen!" heisst die Devise]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/312330#3483218 Einen 8-Bitter nehme ich nur noch aus "Nostalgiegründen"]

= Übersicht CPU Funktionalitäten=

In diesem Abschnitt ist kurz gezeigt welche Möglichkeiten die CPUs bei den oben empfohlenen Einsteigerboards haben

=== STM32F407 - vom STM32F4DISCOVERY Board ===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:STM32F407.png|mini|x400px]]
| [[Datei:stm32f4_discovery2.png|mini|x400px]]
|-
| [http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN11/PF252140?s_searchtype=partnumber Blockdiagramm STM32F407]
| [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419 STM32F4DISCOVERY Demoborad]
|}

Es sind sehr viele Peripheriemodule im µC implementiert. Jedes einzelne Peripherie-Modul (z.B. Ethernet, USB, CAN, Timer, AD-Wandler, usw.) kann aktiviert werden indem der Clock freigeschaltet ist. So lange der Clock nicht aktiviert wurde verhält sich das Modul so als ob es nicht vorhanden wäre und beeinträchtigt in keinster Weise die Bearbeitung vom Prozessor. Somit lässt sich der Stromverbrauch senken.

Eine ganze Auflistung der Einzelmodule steht im Artikel: [[STM32]] und [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 auf der Homepage von ST]

Zu Anfang mag vielleicht die interne Busstruktur verwirren, jedoch braucht man dies nicht beachten. Wenn nun die CPU auf UART4 zugreifen möchte, so gehen die Daten durch die Buse "AHB1" > "ABH/APB1-Bride" > "APB1". Dies erledigt der µC ganz von alleine. Diese Unterteilung ist technisch nötig, da die Peripheriebuse nicht mit dem gleichen Prozessortakt betrieben werden (wie z.B. bei [[MSP430], siehe Schaubild unten), die "Bridge" managt ganz alleine das Handling und generiert automatisch Wait-Befehle für die CPU.
 Die "AHB-Bus-Matrix" ist ebenfalls für den Anwender meist uninteressant. ST hat damit ein System geschaffen, damit die CPU, DMA's und Displaycontroller gleichzeitig auf die verschiedenen RAM-Bereiche zugreifen können um mehr Daten parallel zu verarbeiten. Somit braucht man diese Matrix erst mal nicht beachten.

Ebenso braucht man zu Anfang sich auch keine Gedanken um den Prozessortakt machen, wenn man nichts initialisiert so läuft der STM32F4xx mit dem internen RC-Oszillator von 16MHz und die Peripheriebuse laufen ebenfalls mit der gleichen Geschwindigkeit. Erst wenn man später umfangreichere Applikationen schreibt bei der die 16MHz nicht mehr reichen, so kann man die PLL aktivieren und die Taktrate flexibel bis auf 168MHz hoch setzen. (Siehe Demo-Projekt von [[STM32 CooCox Installation]].)

=== [[AVR]] ([[Arduino]])===

Details können im Artikel [[AVR]] gelesen werden.

=== PIC18, PIC24, PIC32===

Details können im Artikel [[PIC]] gelesen werden.

=== MSP430 - vom MSP-EXP430FR5739 Experimentier-Board===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:MSP430FR5739.gif|mini|x350px]]
| [[Datei:MSP-EXP430FR5739.jpg|mini|x350px]]
|-
| Blockdiagramm MSP430FR5739
| MSP-EXP430FR5739 Demoboard
|}

Details können im Artikel [[MSP430]] gelesen werden.

=== LPC1x d.h. Cortex -M0 & -M3 Familie von NXP ===
Details können aus dem Leitartikel [[LPC1xxx]] und den darin verlinkten Artikeln entnommen werden.

= Tipps und Tricks bei der Programmierung=

===Interruptcontroller vom Cortex-M3/M4===

Der "Nested Vectored Interrupt Controller" (NVIC) ist eine Funktion der ARMv7M Architektur und ist über die CMSIS verwendbar.

Beim STM32 hat jeder Interrupt eine Priorität von 4 Bit (bei ARMv7M je nach Implementation bis 8bit möglich). Diese 4 Bit können in eine "pre-emption priority" und "subpriority" unterteilt werden.

Beispiel 2 Bit zu 2 Bit Unterteilung:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 2 Bits für pre-emption priority
</syntaxhighlight>

Somit kann "pre-emption priority" den Wert 0..3 und "subpriority" auch 0..3 erhalten. Um so kleiner die Zahl ist um so höherwertig ist der Interrupt.

Beispiel:
 ISR1 Pre 2 / Sub 1
 ISR2 Pre 1 / Sub 1
 ISR3 Pre 1 / Sub 2

Wenn jetzt ISR1 kommt, dann wird der aufgerufen. Kommt während dem ein ISR2 dann darf der den ISR1 unterbrechen, da er eine höhere "pre-emption priority" Wertigkeit hat.

Wenn ISR2 bereits aktiv ist, so darf ISR3 diesen nicht unterbrechen, ISR1 ebenfalls nicht.

Wenn ISR2 und ISR3 gleichzeitig kommen, so wird zu erst ISR2 bearbeitet, anschließend ISR3 da beide die gleiche "pre-emption priority" haben fällt die Entscheidung anhand der "subpriority".

Beispiel Interrupt Konfiguration für USART1 mittels CMSIS-Funktionen:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitSt;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // << Tiefe Prio
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitSt);
</syntaxhighlight>

=== Taktzeitberechnung und Überwachung===

Bei Zeitkritischen Applikationen stellt sich immer wieder die Frage wie viele Prozessortakte nun die Funktion verbraucht. Ist der Interrupt auch wirklich nicht zu lange und wie viel Reserve gibt es noch?
 Der Cortex-Mx Kern hat dafür extra einen Core Systick-Zähler implementiert, die man mittels der CMSIS nutzen kann:

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdint.h>
#include <stm32f4xx.h>
// Sys-Tick Counter - Messen der Anzahl der Befehle des Prozessors:
inline void CORE_SysTickEn () {
SysTick->CTRL = 5;
}
inline void CORE_SysTickDis () {
SysTick->CTRL = 0;
}
inline uint32_t CORE_GetSysTick () {
return SysTick->VAL;
}
inline void CORE_ClearSysTick () {
SysTick->VAL = 0;
}

int main () {
// ... Programmcode ...

// Systick-Zähler benutzen
CORE_SysTickEn (); // Zähler aktivieren
CORE_ClearSysTick (); // Zähler löschen
// ... Programmbearbeitung ...
uint32_t iZ = CORE_GetSysTick(); // Zähler auslesen

// ... weiterer Programmcode ...
}
</syntaxhighlight>

In iZ steht nun wie viele Maschinentakte der Prozessor für die Bearbeitung benötigt hat und kann mit folgender Formel umgerechnet werden:

Zeit in µSec = iZ / CPU-Takt in MHz

= FAQ - Anfängerfragen=

* Muss ich, wenn ich die Debugging-Funktionen nutzen möchte einen JTAG Adapter anschließen? - Ja. Auf dem STM32F4DISCOVERY ist jedoch bereits einer mit drauf.
* Mit diesem kann ich dann den µC auch programmieren? - Ja, programmieren und debuggen.
* Ich möchte eine eigene Platine entwickelt, jedoch der 20polige [[JTAG]]-Anschluss ist mir zu groß, gibt es eine Alternative? - Ja, [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Der_10-polige_JTAG_Stecker_von_mmvisual "Der 10-polige JTAG Stecker von mmvisual"]

= Weblinks, Foren, Communities, Tutorials =
* [[STM32]] Hauptartikel, [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials dortige Linksammlung]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/319328 Diskussion zum Artikel]
* [[STM32 CooCox Installation]]
* [[STM32 Eclipse Installation]]
* [[LPC1xxx für Umsteiger]]

<references/>
[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:STM32]]
[[Kategorie:Mikrocontroller]]

STM32 für Einsteiger

2014-01-25T20:40:20Z

109.91.131.69: NVIC Aussagen korrigiert

Immer wiederkehrend hier im Forum "Mit welchem Mikrocontroller anfangen?". Es gibt eine große Auswahl und eben so viele Empfehlungen. In diesem Artikel soll zu erst geholfen werden ob ein STM32-Prozessor mit Cortex-M3/M4 Kern überhaupt der Richtige für den Start ist.
Nicht für jeden ist der [[STM32]] zu empfehlen, denn die Anforderungen und Wünsche die man realisieren möchte, sowie die eigenen Fähigkeiten sind verschieden.

Es werden meist die Prozessoren [[AVR]], [[PIC]], [[Arduino]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]] empfohlen. Seltener auch 8051 und M16C. Alle haben Vorzüge und ebenso auch Nachteile.

[[Bild:STM32F407SB.jpg|thumb|right|340px|STM32F417 auf einem Selbstbau-Board]]

= Eigene Fähigkeiten und Wünsche =

Dieser Artikel geht davon aus, dass bereits Elektronik Kenntnisse vorhanden sind. Wenn nicht dann sollte man erst einmal den Artikel "[[Absolute Beginner]]" durcharbeiten, sowie die anderen Artikel aus der Kategorie "[http://www.mikrocontroller.net/articles/Kategorie:Grundlagen Grundlagen]".
 Weitere Artikel die andere Prozessoren näher darstellen da sich dieser Artikel hauptsächlich auf [[STM32]] konzentriert: [[Entscheidung Mikrocontroller]] und [[Mikrocontroller Vergleich]]. Die Seiten [[AVR]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[PIC]] zeigen mehr Details über diese µC. Hier werden nur grob ein paar Tabelle zum Vergleichen gezeigt.

Zu erst einmal die Randbedingungen, mit der man sich selbst zu erst einmal einschätzen sollte:
{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Fähigkeit || [[STM32]] || [[AVR]] || colspan="3" | [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Bitbreite, jedoch unwichtig für Einsteiger || align="center" | 32-bit || align="center" | 8-bit || align="center" | 8-bit (PIC18) || align="center" | 16-bit (PIC24) || align="center" | 32-bit (PIC32) || align="center" | 16-bit || align="center" | 8-bit
|-
| Neueinsteiger, kaum Elektronikkenntnisse, noch nie programmiert
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="AVR_TUT1">[http://www.rn-wissen.de/index.php/AVR-Einstieg_leicht_gemacht], RoboterNetz: AVR-Einstieg leicht gemacht</ref><ref name="AVR_TUT2">[http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_de/], Tutorial für das Erlernen der Assemblersprache von AVR-Einchip-Prozessoren</ref>
| colspan="3" align="center" | O
| align="center" | O
| align="center" | X
|-
| Wunsch ist SD-Card oder Grafik-Display
| align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="PIC_SD">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2680&dDocName=en537999], Microchip Memory Disk Drive File System for PIC18 PIC24 dsPIC PIC32</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD">[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/technology/graphics/], Microchip Graphics Library</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD" />
| align="center" | X
| align="center" | O
|-
| Wunsch ist TCP/IP Netzwerk
| align="center" | X
| align="center" | O
| colspan="3" align="center" | X <ref name="PIC_TCP">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2505&param=en535724], Microchip TCP/IP stack</ref>
| align="center" | O
| align="center" | O
|-
|-
| Wunsch ist Kamera und Video-/Bildbearbeitung
| align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | - || align="center" | - || align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | -
|-
| Möchte die Erkenntnisse beruflich nutzen
| align="center" | X
| align="center" | X
| colspan="3" align="center" | X
| align="center" | X
| align="center" | -
|-
| Strom sparende Anwendungen
| align="center" | - 300 nA Sleep<ref name="STM_Power">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1295], [[STM32]] L1 series of ultra-low-power MCUs</ref> 230 μA/MHz
| align="center" | - 100 nA Sleep<ref name="AVR_Power1">[http://www.atmel.com/technologies/lowpower/default.aspx], Atmel picoPower Technology</ref> <ref name="AVR_Power2">[http:/www.futurlec.com/News/Atmel/PicoPower.shtml], Atmel Releases New picoPower AVR Microcontrollers</ref> 340 μA/MHz
| colspan="2" align="center" | X 9 nA Sleep<ref name="PIC_XLPvsTI">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39989A.pdf], The Truth about Power Consumption in PIC® MCUs with
XLP Technology vs. TI’s MSP430</ref><ref name="PIC_XLP">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30009941F.pdf], nanoWatt XLP eXtreme Low Power PIC® Microcontrollers</ref> 35 μA/MHz || align="center" | -
| align="center" | X 100 nA Sleep<ref name="TI_Power1">[http://www.ti.com/lit/wp/slay015/slay015.pdf], Texas Instruments: Ultra-Low Power Comparison: MSP430 vs. Microchip XLP</ref><ref name="TI_Power2">[http://www.ti.com/ww/mx/multimedia/webcasts/Aspectos_Generales_MSP430.pdf], Texas Instruments: Meet MSP430</ref> 100 μA/MHz
| align="center" | -
|-
| Multithreading, RTOS, Schedulern
| align="center" | X
| align="center" | - <ref name="AVR_RTOS1">[http://www.freertos.org/a00098.html], Atmel AVR freeRTOS port</ref><ref name="AVR_RTOS2">[http://www.femtoos.org/], Femto OS: RTOS for small MCU's like AVR</ref>
| align="center" | - <ref name="PIC_RTOS2">[http://www.freertos.org/a00097.html], Microchip PICmicro (PIC18) freeRTOS Port</ref> <ref name="PIC_RTOS3">[http://www.pumpkininc.com/], Salvo RTOS</ref>|| align="center" | X<ref name="PIC_RTOS">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en531543&redirects=rtos], 3rd Party RTOS selection guide</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_RTOS" />
| align="center" | X <ref name="TI_RTOS">[http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_Real_Time_Operating_Systems_Overview], TI Wiki: MSP430 Real Time Operating Systems Overview</ref>
| align="center" | -
|-
| Besonders große, speicherintensive Programme z.B. Grafiken, Fonts
| align="center" | bis 2MB Flash bis 256kB SRAM <ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
| align="center" | bis 128kB Flash bis 4kB SRAM || bis 2MB Flash bis 98kB SRAM || bis 2MB Flash bis 512kB SRAM
| align="center" | bis 512KB Flash bis 66kB SRAM
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
|-
| Sehr viel PWM mit komplexem Timing
| align="center" | X
| align="center" | AT90Spwm
| align="center" | - || align="center" | X || align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | -
|-
| Deutschsprachige Community
| align="center" | O
| align="center" | X
| align="center" | X <ref name="PIC-Projekte">[http://pic-projekte.de/], pic-projekte.de</ref> <ref name="SPRUT">[http://www.sprut.de/], sprut.de</ref> || align="center" | - || align="center" | -
| align="center" | -
| align="center" | X
|-
| Anzahl möglicher HW-Breakpoints
| align="center" | 4 bis 6
| align="center" | 2
| align="center" | 1 bis 5 <ref name="PIC_HWBP">[http://www.microchip.com/stellent/groups/SiteComm_sg/documents/DeviceDoc/en556761.pdf], PIC Hardware Breakpoints (Seite 6)</ref> || align="center" | 1 bis 10 <ref name="PIC_HWBP"/> || align="center" | 6<ref name="PIC_HWBP"/>
| align="center" | 2
| align="center" | 2
|}
* X = ja
* O = Teilweise, Einschränkungen
* - = nicht empfohlen
Nur um nicht zu verwirren, auch wenn Teile "nicht empfohlen" sind, heißt dass nicht dass es mit dem Prozessor nicht geht, vielmehr dass es mehr Aufwand ist das zu realisieren oder mehr Einschränkungen hat.
Viele Eigenschaften weisen nur bestimmte Modelle einer Mikrocontrollerfamilie auf. Der Wechsel innerhalb einer Familie gestaltet sich jedoch oft einfach (z.B. innerhalb [[STM32]] oder innerhalb PIC24).

Die Spalte [[STM32]] zeigt die Prozessorfamilie von STM32F0xx bis STM32F4xx mit einem Cortex-M0 oder M3/M4 Kern. Die technischen Daten sind ähnlich anderer Hersteller die auch einen Cortex-Mx Kern verbauen wie z.B. NXP ([[LPC1xxx]]), Freescale, Atmel, TI, Toshiba, usw. Jedoch bietet ST mit dem [[STM32]] eine hohe Flexibilität an Gehäuse-Variationen (vergleichbar mit NXP [[LPC1xxx]]) und ist privat recht leicht beschaffbar. Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST<ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>.

Die Spalte PIC zeigt die Eigenschaften der 8-Bit PIC18 (vergleichbar mit [[AVR]]), 16-Bit [[PIC24]]/[[dsPIC]] (vergleichbar mit [[MSP430]]) und 32-Bit [[PIC32]] (vergleichbar mit [[STM32]]). Ein Wechsel des Mikrocontrollers innerhalb der Familien ist Codetechnisch problemlos möglich. <ref name="PIC_codeswitch">[http://www.elektor.nl/Uploads/Files/PIC24FIntro_5f082806.pdf], Microchip: Introduction to the 16-bit PIC24F Microcontroller Family</ref> Hardwaretechnisch sind verschiedene Modelle gleicher Familie zudem auch meist Pin-Kompatibel <ref name="PIC_PinCompatibility">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/00148m.pdf], Microchip: 2007 Product Selector Guide (Seite 114 ff.)</ref> sodass ohne Design-Änderung zwischen verschiedenen Modellen gewechselt werden kann.
Ein Wechsel zwischen den Familien ist Architekturbedingt aufwendiger, vor allem von 8-Bit auf 16/32-Bit. <ref name="PIC_8to16Migration">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39764a.pdf], Microchip: PIC18F to PIC24F Migration: An Overview</ref> Aufgrund gleichbleibender IDE (Mplab) sowie gleichbleibenden Libraries bei Verwendung einer Hochsprache (C) jedoch vor allem zwischen 16-Bit und 32-Bit ohne weitere Probleme möglich <ref name="PIC_16to32Migration">[http://www.embedded.com/design/mcus-processors-and-socs/4007683/Practical-migration-from-8-16-to-32-bit-PIC], Artikel: Practical migration from 8-/16- to 32-bit PIC</ref>.
 Ein PIC10/12/16 ist für den Einstieg nicht empfohlen, da diese Architekturbedingt viele Einschränkungen haben, die eher hinderlich für das Lernen sind.

Der "[[Arduino]]" ist kein eigenständiger Prozessor, sondern ein fertiges Board mit einer "[[Arduino]]" Programmierumgebung (und einem AVR Prozessor), extra geschaffen für Einsteiger. Allerdings ist da der Lerneffekt viel geringer da man den Prozessor mit der [[Arduino]]-Software programmiert und nicht direkt die Register. Anderseits ist der Arduino besser für jemanden geeignet, der eigentlich nicht lernen möchte, sondern nur mal schnell etwas steuern/basteln will und so ohne großartige µC Kenntnisse zum Ziel kommt. Für diese Zielgruppe ist der Arduino perfekt.

<references />

= Unwichtige Randbedingungen =

Oftmals werden fälschlicherweise Argumente für oder gegen eine µC-Familie ausgesprochen, die in der Praxis '''zum Einstieg''' (bei konkreten Anwendungen kann das anders aussehen) eher unwichtig sind.

* Spannungsversorgung 3,3V / 5V (Wobei z.B Atmel XMega keine 5V Tolerante Eingänge besitzt)
* 8 (z.B. [[AVR]]), 16 (z.B. [[MSP430]]) oder 32 (z.B. [[STM32]]) Bit
* Prozessorkern Cortex-M0/M3/M4, MIPS, ARM7/9/..., AVR-RISC, PIC-RISC, 8051, ...
* Interrupt System mit mehr oder weniger Features
* Programmiersprache (Assembler, Basic, C, C++, Pascal)
* Programmierumgebung - ist ohnehin Geschmackssache
* Assembler verstehen (Sollte nur theoretisch verstanden werden, ein Programm sollte in einer Hochsprache geschrieben sein)
* DIL Gehäuse - steckbretttauglich ([[STM32]]-Prozessoren gibt es auch fertig gelötet auf einem steckbretttauglichen Board)
* Programmieradapter - solange er auch debuggen kann
* zu 90% reicht doch ein kleiner Prozessor ([[AVR]]/PIC) - und für die restlichen kann man immer noch einen großen nehmen. Warum also nicht gleich einen großen nehmen?

= Kosten =

Grobe Abschätzung was das alles denn kosten wird. Hier sind nur einige Beispiele gezeigt (Einzelpreise bei Bezugsquellen in Deutschland).

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Board || [[STM32]] || [[AVR]] || PIC18/24/32 || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Demo-Board
| align="center" | <ref name="STM32F4DISCOVERY">[http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419], ST STM32F4DISCOVERY Demoboard</ref> 9..20€ (incl. Programmieradapter und Debugger)
| align="center" | 5..500€, z.B. [[Arduino]] || align="center"| <ref name="PICDEMOBOARD">[http://www.microchipdirect.com/ProductDetails.aspx?Catalog=BuyMicrochip&Category=Starter%20Kits&mid=1&lmid=610], Microchip Demoborad</ref> durchschnittlich 18€ .. 50€]
| align="center" | <ref name="MSP430DEMOBOARD">[http://www.ti.com/tool/msp-exp430fr5739], MSP430 Demoborad</ref> ~35€
| align="center" | 20€
|-
| Steckbrettaugliches Board
| align="center" | s.o. oder <ref name="STM32F405Board">[http://re.reworld.eu/de/produkte/s64dil-405/index.htm], S64DIL-405 mit STM32F405</ref>S64DIL-405 30€
| align="center" | DIP IC
| align="center" | DIP IC
| align="center" | ??
| align="center" | ab ca. 4€ (Pro Mini)
|-
| Einzelchip (Einzelstückpreise)
| align="center"| 2..15€ nur SMD (TSSOP..LQFP..BGA)
| align="center"|0,6–5€ SMD + DIP
| align="center"|0,5-15€ SMD + DIP
| align="center"|??
| align="center"|siehe AVR
|-
| Programmieradapter
| align="center" | 0€ da Bootloader (ROM) UART / USB usw. unterstützt
| align="center" | ab 4€
| align="center" |
| align="center" |
| align="center" |
|-
| Programmieradapter mit Debugger
| align="center" | s.o. oder z.B <ref name="JLINKEDU">[http://www.segger.com/j-link-edu.html], Segger J-LINK EDU</ref> Segger J-LINK EDU 50€ (sehr schnell und unterstützt viele Prozessoren)
| align="center" | <ref name="AVRDragon">[http://www.atmel.com/tools/AVRDRAGON.aspx], Atmel AVR Dragon</ref> AVR Dragon 40€ <ref name="JTAGICE3">[http://www.atmel.com/tools/JTAGICE3.aspx], AT JTAG ICE3</ref> AT JTAG ICE3 99€
| align="center" | <ref name="PICKIT3">[http://www.microchipdirect.com/ProductSearch.aspx?keywords=PG164130], Microchip PICkit 3</ref> PICkit 3 30€
| align="center" | z.B. Dragon 50€
| align="center" | 20€ (Man muss DebugWire aktivieren)
|}

Das Demo-Board sollte ein Board sein, nicht zu teuer, um die ersten Erfahrungen zu sammeln. Wenn einem der Prozessor gefällt, so kann man später immer noch mit einem zweiten Demo-Board, z.B. mit Display aufrüsten.

Wenn man gerne mit einem Steckbrett sich die Schaltung zusammen stecken möchte, so kann man entweder die benötigten Drähte am Demo-Board anlöten oder bei z.B. [[AVR]]/[[PIC]] Prozessoren gibt es Ausführungen im DIL Gehäuse, die direkt steckbar sind.

Ein Programmieradapter sollte unbedingt auch einen Debugger beinhalten. Denn für den Start ist es ungemein hilfreich zu sehen was im Prozessor gerade geschieht. Die JTAG-Adapter für einen [[STM32]] Prozessor sind alle Debugger-Tauglich. Für die [[AVR]] Controller gibt es auch oft reine Programmer (AVR ISP oder Selbstbau-Lösungen über die serielle oder parallele Schnittstelle) welche den Mikrocontroller nur beschreiben können. Für die [[PIC]] Controller werden solche reinen Programmer vereinzelt auch noch angeboten. Sinvoller sind hingegen Debugger, die die Ausführung eines Mikrocontrollers anhalten können um die aktuelle Position im Programmcode, Variableninhalt, Register, ... auszulesen bzw. zur Laufzeit zu ändern.

Der für den [[STM32]] empfohlene Segger J-LINK EDU ist zwar nicht der günstigste (z.B. auf einem STM32F4DISCOVERY Borad ist ein ST-LINK/V2 mit drauf, den man für andere [[STM32]] nutzen kann) aber eines der besten, mit sehr guten Software-Tools und nutzbar für alle Prozessoren mit ARM-Kern (ARM7/9/11/... Cortex-Mx der Hersteller Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST, Toshiba, ... unter Windows, Linux und MAC). Niemals am Werkzeug sparen und man hat viel mehr Freude bei der Arbeit.

<references />

= Programmierumgebungen=

Bei den Programmierumgebungen gibt es zu allen Prozessorfamilien kostenlose und Leistungsfähige Software

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Betriebssystem || [[STM32]] || [[AVR]] || [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Windows
| align="center"|[http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox]
| align="center"|Atmel-Studio
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| Linux
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|z.B. [http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| MacOS
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|??
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|}

natürlich gibt es noch viele weitere (für [[STM32]] siehe [[STM32#Programmierung]]), es sollte jedoch nur die jeweils einfachste kostenlose (und ohne Codebegrenzung) für den ersten Einstieg gezeigt werden.

* [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] Anleitung wie man innerhalb einer Stunde die LED eines Nagel neuen STM32F4DISCOVERY Boards zum blinken bekommt, Artikel: [[STM32 CooCox Installation]]. Diese Anleitung ist eine Schritt-Für-Schritt Anleitung um den aller ersten Start zu vereinfachen.
* Mit [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] können sehr viele Prozessoren mit Cortex-M0, M3 und M4 Kern programmiert werden. Unter anderem der Firmen Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST und Toshiba. Somit hat man eine Entwicklungsumgebung und ist damit nicht an einen Hersteller der µC gebunden.
* Mit [http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] können alle Prozessoren von Microchip (z.B. PIC18, PIC24, PIC32, dsPIC) programmiert werden.

= Dokumentation=

Bevor man sich für einen Prozessor entscheidet sollte man unbedingt deren Dokumentation mal zumindest überfliegen und auch deren Errata's lesen. Nicht dass man eine Anwendung erstellen möchte und stellt hinterher fest, dass genau dieser Teil so buggy ist das er nicht genutzt werden kann.

Beim [[STM32]] hat die Dokumentation doch recht viele Seiten, viel mehr als bei einem [[AVR]] oder PIC, dabei ist vieles eher knapp beschrieben. Der Aufbau der [[STM32]] Dokumentation ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Struktur_der_Dokumentation: hier] beschrieben.
 Bei den PICs ist die Dokumentation wiederum anders strukturiert, [http://www.mikrocontroller.net/articles/PIC#Dokumenatation siehe im PIC Artikel].

Für die [[STM32]], [[AVR]] und [[PIC]] Mikrocontroller gibt es zudem viele, auch deutschsprachige Einsteigerhilfestellungen und Tutorials.

Parallel zur Dokumentation sollte man sich auch die Demo-Beispiele der Hersteller anschauen, dann wird vieles gleich verständlicher.

Eine Übersicht über die Funktionen gibt es im Artikel: [[STM32]]

= Die Arbeit mit dem [[STM32]]=

Zu erst einmal SOOO groß sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Prozessoren nicht. Alle haben Ein-/Ausgänge und um mittels einem Port-Pin eine LED ansteuern zu können muss bei jedem Prozessor der Pin erst einmal parametriert werden, egal ob das jetzt ein [[STM32]] oder ein [[AVR]] oder ein [[MSP430]] ist. Nur hat man bei einem [[STM32]] doch einige Funktionen mehr, z.B. zuschaltbarer Pull-Up oder Pull-Down Widerstand und spezielle Setz-Rücksetzregister, die andere Prozessoren nicht haben, jedoch das Programmieren vereinfachen.
Der Haupt-Unterschied zu den anderen Prozessoren ist, dass der [[STM32]] so viele Peripherie-Module beherbergt, dass man die einzeln immer mit einem Clock aktivieren muss, denn damit lässt sich viel Strom sparen.

Und mal ganz ehrlich die Diskussion welcher µc einfacher zu konfigurieren ist, ist doch absoluter Unsinn. Der Weg ist immer der Gleiche:
*1. Blick ins Datenblatt welche Register für diese Funktion benötigt werden.
*2. Werte ermitteln die in die Register eingetragen werden.
*3. Werte ins Register schreiben. Da machte es GAR KEINEN UNTERSCHIED ob es ein [[AVR]], 8051/2, [[ARM]],...... ist.

Stimmt schon es gibt Unterschiede. Die Register haben anderen Namen, andere Adressen, andere Bitbedeutungen,...
Aber es steht doch alles im Datenblatt. Und ob ich jetzt einen [[AVR]] oder einen [[ARM]] das erste mal vor mir liegen hab. Ich brauch in allen Fällen die oben beschriebenen Schritte.

Das Interruptsystem ist bei einem [[STM32]] zusätzlich priorisiert, damit kann man festlegen welcher Interrupt vorrangig bearbeitet wird. Die Prioritätenvergabe ist auch kein Hexenwerk.

Zu allen Prozessoren liefern die jeweiligen Hersteller umfangreiche Demo-Codes und Libraries mit. Meist sind alle in C geschrieben, daher sollte auch die Programmiersprache C verwendet werden. Vor allem auch wenn man berufliche Absichten verfolgt.

Und wenn man einen [[STM32]] kann, dann ist ein Umstieg auf einen [[LPC1xxx]] (NXP) oder andere Hersteller überhaupt kein Problem (*), denn die bieten ebenfalls Prozessoren mit Cortex-M3 Kern und man kann diese mit der gleichen Programmierumgebung programmieren. Somit ist man nicht zwingend Herstellerabhängig. (* jeder Hersteller verbaut seine eigene Peripherie, die andere Funktionalitäten haben.)

Mit einem [[STM32]] kann man als Hobby-Baster und Professionell nahezu alle Anwendungen realisieren. Der hat genügend RAM und FLASH Speicher und auch genügend Geschwindigkeit. Viele Gehäuse-Varianten um kleine bis hin zu größere Geräte zu erstellen. Viele Schnittstellen, sind im Artikel [[STM32]] beschrieben.

Für den Einstig gibt es diverse, auch deutschsprachige, Tutorials im Netz. Eine Übersicht ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials hier auf der STM32 Seite]. (Beispiel: [http://diller-technologies.de/stm32_wide.html STM32 Tutorial in Deutsch von Diller Technologies])
 Wobei dazugesagt werden muss dass diese meist auf die Standard ST-Libs aufbauen. Diese Libs vereinfachen zum einen das Ansteuern/die Benutzung der Peripheriefunktion zum anderen muss man diese erst mal kennen lernen. Vereinfacht wird das da ALLE [http://www.st.com/stonline/stappl/productcatalog/app?page=partNumberSearchPage&levelid=SS1577&parentid=1743&resourcetype=SW ST-Demo-Codebeispiele] ebenfalls auf diesen Lib's basieren und somit wird der Wechsel innerhalb des [[STM32]] deutlich vereinfacht.
 STM32F4xx Library von ST: [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901# "STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library"] incl. Dokumentation und Demo-Projekte zu allen CPU Funktionen.

Der einzige Nachteil beim [[STM32]]: man muss etwas mehr lesen, da eine Peripherie doch viel mehr Funktionalität hat (sofern man das Modul überhaupt benötigt). Ansonsten kenne ich nicht wirklich einen Grund warum man als Neueinsteiger keinen [[STM32]] nehmen sollte.

= Programmiersprachen =
* Wie bei vielen anderen Controllern wird beim [[STM32]] auch hauptsächlich C und C++ verwendet. Kennen sollte man die Programmiersprache C schon, wenn man davon noch keine Ahnung hat dann sollte man erst mal mittels einem Tutorial auf einem PC ein Konsoleprogramm schreiben, sodass man es einigermaßen kennen lernt. Hier im Forum gibt es ebenfalls Artikel dazu. Zielt man auf die (spätere) Anwendung in der Industrie, sollte aufgrund der Verbreitung auf jeden Fall C (oder C++) gewählt werden; außerdem sind die meisten verfügbaren Libraries in C geschrieben.
* Assembler sollte man nur grob verstehen, Details wie ein Befehl arbeitet ist unwichtig. Selbst wenn man die Zyklen für einen Funktionsaufruf wissen will, so bietet der [[STM32]] (Cortex-M3) einen Cycle-Counter den man auslesen kann; durch die komplexere Pipeline und Cache-Effekte sind die Laufzeiten allerdings nicht genau vorhersehbar. Wird zyklengenause Timing benötigt, sollten Timer verwendet werden - davon hat der [[STM32]] genug.

Der 32bit-Adressraum, der RAM, Flash, I/O-Register vereinheitlicht ansprechen kann (im Gegensatz zu z.B. [[AVR]]) ist ideal für eine Verwendung durch Hochsprachen; bei Pointern muss keine zusätzliche Information verwaltet werden, in welche Art Speicher sie zeigen. Die Adresse gibt dies eindeutig an (es gibt nur '''eine''' Adresse 42, und nicht 2 wie z.B. beim [[AVR]] (Flash, RAM & I/O)) und die Hardware spricht automatisch den richtigen Speicher an. Die Möglichkeiten zur Offset-Adressierung, der Barrel-Shifter, Divsions-Einheit, die FPU (bei STM32F4), Interrupt-Modell etc. begünstigen ebenfalls die Erzeugung effizienteren Codes. Außerdem haben die [[STM32]] einfach mehr "rohe Leistung", d.h. mehr Flash/RAM-Speicher und höhere Taktfrequenzen. 
 
'''Folgerung''': Die Programmierung in Hochsprachen ist '''bequemer als bei 8-Bittern''', denn man muss sich einfach weniger Gedanken machen, ob der Compiler ein Programm nun effizent umsetzen kann (kann man natürlich trotzdem machen, um noch mehr Leistung "herauszuquetschen", wenn man will).

= Weitere Randbedingungen für die Entscheidung=

Der wichtige Punkt, der oftmals auch vergessen wird: die Beschaffbarkeit. Wenn jemand einen Renesas M16C oder Fujitsu empfiehlt, dann sucht man erst mal und findet nur wenige vereinzelte die man privat kaufen kann.

Oder auch die Unterstützung im Internet - ist bei einigen Exoten spärlich. Dieses Forum bietet die beste Hilfe für [[AVR]], PIC, [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]].

Andere Prozessoren sind schon sehr alt, bzw. nicht mehr modern da deren Peripherie zum Teil doch recht eingeschränkte Funktionalität bietet. z.B. viele 8051 Typen oder PIC16 (oder auch dsPIC30). Die mögen für Mini-Anwenungen gut sein, aber wer will den schon gerne sich extra für eine Kleinanwendung mit einem kleinen µC auseinandersetzen, wenn er schon einen [[STM32]] kennt, mit dem er alles machen kann (und sich bereits gute Funktionen geschrieben hat)?

Daher mein Resümee: wer nicht gerade auf den Kopf gefallen ist, der kann getrost mit einem [[STM32]] starten. Ein [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419?s_searchtype=keyword STM32F4DISCOVERY] Board kostet nur ca. 20 EUR - und mehr muss für den ersten Start nicht investiert werden - wenn es doch zu komplex sein sollte gibt es hier im Forum auch viel Hilfe. Jedenfalls sind diese 20 EUR wirklich keine große Investition.
 Wer berufliche Absichten verflogt, sollte zu einem späteren Zeitpunk sich unbedingt auch mit einem zweiten, anderen Prozessor beschäftigen um so die nötigen Erfahrungen zu gewinnen.

Ein paar Forenbeiträge:
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/317792#3481048 "Klein anfangen!" heisst die Devise]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/312330#3483218 Einen 8-Bitter nehme ich nur noch aus "Nostalgiegründen"]

= Übersicht CPU Funktionalitäten=

In diesem Abschnitt ist kurz gezeigt welche Möglichkeiten die CPUs bei den oben empfohlenen Einsteigerboards haben

=== STM32F407 - vom STM32F4DISCOVERY Board ===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:STM32F407.png|mini|x400px]]
| [[Datei:stm32f4_discovery2.png|mini|x400px]]
|-
| [http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN11/PF252140?s_searchtype=partnumber Blockdiagramm STM32F407]
| [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419 STM32F4DISCOVERY Demoborad]
|}

Es sind sehr viele Peripheriemodule im µC implementiert. Jedes einzelne Peripherie-Modul (z.B. Ethernet, USB, CAN, Timer, AD-Wandler, usw.) kann aktiviert werden indem der Clock freigeschaltet ist. So lange der Clock nicht aktiviert wurde verhält sich das Modul so als ob es nicht vorhanden wäre und beeinträchtigt in keinster Weise die Bearbeitung vom Prozessor. Somit lässt sich der Stromverbrauch senken.

Eine ganze Auflistung der Einzelmodule steht im Artikel: [[STM32]] und [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 auf der Homepage von ST]

Zu Anfang mag vielleicht die interne Busstruktur verwirren, jedoch braucht man dies nicht beachten. Wenn nun die CPU auf UART4 zugreifen möchte, so gehen die Daten durch die Buse "AHB1" > "ABH/APB1-Bride" > "APB1". Dies erledigt der µC ganz von alleine. Diese Unterteilung ist technisch nötig, da die Peripheriebuse nicht mit dem gleichen Prozessortakt betrieben werden (wie z.B. bei [[MSP430], siehe Schaubild unten), die "Bridge" managt ganz alleine das Handling und generiert automatisch Wait-Befehle für die CPU.
 Die "AHB-Bus-Matrix" ist ebenfalls für den Anwender meist uninteressant. ST hat damit ein System geschaffen, damit die CPU, DMA's und Displaycontroller gleichzeitig auf die verschiedenen RAM-Bereiche zugreifen können um mehr Daten parallel zu verarbeiten. Somit braucht man diese Matrix erst mal nicht beachten.

Ebenso braucht man zu Anfang sich auch keine Gedanken um den Prozessortakt machen, wenn man nichts initialisiert so läuft der STM32F4xx mit dem internen RC-Oszillator von 16MHz und die Peripheriebuse laufen ebenfalls mit der gleichen Geschwindigkeit. Erst wenn man später umfangreichere Applikationen schreibt bei der die 16MHz nicht mehr reichen, so kann man die PLL aktivieren und die Taktrate flexibel bis auf 168MHz hoch setzen. (Siehe Demo-Projekt von [[STM32 CooCox Installation]].)

=== [[AVR]] ([[Arduino]])===

Details können im Artikel [[AVR]] gelesen werden.

=== PIC18, PIC24, PIC32===

Details können im Artikel [[PIC]] gelesen werden.

=== MSP430 - vom MSP-EXP430FR5739 Experimentier-Board===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:MSP430FR5739.gif|mini|x350px]]
| [[Datei:MSP-EXP430FR5739.jpg|mini|x350px]]
|-
| Blockdiagramm MSP430FR5739
| MSP-EXP430FR5739 Demoboard
|}

Details können im Artikel [[MSP430]] gelesen werden.

=== LPC1x d.h. Cortex -M0 & -M3 Familie von NXP ===
Details können aus dem Leitartikel [[LPC1xxx]] und den darin verlinkten Artikeln entnommen werden.

= Tipps und Tricks bei der Programmierung=

===Interruptcontroller vom Cortex-M3/M4===

Der "Nested Vectored Interrupt Controller" (NVIC) ist eine Funktion der ARMv7M Architektur und ist über die CMSIS verwendbar.

Beim STM32 hat jeder Interrupt eine Priorität von 4 Bit (bei ARMv7M je nach Implementation bis 8bit möglich). Diese 4 Bit können in eine "pre-emption priority" und "subpriority" unterteilt werden.

Beispiel 2 Bit zu 2 Bit Unterteilung:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 2 Bits für pre-emption priority
</syntaxhighlight>

Somit kann "pre-emption priority" den Wert 0..3 und "subpriority" auch 0..3 erhalten. Um so kleiner die Zahl ist um so höherwertig ist der Interrupt.

Beispiel:
 ISR1 Pre 2 / Sub 1
 ISR2 Pre 1 / Sub 1
 ISR3 Pre 1 / Sub 2

Wenn jetzt ISR1 kommt, dann wird der aufgerufen. Kommt während dem ein ISR2 dann darf der den ISR1 unterbrechen, da er eine höhere "pre-emption priority" Wertigkeit hat.

Wenn ISR2 bereits aktiv ist, so darf ISR3 diesen nicht unterbrechen, ISR1 ebenfalls nicht.

Wenn ISR2 und ISR3 gleichzeitig kommen, so wird zu erst ISR2 bearbeitet, anschließend ISR3 da beide die gleiche "pre-emption priority" haben fällt die Entscheidung anhand der "subpriority".

Beispiel Interrupt Konfiguration für USART1 mittels CMSIS-Funktionen:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitSt;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // << Tiefe Prio
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitSt);
</syntaxhighlight>

=== Taktzeitberechnung und Überwachung===

Bei Zeitkritischen Applikationen stellt sich immer wieder die Frage wie viele Prozessortakte nun die Funktion verbraucht. Ist der Interrupt auch wirklich nicht zu lange und wie viel Reserve gibt es noch?
 Der Cortex-Mx Kern hat dafür extra einen Core Systick-Zähler implementiert, die man mittels der CMSIS nutzen kann:

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdint.h>
#include <core_cm4.h>
// Sys-Tick Counter - Messen der Anzahl der Befehle des Prozessors:
inline void CORE_SysTickEn () {
SysTick->CTRL = 5;
}
inline void CORE_SysTickDis () {
SysTick->CTRL = 0;
}
inline uint32_t CORE_GetSysTick () {
return SysTick->VAL;
}
inline void CORE_ClearSysTick () {
SysTick->VAL = 0;
}

int main () {
// ... Programmcode ...

// Systick-Zähler benutzen
CORE_SysTickEn (); // Zähler aktivieren
CORE_ClearSysTick (); // Zähler löschen
// ... Programmbearbeitung ...
uint32_t iZ = CORE_GetSysTick(); // Zähler auslesen

// ... weiterer Programmcode ...
}
</syntaxhighlight>

In iZ steht nun wie viele Maschinentakte der Prozessor für die Bearbeitung benötigt hat und kann mit folgender Formel umgerechnet werden:

Zeit in µSec = iZ / CPU-Takt in MHz

= FAQ - Anfängerfragen=

* Muss ich, wenn ich die Debugging-Funktionen nutzen möchte einen JTAG Adapter anschließen? - Ja. Auf dem STM32F4DISCOVERY ist jedoch bereits einer mit drauf.
* Mit diesem kann ich dann den µC auch programmieren? - Ja, programmieren und debuggen.
* Ich möchte eine eigene Platine entwickelt, jedoch der 20polige [[JTAG]]-Anschluss ist mir zu groß, gibt es eine Alternative? - Ja, [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Der_10-polige_JTAG_Stecker_von_mmvisual "Der 10-polige JTAG Stecker von mmvisual"]

= Weblinks, Foren, Communities, Tutorials =
* [[STM32]] Hauptartikel, [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials dortige Linksammlung]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/319328 Diskussion zum Artikel]
* [[STM32 CooCox Installation]]
* [[STM32 Eclipse Installation]]
* [[LPC1xxx für Umsteiger]]

<references/>
[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:STM32]]
[[Kategorie:Mikrocontroller]]

STM32 für Einsteiger

2014-01-25T20:27:43Z

109.91.131.69: SysTick-Abschnitt repariert; Benutzung der CMSIS-Konstrukte, Funktionen statt Makros, Standard-Integer-Typen

Immer wiederkehrend hier im Forum "Mit welchem Mikrocontroller anfangen?". Es gibt eine große Auswahl und eben so viele Empfehlungen. In diesem Artikel soll zu erst geholfen werden ob ein STM32-Prozessor mit Cortex-M3/M4 Kern überhaupt der Richtige für den Start ist.
Nicht für jeden ist der [[STM32]] zu empfehlen, denn die Anforderungen und Wünsche die man realisieren möchte, sowie die eigenen Fähigkeiten sind verschieden.

Es werden meist die Prozessoren [[AVR]], [[PIC]], [[Arduino]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]] empfohlen. Seltener auch 8051 und M16C. Alle haben Vorzüge und ebenso auch Nachteile.

[[Bild:STM32F407SB.jpg|thumb|right|340px|STM32F417 auf einem Selbstbau-Board]]

= Eigene Fähigkeiten und Wünsche =

Dieser Artikel geht davon aus, dass bereits Elektronik Kenntnisse vorhanden sind. Wenn nicht dann sollte man erst einmal den Artikel "[[Absolute Beginner]]" durcharbeiten, sowie die anderen Artikel aus der Kategorie "[http://www.mikrocontroller.net/articles/Kategorie:Grundlagen Grundlagen]".
 Weitere Artikel die andere Prozessoren näher darstellen da sich dieser Artikel hauptsächlich auf [[STM32]] konzentriert: [[Entscheidung Mikrocontroller]] und [[Mikrocontroller Vergleich]]. Die Seiten [[AVR]], [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[PIC]] zeigen mehr Details über diese µC. Hier werden nur grob ein paar Tabelle zum Vergleichen gezeigt.

Zu erst einmal die Randbedingungen, mit der man sich selbst zu erst einmal einschätzen sollte:
{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Fähigkeit || [[STM32]] || [[AVR]] || colspan="3" | [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Bitbreite, jedoch unwichtig für Einsteiger || align="center" | 32-bit || align="center" | 8-bit || align="center" | 8-bit (PIC18) || align="center" | 16-bit (PIC24) || align="center" | 32-bit (PIC32) || align="center" | 16-bit || align="center" | 8-bit
|-
| Neueinsteiger, kaum Elektronikkenntnisse, noch nie programmiert
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="AVR_TUT1">[http://www.rn-wissen.de/index.php/AVR-Einstieg_leicht_gemacht], RoboterNetz: AVR-Einstieg leicht gemacht</ref><ref name="AVR_TUT2">[http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_de/], Tutorial für das Erlernen der Assemblersprache von AVR-Einchip-Prozessoren</ref>
| colspan="3" align="center" | O
| align="center" | O
| align="center" | X
|-
| Wunsch ist SD-Card oder Grafik-Display
| align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="PIC_SD">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2680&dDocName=en537999], Microchip Memory Disk Drive File System for PIC18 PIC24 dsPIC PIC32</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD">[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/technology/graphics/], Microchip Graphics Library</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD" />
| align="center" | X
| align="center" | O
|-
| Wunsch ist TCP/IP Netzwerk
| align="center" | X
| align="center" | O
| colspan="3" align="center" | X <ref name="PIC_TCP">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2505&param=en535724], Microchip TCP/IP stack</ref>
| align="center" | O
| align="center" | O
|-
|-
| Wunsch ist Kamera und Video-/Bildbearbeitung
| align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | - || align="center" | - || align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | -
|-
| Möchte die Erkenntnisse beruflich nutzen
| align="center" | X
| align="center" | X
| colspan="3" align="center" | X
| align="center" | X
| align="center" | -
|-
| Strom sparende Anwendungen
| align="center" | - 300 nA Sleep<ref name="STM_Power">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1295], [[STM32]] L1 series of ultra-low-power MCUs</ref> 230 μA/MHz
| align="center" | - 100 nA Sleep<ref name="AVR_Power1">[http://www.atmel.com/technologies/lowpower/default.aspx], Atmel picoPower Technology</ref> <ref name="AVR_Power2">[http:/www.futurlec.com/News/Atmel/PicoPower.shtml], Atmel Releases New picoPower AVR Microcontrollers</ref> 340 μA/MHz
| colspan="2" align="center" | X 9 nA Sleep<ref name="PIC_XLPvsTI">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39989A.pdf], The Truth about Power Consumption in PIC® MCUs with
XLP Technology vs. TI’s MSP430</ref><ref name="PIC_XLP">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30009941F.pdf], nanoWatt XLP eXtreme Low Power PIC® Microcontrollers</ref> 35 μA/MHz || align="center" | -
| align="center" | X 100 nA Sleep<ref name="TI_Power1">[http://www.ti.com/lit/wp/slay015/slay015.pdf], Texas Instruments: Ultra-Low Power Comparison: MSP430 vs. Microchip XLP</ref><ref name="TI_Power2">[http://www.ti.com/ww/mx/multimedia/webcasts/Aspectos_Generales_MSP430.pdf], Texas Instruments: Meet MSP430</ref> 100 μA/MHz
| align="center" | -
|-
| Multithreading, RTOS, Schedulern
| align="center" | X
| align="center" | - <ref name="AVR_RTOS1">[http://www.freertos.org/a00098.html], Atmel AVR freeRTOS port</ref><ref name="AVR_RTOS2">[http://www.femtoos.org/], Femto OS: RTOS for small MCU's like AVR</ref>
| align="center" | - <ref name="PIC_RTOS2">[http://www.freertos.org/a00097.html], Microchip PICmicro (PIC18) freeRTOS Port</ref> <ref name="PIC_RTOS3">[http://www.pumpkininc.com/], Salvo RTOS</ref>|| align="center" | X<ref name="PIC_RTOS">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en531543&redirects=rtos], 3rd Party RTOS selection guide</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_RTOS" />
| align="center" | X <ref name="TI_RTOS">[http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_Real_Time_Operating_Systems_Overview], TI Wiki: MSP430 Real Time Operating Systems Overview</ref>
| align="center" | -
|-
| Besonders große, speicherintensive Programme z.B. Grafiken, Fonts
| align="center" | bis 2MB Flash bis 256kB SRAM <ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
| align="center" | bis 128kB Flash bis 4kB SRAM || bis 2MB Flash bis 98kB SRAM || bis 2MB Flash bis 512kB SRAM
| align="center" | bis 512KB Flash bis 66kB SRAM
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
|-
| Sehr viel PWM mit komplexem Timing
| align="center" | X
| align="center" | AT90Spwm
| align="center" | - || align="center" | X || align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | -
|-
| Deutschsprachige Community
| align="center" | O
| align="center" | X
| align="center" | X <ref name="PIC-Projekte">[http://pic-projekte.de/], pic-projekte.de</ref> <ref name="SPRUT">[http://www.sprut.de/], sprut.de</ref> || align="center" | - || align="center" | -
| align="center" | -
| align="center" | X
|-
| Anzahl möglicher HW-Breakpoints
| align="center" | 4 bis 6
| align="center" | 2
| align="center" | 1 bis 5 <ref name="PIC_HWBP">[http://www.microchip.com/stellent/groups/SiteComm_sg/documents/DeviceDoc/en556761.pdf], PIC Hardware Breakpoints (Seite 6)</ref> || align="center" | 1 bis 10 <ref name="PIC_HWBP"/> || align="center" | 6<ref name="PIC_HWBP"/>
| align="center" | 2
| align="center" | 2
|}
* X = ja
* O = Teilweise, Einschränkungen
* - = nicht empfohlen
Nur um nicht zu verwirren, auch wenn Teile "nicht empfohlen" sind, heißt dass nicht dass es mit dem Prozessor nicht geht, vielmehr dass es mehr Aufwand ist das zu realisieren oder mehr Einschränkungen hat.
Viele Eigenschaften weisen nur bestimmte Modelle einer Mikrocontrollerfamilie auf. Der Wechsel innerhalb einer Familie gestaltet sich jedoch oft einfach (z.B. innerhalb [[STM32]] oder innerhalb PIC24).

Die Spalte [[STM32]] zeigt die Prozessorfamilie von STM32F0xx bis STM32F4xx mit einem Cortex-M0 oder M3/M4 Kern. Die technischen Daten sind ähnlich anderer Hersteller die auch einen Cortex-Mx Kern verbauen wie z.B. NXP ([[LPC1xxx]]), Freescale, Atmel, TI, Toshiba, usw. Jedoch bietet ST mit dem [[STM32]] eine hohe Flexibilität an Gehäuse-Variationen (vergleichbar mit NXP [[LPC1xxx]]) und ist privat recht leicht beschaffbar. Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST<ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>.

Die Spalte PIC zeigt die Eigenschaften der 8-Bit PIC18 (vergleichbar mit [[AVR]]), 16-Bit [[PIC24]]/[[dsPIC]] (vergleichbar mit [[MSP430]]) und 32-Bit [[PIC32]] (vergleichbar mit [[STM32]]). Ein Wechsel des Mikrocontrollers innerhalb der Familien ist Codetechnisch problemlos möglich. <ref name="PIC_codeswitch">[http://www.elektor.nl/Uploads/Files/PIC24FIntro_5f082806.pdf], Microchip: Introduction to the 16-bit PIC24F Microcontroller Family</ref> Hardwaretechnisch sind verschiedene Modelle gleicher Familie zudem auch meist Pin-Kompatibel <ref name="PIC_PinCompatibility">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/00148m.pdf], Microchip: 2007 Product Selector Guide (Seite 114 ff.)</ref> sodass ohne Design-Änderung zwischen verschiedenen Modellen gewechselt werden kann.
Ein Wechsel zwischen den Familien ist Architekturbedingt aufwendiger, vor allem von 8-Bit auf 16/32-Bit. <ref name="PIC_8to16Migration">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39764a.pdf], Microchip: PIC18F to PIC24F Migration: An Overview</ref> Aufgrund gleichbleibender IDE (Mplab) sowie gleichbleibenden Libraries bei Verwendung einer Hochsprache (C) jedoch vor allem zwischen 16-Bit und 32-Bit ohne weitere Probleme möglich <ref name="PIC_16to32Migration">[http://www.embedded.com/design/mcus-processors-and-socs/4007683/Practical-migration-from-8-16-to-32-bit-PIC], Artikel: Practical migration from 8-/16- to 32-bit PIC</ref>.
 Ein PIC10/12/16 ist für den Einstieg nicht empfohlen, da diese Architekturbedingt viele Einschränkungen haben, die eher hinderlich für das Lernen sind.

Der "[[Arduino]]" ist kein eigenständiger Prozessor, sondern ein fertiges Board mit einer "[[Arduino]]" Programmierumgebung (und einem AVR Prozessor), extra geschaffen für Einsteiger. Allerdings ist da der Lerneffekt viel geringer da man den Prozessor mit der [[Arduino]]-Software programmiert und nicht direkt die Register. Anderseits ist der Arduino besser für jemanden geeignet, der eigentlich nicht lernen möchte, sondern nur mal schnell etwas steuern/basteln will und so ohne großartige µC Kenntnisse zum Ziel kommt. Für diese Zielgruppe ist der Arduino perfekt.

<references />

= Unwichtige Randbedingungen =

Oftmals werden fälschlicherweise Argumente für oder gegen eine µC-Familie ausgesprochen, die in der Praxis '''zum Einstieg''' (bei konkreten Anwendungen kann das anders aussehen) eher unwichtig sind.

* Spannungsversorgung 3,3V / 5V (Wobei z.B Atmel XMega keine 5V Tolerante Eingänge besitzt)
* 8 (z.B. [[AVR]]), 16 (z.B. [[MSP430]]) oder 32 (z.B. [[STM32]]) Bit
* Prozessorkern Cortex-M0/M3/M4, MIPS, ARM7/9/..., AVR-RISC, PIC-RISC, 8051, ...
* Interrupt System mit mehr oder weniger Features
* Programmiersprache (Assembler, Basic, C, C++, Pascal)
* Programmierumgebung - ist ohnehin Geschmackssache
* Assembler verstehen (Sollte nur theoretisch verstanden werden, ein Programm sollte in einer Hochsprache geschrieben sein)
* DIL Gehäuse - steckbretttauglich ([[STM32]]-Prozessoren gibt es auch fertig gelötet auf einem steckbretttauglichen Board)
* Programmieradapter - solange er auch debuggen kann
* zu 90% reicht doch ein kleiner Prozessor ([[AVR]]/PIC) - und für die restlichen kann man immer noch einen großen nehmen. Warum also nicht gleich einen großen nehmen?

= Kosten =

Grobe Abschätzung was das alles denn kosten wird. Hier sind nur einige Beispiele gezeigt (Einzelpreise bei Bezugsquellen in Deutschland).

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Board || [[STM32]] || [[AVR]] || PIC18/24/32 || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Demo-Board
| align="center" | <ref name="STM32F4DISCOVERY">[http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419], ST STM32F4DISCOVERY Demoboard</ref> 9..20€ (incl. Programmieradapter und Debugger)
| align="center" | 5..500€, z.B. [[Arduino]] || align="center"| <ref name="PICDEMOBOARD">[http://www.microchipdirect.com/ProductDetails.aspx?Catalog=BuyMicrochip&Category=Starter%20Kits&mid=1&lmid=610], Microchip Demoborad</ref> durchschnittlich 18€ .. 50€]
| align="center" | <ref name="MSP430DEMOBOARD">[http://www.ti.com/tool/msp-exp430fr5739], MSP430 Demoborad</ref> ~35€
| align="center" | 20€
|-
| Steckbrettaugliches Board
| align="center" | s.o. oder <ref name="STM32F405Board">[http://re.reworld.eu/de/produkte/s64dil-405/index.htm], S64DIL-405 mit STM32F405</ref>S64DIL-405 30€
| align="center" | DIP IC
| align="center" | DIP IC
| align="center" | ??
| align="center" | ab ca. 4€ (Pro Mini)
|-
| Einzelchip (Einzelstückpreise)
| align="center"| 2..15€ nur SMD (TSSOP..LQFP..BGA)
| align="center"|0,6–5€ SMD + DIP
| align="center"|0,5-15€ SMD + DIP
| align="center"|??
| align="center"|siehe AVR
|-
| Programmieradapter
| align="center" | 0€ da Bootloader (ROM) UART / USB usw. unterstützt
| align="center" | ab 4€
| align="center" |
| align="center" |
| align="center" |
|-
| Programmieradapter mit Debugger
| align="center" | s.o. oder z.B <ref name="JLINKEDU">[http://www.segger.com/j-link-edu.html], Segger J-LINK EDU</ref> Segger J-LINK EDU 50€ (sehr schnell und unterstützt viele Prozessoren)
| align="center" | <ref name="AVRDragon">[http://www.atmel.com/tools/AVRDRAGON.aspx], Atmel AVR Dragon</ref> AVR Dragon 40€ <ref name="JTAGICE3">[http://www.atmel.com/tools/JTAGICE3.aspx], AT JTAG ICE3</ref> AT JTAG ICE3 99€
| align="center" | <ref name="PICKIT3">[http://www.microchipdirect.com/ProductSearch.aspx?keywords=PG164130], Microchip PICkit 3</ref> PICkit 3 30€
| align="center" | z.B. Dragon 50€
| align="center" | 20€ (Man muss DebugWire aktivieren)
|}

Das Demo-Board sollte ein Board sein, nicht zu teuer, um die ersten Erfahrungen zu sammeln. Wenn einem der Prozessor gefällt, so kann man später immer noch mit einem zweiten Demo-Board, z.B. mit Display aufrüsten.

Wenn man gerne mit einem Steckbrett sich die Schaltung zusammen stecken möchte, so kann man entweder die benötigten Drähte am Demo-Board anlöten oder bei z.B. [[AVR]]/[[PIC]] Prozessoren gibt es Ausführungen im DIL Gehäuse, die direkt steckbar sind.

Ein Programmieradapter sollte unbedingt auch einen Debugger beinhalten. Denn für den Start ist es ungemein hilfreich zu sehen was im Prozessor gerade geschieht. Die JTAG-Adapter für einen [[STM32]] Prozessor sind alle Debugger-Tauglich. Für die [[AVR]] Controller gibt es auch oft reine Programmer (AVR ISP oder Selbstbau-Lösungen über die serielle oder parallele Schnittstelle) welche den Mikrocontroller nur beschreiben können. Für die [[PIC]] Controller werden solche reinen Programmer vereinzelt auch noch angeboten. Sinvoller sind hingegen Debugger, die die Ausführung eines Mikrocontrollers anhalten können um die aktuelle Position im Programmcode, Variableninhalt, Register, ... auszulesen bzw. zur Laufzeit zu ändern.

Der für den [[STM32]] empfohlene Segger J-LINK EDU ist zwar nicht der günstigste (z.B. auf einem STM32F4DISCOVERY Borad ist ein ST-LINK/V2 mit drauf, den man für andere [[STM32]] nutzen kann) aber eines der besten, mit sehr guten Software-Tools und nutzbar für alle Prozessoren mit ARM-Kern (ARM7/9/11/... Cortex-Mx der Hersteller Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST, Toshiba, ... unter Windows, Linux und MAC). Niemals am Werkzeug sparen und man hat viel mehr Freude bei der Arbeit.

<references />

= Programmierumgebungen=

Bei den Programmierumgebungen gibt es zu allen Prozessorfamilien kostenlose und Leistungsfähige Software

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Betriebssystem || [[STM32]] || [[AVR]] || [[PIC]] || [[MSP430]] || [[Arduino]]
|-
| Windows
| align="center"|[http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox]
| align="center"|Atmel-Studio
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| Linux
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|z.B. [http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|-
| MacOS
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|??
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|[[Arduino]] 1.0.5
|}

natürlich gibt es noch viele weitere (für [[STM32]] siehe [[STM32#Programmierung]]), es sollte jedoch nur die jeweils einfachste kostenlose (und ohne Codebegrenzung) für den ersten Einstieg gezeigt werden.

* [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] Anleitung wie man innerhalb einer Stunde die LED eines Nagel neuen STM32F4DISCOVERY Boards zum blinken bekommt, Artikel: [[STM32 CooCox Installation]]. Diese Anleitung ist eine Schritt-Für-Schritt Anleitung um den aller ersten Start zu vereinfachen.
* Mit [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] können sehr viele Prozessoren mit Cortex-M0, M3 und M4 Kern programmiert werden. Unter anderem der Firmen Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST und Toshiba. Somit hat man eine Entwicklungsumgebung und ist damit nicht an einen Hersteller der µC gebunden.
* Mit [http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] können alle Prozessoren von Microchip (z.B. PIC18, PIC24, PIC32, dsPIC) programmiert werden.

= Dokumentation=

Bevor man sich für einen Prozessor entscheidet sollte man unbedingt deren Dokumentation mal zumindest überfliegen und auch deren Errata's lesen. Nicht dass man eine Anwendung erstellen möchte und stellt hinterher fest, dass genau dieser Teil so buggy ist das er nicht genutzt werden kann.

Beim [[STM32]] hat die Dokumentation doch recht viele Seiten, viel mehr als bei einem [[AVR]] oder PIC, dabei ist vieles eher knapp beschrieben. Der Aufbau der [[STM32]] Dokumentation ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Struktur_der_Dokumentation: hier] beschrieben.
 Bei den PICs ist die Dokumentation wiederum anders strukturiert, [http://www.mikrocontroller.net/articles/PIC#Dokumenatation siehe im PIC Artikel].

Für die [[STM32]], [[AVR]] und [[PIC]] Mikrocontroller gibt es zudem viele, auch deutschsprachige Einsteigerhilfestellungen und Tutorials.

Parallel zur Dokumentation sollte man sich auch die Demo-Beispiele der Hersteller anschauen, dann wird vieles gleich verständlicher.

Eine Übersicht über die Funktionen gibt es im Artikel: [[STM32]]

= Die Arbeit mit dem [[STM32]]=

Zu erst einmal SOOO groß sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Prozessoren nicht. Alle haben Ein-/Ausgänge und um mittels einem Port-Pin eine LED ansteuern zu können muss bei jedem Prozessor der Pin erst einmal parametriert werden, egal ob das jetzt ein [[STM32]] oder ein [[AVR]] oder ein [[MSP430]] ist. Nur hat man bei einem [[STM32]] doch einige Funktionen mehr, z.B. zuschaltbarer Pull-Up oder Pull-Down Widerstand und spezielle Setz-Rücksetzregister, die andere Prozessoren nicht haben, jedoch das Programmieren vereinfachen.
Der Haupt-Unterschied zu den anderen Prozessoren ist, dass der [[STM32]] so viele Peripherie-Module beherbergt, dass man die einzeln immer mit einem Clock aktivieren muss, denn damit lässt sich viel Strom sparen.

Und mal ganz ehrlich die Diskussion welcher µc einfacher zu konfigurieren ist, ist doch absoluter Unsinn. Der Weg ist immer der Gleiche:
*1. Blick ins Datenblatt welche Register für diese Funktion benötigt werden.
*2. Werte ermitteln die in die Register eingetragen werden.
*3. Werte ins Register schreiben. Da machte es GAR KEINEN UNTERSCHIED ob es ein [[AVR]], 8051/2, [[ARM]],...... ist.

Stimmt schon es gibt Unterschiede. Die Register haben anderen Namen, andere Adressen, andere Bitbedeutungen,...
Aber es steht doch alles im Datenblatt. Und ob ich jetzt einen [[AVR]] oder einen [[ARM]] das erste mal vor mir liegen hab. Ich brauch in allen Fällen die oben beschriebenen Schritte.

Das Interruptsystem ist bei einem [[STM32]] zusätzlich priorisiert, damit kann man festlegen welcher Interrupt vorrangig bearbeitet wird. Die Prioritätenvergabe ist auch kein Hexenwerk.

Zu allen Prozessoren liefern die jeweiligen Hersteller umfangreiche Demo-Codes und Libraries mit. Meist sind alle in C geschrieben, daher sollte auch die Programmiersprache C verwendet werden. Vor allem auch wenn man berufliche Absichten verfolgt.

Und wenn man einen [[STM32]] kann, dann ist ein Umstieg auf einen [[LPC1xxx]] (NXP) oder andere Hersteller überhaupt kein Problem (*), denn die bieten ebenfalls Prozessoren mit Cortex-M3 Kern und man kann diese mit der gleichen Programmierumgebung programmieren. Somit ist man nicht zwingend Herstellerabhängig. (* jeder Hersteller verbaut seine eigene Peripherie, die andere Funktionalitäten haben.)

Mit einem [[STM32]] kann man als Hobby-Baster und Professionell nahezu alle Anwendungen realisieren. Der hat genügend RAM und FLASH Speicher und auch genügend Geschwindigkeit. Viele Gehäuse-Varianten um kleine bis hin zu größere Geräte zu erstellen. Viele Schnittstellen, sind im Artikel [[STM32]] beschrieben.

Für den Einstig gibt es diverse, auch deutschsprachige, Tutorials im Netz. Eine Übersicht ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials hier auf der STM32 Seite]. (Beispiel: [http://diller-technologies.de/stm32_wide.html STM32 Tutorial in Deutsch von Diller Technologies])
 Wobei dazugesagt werden muss dass diese meist auf die Standard ST-Libs aufbauen. Diese Libs vereinfachen zum einen das Ansteuern/die Benutzung der Peripheriefunktion zum anderen muss man diese erst mal kennen lernen. Vereinfacht wird das da ALLE [http://www.st.com/stonline/stappl/productcatalog/app?page=partNumberSearchPage&levelid=SS1577&parentid=1743&resourcetype=SW ST-Demo-Codebeispiele] ebenfalls auf diesen Lib's basieren und somit wird der Wechsel innerhalb des [[STM32]] deutlich vereinfacht.
 STM32F4xx Library von ST: [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901# "STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library"] incl. Dokumentation und Demo-Projekte zu allen CPU Funktionen.

Der einzige Nachteil beim [[STM32]]: man muss etwas mehr lesen, da eine Peripherie doch viel mehr Funktionalität hat (sofern man das Modul überhaupt benötigt). Ansonsten kenne ich nicht wirklich einen Grund warum man als Neueinsteiger keinen [[STM32]] nehmen sollte.

= Programmiersprachen =
* Wie bei vielen anderen Controllern wird beim [[STM32]] auch hauptsächlich C und C++ verwendet. Kennen sollte man die Programmiersprache C schon, wenn man davon noch keine Ahnung hat dann sollte man erst mal mittels einem Tutorial auf einem PC ein Konsoleprogramm schreiben, sodass man es einigermaßen kennen lernt. Hier im Forum gibt es ebenfalls Artikel dazu. Zielt man auf die (spätere) Anwendung in der Industrie, sollte aufgrund der Verbreitung auf jeden Fall C (oder C++) gewählt werden; außerdem sind die meisten verfügbaren Libraries in C geschrieben.
* Assembler sollte man nur grob verstehen, Details wie ein Befehl arbeitet ist unwichtig. Selbst wenn man die Zyklen für einen Funktionsaufruf wissen will, so bietet der [[STM32]] (Cortex-M3) einen Cycle-Counter den man auslesen kann; durch die komplexere Pipeline und Cache-Effekte sind die Laufzeiten allerdings nicht genau vorhersehbar. Wird zyklengenause Timing benötigt, sollten Timer verwendet werden - davon hat der [[STM32]] genug.

Der 32bit-Adressraum, der RAM, Flash, I/O-Register vereinheitlicht ansprechen kann (im Gegensatz zu z.B. [[AVR]]) ist ideal für eine Verwendung durch Hochsprachen; bei Pointern muss keine zusätzliche Information verwaltet werden, in welche Art Speicher sie zeigen. Die Adresse gibt dies eindeutig an (es gibt nur '''eine''' Adresse 42, und nicht 2 wie z.B. beim [[AVR]] (Flash, RAM & I/O)) und die Hardware spricht automatisch den richtigen Speicher an. Die Möglichkeiten zur Offset-Adressierung, der Barrel-Shifter, Divsions-Einheit, die FPU (bei STM32F4), Interrupt-Modell etc. begünstigen ebenfalls die Erzeugung effizienteren Codes. Außerdem haben die [[STM32]] einfach mehr "rohe Leistung", d.h. mehr Flash/RAM-Speicher und höhere Taktfrequenzen. 
 
'''Folgerung''': Die Programmierung in Hochsprachen ist '''bequemer als bei 8-Bittern''', denn man muss sich einfach weniger Gedanken machen, ob der Compiler ein Programm nun effizent umsetzen kann (kann man natürlich trotzdem machen, um noch mehr Leistung "herauszuquetschen", wenn man will).

= Weitere Randbedingungen für die Entscheidung=

Der wichtige Punkt, der oftmals auch vergessen wird: die Beschaffbarkeit. Wenn jemand einen Renesas M16C oder Fujitsu empfiehlt, dann sucht man erst mal und findet nur wenige vereinzelte die man privat kaufen kann.

Oder auch die Unterstützung im Internet - ist bei einigen Exoten spärlich. Dieses Forum bietet die beste Hilfe für [[AVR]], PIC, [[MSP430]], [[LPC1xxx]] und [[STM32]].

Andere Prozessoren sind schon sehr alt, bzw. nicht mehr modern da deren Peripherie zum Teil doch recht eingeschränkte Funktionalität bietet. z.B. viele 8051 Typen oder PIC16 (oder auch dsPIC30). Die mögen für Mini-Anwenungen gut sein, aber wer will den schon gerne sich extra für eine Kleinanwendung mit einem kleinen µC auseinandersetzen, wenn er schon einen [[STM32]] kennt, mit dem er alles machen kann (und sich bereits gute Funktionen geschrieben hat)?

Daher mein Resümee: wer nicht gerade auf den Kopf gefallen ist, der kann getrost mit einem [[STM32]] starten. Ein [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419?s_searchtype=keyword STM32F4DISCOVERY] Board kostet nur ca. 20 EUR - und mehr muss für den ersten Start nicht investiert werden - wenn es doch zu komplex sein sollte gibt es hier im Forum auch viel Hilfe. Jedenfalls sind diese 20 EUR wirklich keine große Investition.
 Wer berufliche Absichten verflogt, sollte zu einem späteren Zeitpunk sich unbedingt auch mit einem zweiten, anderen Prozessor beschäftigen um so die nötigen Erfahrungen zu gewinnen.

Ein paar Forenbeiträge:
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/317792#3481048 "Klein anfangen!" heisst die Devise]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/312330#3483218 Einen 8-Bitter nehme ich nur noch aus "Nostalgiegründen"]

= Übersicht CPU Funktionalitäten=

In diesem Abschnitt ist kurz gezeigt welche Möglichkeiten die CPUs bei den oben empfohlenen Einsteigerboards haben

=== STM32F407 - vom STM32F4DISCOVERY Board ===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:STM32F407.png|mini|x400px]]
| [[Datei:stm32f4_discovery2.png|mini|x400px]]
|-
| [http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN11/PF252140?s_searchtype=partnumber Blockdiagramm STM32F407]
| [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419 STM32F4DISCOVERY Demoborad]
|}

Es sind sehr viele Peripheriemodule im µC implementiert. Jedes einzelne Peripherie-Modul (z.B. Ethernet, USB, CAN, Timer, AD-Wandler, usw.) kann aktiviert werden indem der Clock freigeschaltet ist. So lange der Clock nicht aktiviert wurde verhält sich das Modul so als ob es nicht vorhanden wäre und beeinträchtigt in keinster Weise die Bearbeitung vom Prozessor. Somit lässt sich der Stromverbrauch senken.

Eine ganze Auflistung der Einzelmodule steht im Artikel: [[STM32]] und [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 auf der Homepage von ST]

Zu Anfang mag vielleicht die interne Busstruktur verwirren, jedoch braucht man dies nicht beachten. Wenn nun die CPU auf UART4 zugreifen möchte, so gehen die Daten durch die Buse "AHB1" > "ABH/APB1-Bride" > "APB1". Dies erledigt der µC ganz von alleine. Diese Unterteilung ist technisch nötig, da die Peripheriebuse nicht mit dem gleichen Prozessortakt betrieben werden (wie z.B. bei [[MSP430], siehe Schaubild unten), die "Bridge" managt ganz alleine das Handling und generiert automatisch Wait-Befehle für die CPU.
 Die "AHB-Bus-Matrix" ist ebenfalls für den Anwender meist uninteressant. ST hat damit ein System geschaffen, damit die CPU, DMA's und Displaycontroller gleichzeitig auf die verschiedenen RAM-Bereiche zugreifen können um mehr Daten parallel zu verarbeiten. Somit braucht man diese Matrix erst mal nicht beachten.

Ebenso braucht man zu Anfang sich auch keine Gedanken um den Prozessortakt machen, wenn man nichts initialisiert so läuft der STM32F4xx mit dem internen RC-Oszillator von 16MHz und die Peripheriebuse laufen ebenfalls mit der gleichen Geschwindigkeit. Erst wenn man später umfangreichere Applikationen schreibt bei der die 16MHz nicht mehr reichen, so kann man die PLL aktivieren und die Taktrate flexibel bis auf 168MHz hoch setzen. (Siehe Demo-Projekt von [[STM32 CooCox Installation]].)

=== [[AVR]] ([[Arduino]])===

Details können im Artikel [[AVR]] gelesen werden.

=== PIC18, PIC24, PIC32===

Details können im Artikel [[PIC]] gelesen werden.

=== MSP430 - vom MSP-EXP430FR5739 Experimentier-Board===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:MSP430FR5739.gif|mini|x350px]]
| [[Datei:MSP-EXP430FR5739.jpg|mini|x350px]]
|-
| Blockdiagramm MSP430FR5739
| MSP-EXP430FR5739 Demoboard
|}

Details können im Artikel [[MSP430]] gelesen werden.

=== LPC1x d.h. Cortex -M0 & -M3 Familie von NXP ===
Details können aus dem Leitartikel [[LPC1xxx]] und den darin verlinkten Artikeln entnommen werden.

= Tipps und Tricks bei der Programmierung=

===Interruptcontroller vom Cortex-M3/M4===

Der [[STM32]] NVIC Controller (Interruptcontroller) ist eine Funktion des Cortex-Mx Kerns und alle Funktionen sind in der CMSIS hinterlegt.

Jeder Interrupt hat eine Priorität von 4 Bit. Diese 4 Bit können in eine "pre-emption priority" und "subpriority" unterteilt werden.

Beispiel 2 Bit zu 2 Bit Unterteilung:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 2 Bits für pre-emption priority
</syntaxhighlight>

Somit kann "pre-emption priority" den Wert 0..3 und "subpriority" auch 0..3 erhalten. Um so kleiner die Zahl ist um so höherwertig ist der Interrupt.

Beispiel:
 ISR1 Pre 2 / Sub 1
 ISR2 Pre 1 / Sub 1
 ISR3 Pre 1 / Sub 2

Wenn jetzt ISR1 kommt, dann wird der aufgerufen. Kommt während dem ein ISR2 dann darf der den ISR1 unterbrechen, da er eine höhere "pre-emption priority" Wertigkeit hat.

Wenn ISR2 bereits aktiv ist, so darf ISR3 diesen nicht unterbrechen, ISR1 ebenfalls nicht.

Wenn ISR2 und ISR3 gleichzeitig kommen, so wird zu erst ISR2 bearbeitet, anschließend ISR3 da beide die gleiche "pre-emption priority" haben fällt die Entscheidung anhand der "subpriority".

Beispiel Interrupt Konfiguration für USART1 mittels ST-LIB Funktionen:
<syntaxhighlight lang="c">
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitSt;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // << Tiefe Prio
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitSt.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitSt);
</syntaxhighlight>

=== Taktzeitberechnung und Überwachung===

Bei Zeitkritischen Applikationen stellt sich immer wieder die Frage wie viele Prozessortakte nun die Funktion verbraucht. Ist der Interrupt auch wirklich nicht zu lange und wie viel Reserve gibt es noch?
 Der Cortex-Mx Kern hat dafür extra einen Core Systick-Zähler implementiert, die man mittels der CMSIS nutzen kann:

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdint.h>
#include <core_cm4.h>
// Sys-Tick Counter - Messen der Anzahl der Befehle des Prozessors:
inline void CORE_SysTickEn () {
SysTick->CTRL = 5;
}
inline void CORE_SysTickDis () {
SysTick->CTRL = 0;
}
inline uint32_t CORE_GetSysTick () {
return SysTick->VAL;
}
inline void CORE_ClearSysTick () {
SysTick->VAL = 0;
}

int main () {
// ... Programmcode ...

// Systick-Zähler benutzen
CORE_SysTickEn (); // Zähler aktivieren
CORE_ClearSysTick (); // Zähler löschen
// ... Programmbearbeitung ...
uint32_t iZ = CORE_GetSysTick(); // Zähler auslesen

// ... weiterer Programmcode ...
}
</syntaxhighlight>

In iZ steht nun wie viele Maschinentakte der Prozessor für die Bearbeitung benötigt hat und kann mit folgender Formel umgerechnet werden:

Zeit in µSec = iZ / CPU-Takt in MHz

= FAQ - Anfängerfragen=

* Muss ich, wenn ich die Debugging-Funktionen nutzen möchte einen JTAG Adapter anschließen? - Ja. Auf dem STM32F4DISCOVERY ist jedoch bereits einer mit drauf.
* Mit diesem kann ich dann den µC auch programmieren? - Ja, programmieren und debuggen.
* Ich möchte eine eigene Platine entwickelt, jedoch der 20polige [[JTAG]]-Anschluss ist mir zu groß, gibt es eine Alternative? - Ja, [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Der_10-polige_JTAG_Stecker_von_mmvisual "Der 10-polige JTAG Stecker von mmvisual"]

= Weblinks, Foren, Communities, Tutorials =
* [[STM32]] Hauptartikel, [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials dortige Linksammlung]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/319328 Diskussion zum Artikel]
* [[STM32 CooCox Installation]]
* [[STM32 Eclipse Installation]]
* [[LPC1xxx für Umsteiger]]

<references/>
[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:STM32]]
[[Kategorie:Mikrocontroller]]

STM32 Eclipse Installation

2014-01-24T17:53:44Z

109.91.131.69: /* Installation von Eclipse unter Windows */

Dieser Artikel beschreibt, wie man Eclipse unter Windows installiert und für den Prozessor STM32 einrichtet, so dass ein Debuggen möglich ist.

== Installation von Eclipse unter Windows ==

'''Die Zusammenhänge:'''
* Eclipse - der Editor, ist eigentlich nichts weiteres als ein Editor, mit sehr viel Intelligenz
* Toolchain (make, Compiler, Linker, GDB, Bibliotheken, etc.). Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten, für eine vollständige Auflistung siehe [[ARM GCC]].
** [https://launchpad.net/gcc-arm-embedded GCC-ARM-Embedded]. Um diese Toolchain mit Eclipse zu nutzen benötigt man zusätzlich make und rm z.B. durch Installation der [http://gnuwin32.sourceforge.net/packages/make.htm gnuwin packages] oder aus den Yagarto-Tools. GDB und newlib enthalten.
** CodeSourcery - beinhaltet alle benötigten Tools, wie make, GCC, GDB, Newlib usw.
** Die YAGARTO GNU ARM toolchain (wird nicht mehr weiterentwickelt) - der Compiler und Debugger für Cortex-M3. Zusätzlich werden die Yagarto-Tools (make und sonstige Programme) benötigt.
* CDT - Plugin, das Eclipse erweitert, sodaß C/C++ Programme editiert, kompiliert und gelinkt werden können. CDT steht für "C/C++ Development Tooling". Man kann Eclipse auch mit schon integrierten CDT auf der Eclipse Homepage bekommen.
* GDB Hardware Debugging - ein weiteres Eclipse-Plugin, welches notwendig ist, um mittels GDB und weiteren Tools Programme zu debuggen.
* GDB - der GNU Debugger, mit ihm ist es möglich, entsprechend kompilierte Programme auf C-Sourcelevel (und auch Assembler) zu debuggen. Er kann allerdings nicht direkt mit einem JTAG-Interface sprechen. Er "verbindet" sich dafür mit einem GDB-Server, der dann das JTAG-I/F anspricht.
* GDB-Server - stellt eine Verbindung mit GDB und dem JTAG-Interface her. Er führt die Kommandos des GDBs aus. Der Server muss vor dem debuggen gestartet werden, da GDB einen laufenden GDB-Server erwartet. Die Verbindung zwischen dem GDB und dem GDB-Server wird über eine TCP/IP Verbindung hergestellt.
** [http://www.freddiechopin.info/en/download/category/4-openocd OpenOCD] - ein freier GDB-Server
** Texane STlink - ebenfalls frei
* JTAG-Interface, z.B. Olimex ARM-USB-OCD, ST-Link oder diverse andere. Meist über USB an den PC angeschlossen, über ein JTAG-Kabel wird der Adapter mit der Prozessor-Platine verbunden. Der GDB-Server nimmt Kommandos vom GDB entgegen und führt diese über das JTAG-I/F des Prozessors aus.
* STM32-Prozessor, ja den braucht es auch noch, sonst gibt es nichts zu debuggen.

Es sieht zwar auf den ersten Blick etwas komplex aus, aber es ist dennoch logisch aufgebaut.

== Downloads ==

Die benötigten Dateien für Eclipse:

* [http://yagarto.de/ Yagarto-Tools http://yagarto.de/]
* [http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html Java JDK] Installation um Eclipse starten zu können.
* [http://eclipse.org/downloads/ Eclipse], der Download "Eclipse IDE for C/C++ Developers"
* [http://www.freddiechopin.info/ OpenOCD http://www.freddiechopin.info/] >> Download >> Software >> OpenOCD

''' Eclipse Demo-Projekt: '''

[[Media: Proj_Demo.zip | Blink-LED, komplettes Eclipse-Workspace von MmVisual]]
* Eclipse Workspace
* Mit OpenOCD und Dateien für den Olimex ARM-USB-OCD
* FW-Lib 3.4.0 von ST
* Start-Up Code als C-Datei, keine einzige Assembler-Datei
* Für STM32F103RB (128K Flash) wegen Initialisierung Stack-Pointer
* Nutzt make Tool, muss aber zu gmake umbenannt werden, ist weiter unten beschrieben

== Installation ==
=== Installation von Eclipse ===
Damit Eclipse gestartet werden kann, ist es nötig, dass zunächst Java installiert wird. Dabei muss einfach den Anweisungen des Installers gefolgt werden. Nachdem diese Installation abgeschlossen wurde, kann mit der Eclipse "Installation" fortgefahren werden.

Eclipse befindet sich (sofern im Download ausgewählt) in einem ZIP-Archiv. In diesem Archiv sind alle benötigten Dateien vorhanden, um Eclipse direkt starten zu können. Dieses ZIP-Archiv sollte dann zu C:\eclipse\ entpackt werden. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass eclipse zu den o.g. Pfad entpackt wird.

Sobald Eclipse vollständig entpackt wurde, kann eclipse gestartet werden. Während Eclipse startet, muss ein sog. Workspace ausgewählt werden. In diesem Workspace werden später alle Projekte und Sourcecodes abgelegt. Die Nachfolgende Grafik zeigt dieses Dialog-Fenster.
[[Datei:choose_workspace.png]]
Nachdem Eclipse erfolgreich gestartet werden kann, ist die Installation natürlich nicht abgeschlossen, da noch ein Compiler usw. für dem ARM-Mikrocontroller fehlt.

Für die Toolchain, sprich Compiler, newlib usw. hat man nun die Qual der Wahl, entweder man nimmt Yagarto-Tools oder Codesourcery. Der Unterschied zwischen den beiden toolchains ist nicht direkt erkennbar und soll an dieser Stelle nicht weiter behandelt werden. Ich verweise an dieser Stelle an den folgenden Foreneintrag:
[[http://www.mikrocontroller.net/topic/158503#1503836 Unterschied WinARM und Codesourcery]]

Ich persönlich habe mich für Codesourcery entschieden, da Truestuido von Atollic ebenfalls den none-eabi Compiler verwendet und dadurch die Linkerscripts direkt von Truestudio übernommen werden können.

=== Installation der Code-Sourcery Umgebung ===
Wer sich nun für die Code-Sourcery Umgebung entschieden hat, steht nun schon vor einem kleinerem Problem - Welche Version von Code-Sourcery soll man wählen?
Zur Auswahl stehen folgende Versionen:
* uCLinux
* EABI
* GNU/Linux
* SymbianOS
Hier ist die Wahl auf EABI beschränkt. Für weitere Hinweise siehe: [[http://www.codesourcery.com/sgpp/lite/arm/portal/doc9876/getting-started.pdf Codesourcery Getting-Started]]

Die Installation von Code-Sourcery ist komplett Menü geführt und entsprechend intuitiv durchzuführen. Dabei werden nachfolgend die wichtigsten Komponenten kurz erläutert:

CodeSourcery Common Startup Code Sequence
Diese vordefinierten Startup-Codes werden für den Start des Mikrocontrollers benutzt. Dabei wird der Stackpointer, die Interrupt-Handler usw. initialisiert. Die Benutzung dieser Startupcodes wird hier nicht näher Betrachtet, da STM vorgefertigte Startup-Codes kostenlos anbietet.

* CodeSourcery Debug Sprite for ARM
Die Debug-Sprite Umgebung ermöglicht das Debuggen eines Mikrocontrollers über JTAG. Debug-Sprite kann dabei über XML-Dateien konfiguriert werden. Jedoch kann Debug-Sprite nicht für das Debuggen von STM32-Mikrocontrollern verwendet werden.
GNU Binary Utilities (Binutils)
Die Binutils beinhaltet den GNU-Assembler sowie den für das Übersetzen eines C-Software-Modules benötigen Linker.

* GNU C Compiler (GCC)
Der GNU-C Compiler übersetzt den C-Code zu den sog. Object-Codes.

* GNU C++ Compiler (G++)
Der G++ Compiler übersetzt ein C++-Software-Modul zu Object-Codes, um damit die Verwendung von C++ auf einem Mikrocontroller zu ermöglichen.

* GNU C++ Runtime Library (Libstdc++)
Diese Library stellt C++ spezifische Funktionen zu Verfügung.

* GNU Debugger (GDB)
Der Debugger ist der GDB-Client, der für das Debuggen eines Software-Moduls genutzt wird.

* Newlib C Library

Die Newlib stellt die std-Lib für einen Mikrocontroller zu Verfügung. Dabei ist zu beachten, das die Newlib syscalls und stubs nutzt, um so eine Betriebssystemunabhängige Benutzung zu ermöglichen. Dies ermöglicht die Benutzung der Newlib auf einem Bare-Metal-System und auf einem uC-Linux basiertem Software-Modul.

Ich persönlich habe als Installationsverzeichnis C:\WinARM benutzt, damit die entsprechenden Pfade zu bestimmten binaris keine großartigen Sonderzeichen aufweisen.

=== Installation der Yagarto Umgebung ===
Die Installation sollte so ausgeführt werden, dass alles nach "C:\WinARM\" installiert wird, dazu müssen in den Setup-Paketen während des Setups immer die Pfade "C:\Programme\" angepasst werden. Damit kann man die gesamte Entwicklung und Konfiguration einfach sichern als ZIP Datei und sogar bei einem zweiten Rechner wieder einspielen.

Zu erst werden die Downloads von Yagarto geladen und installiert. Dort ist auch sehr gut beschrieben wie das Einrichten geht.
Allerdings fehlt auf der Yagarto-Seite der Hinweis auf den Download-Link des eigentlichen Eclipse Programms, daher ist er oben im Artikel aufgeführt.

Wenn man diese [http://yagarto.de/howto/yagarto2/index.html#download Yagarto-Anleitung] abgeschlossen hat kommt die Einrichtung von OpenOCD.
Eine Debugger-Einrichtung ist bei [http://yagarto.de/howto/yagarto2/index.html#cbug Yagarto] auch beschrieben, allerdings nicht für den STM32 Prozessor.

Nach der Installation von Yagarto-Tools muss eine Datei geändert werden:
C:\WinARM\yagarto-tools\bin\make.exe muss nach gmake.exe umbenannt werden.
Grund: Wenn man Delphi installiert hat, dann würde Eclipse das make Tool von Delphi finden und man kann das Eclipse Projekt nicht kompilieren.
Das Demo-Projekt nutzt auch das "gmake.exe".
Alternativ kann auch make.exe kopiert zu gmake.exe werden, wenn man kein Delphi installiert hat.

==== Start mit dem Demo-Projekt ====

Für alle Projekte habe ich das Verzeichnis C:\WinARM\Projekt\ vorgesehen, damit ist immer alles zusammen. Nun entpackt man das Demo-Projekt nach C:\WinARM\Projekt\ somit müsste dort ein neues Unterverzeichnis "Proj_Demo" vorhanden sein samt allen unterordnern.

Nun Eclipse Öffnen. Menü "File" >> "Switch Workspace" >> "Other...". In der Eingabezeile "Workspace:" wird nun das Verzeichnis "C:\WinARM\Projekt\Proj_Demo" eingegeben. Mit OK wird sich Eclipse beenden und neu starten.

Links im Baum sieht man das Projekt "BlinkLED":
* inc: die eigenen Includes
* lib: die FW-Lib von ST
* out: die kompilierten Dateien und listings
* prj: OpenOCD und LD Linker-Datei
* src: die eigenen Quellcodes
* makefile

Das Projekt wurde geschrieben für den STM32F103RC (256K Flash/48K RAM), läuft aber auch mit einem STM32F103xB da der Stack-Pointer auf 20K initialisiert wird. Details stehen in der Datei "src/stm32f10x_vector.c", Zeile 29,30:
<syntaxhighlight lang="c">#define STACK_TOP (0x20005000 - 4)
//#define STACK_TOP (0x2000C000 - 4)</syntaxhighlight>
Damit wird der Stack-Pointer für den RAM im Chip initialisiert.

Zum kompilieren rechten Mausklick auf das Projekt (normalerweise links im Navigator oder Projekt-Explorer) und dann im aufgehenden Kontextmenu auf "Build" klicken.
Mit Strg+B wird nicht nur das Projekt neu kompiliert sondern ALLE Projekte im aktuellen Workspace gerade offen sind. Wenn man dort nur ein Projekt hat geht auch CTRL-B.

''' Die Funktionen des Demo-Projekts '''
* Blink-LED auf Prot A.0, Port C.7, PortD.3,4,7,13 (STM3210C-EVAL Board)
* Initialisieren aller Variablen
* Initialisieren Clock auf HSI, 8MHz
* Initialisieren IO-Pins der LED's
* Initialisieren Timer für Systick
* Main-Schleife in der die Timer-Variablen gesetzt und die LED's ausgegeben werden
* Debug-Helper, siehe "src\DebugHelper.c"
* Systick-Interrupt
* komplett in C programmiert, kein Assembler
* ST FW-Lib V3.4.0 wird für alle Funktionen genutzt

'''Erster Start mit dem Demo-Projekt'''

Mit Eclipse mit der grünen Play-Taste mit dem roten Koffer "Run OpenOCD BlinkLED" "OpenOCD BlinkLED starten. Damit wird der GDB Server OpenOCD mit dem JTAG-Key ARM-USB-OCD gestartet. Wenn man einen anderen JTAG Adapter hat, so kann der mit dem kleinen schwarzen Pfeil im Menü "External Tools Configuration..." eingestellt werden. OpenOCD wird mit Start-Parametern gestartet, z.B. "-f .\prj\arm-usb-ocd.cfg" für das Olimex JTAG Interface. Wenn man nun ein anderes JTAG Interface hat, so muss hier der Dateiname geändert und in das Projekt nach "prj\" muss die CFG-Datei einkopiert werden.

Mit Eclipase mit der grünen Käfertaste (Debug BlinkLED), der kleine Pfeil nach unten, "BlinkLED OpenOCD Reset Load Run" ausführen. Damit wird der GDB Debugger gestartet, das Projekt geladen und gestartet. Der Debugger beendet sich dann automatisch und die CPU läuft.

=== Weitere Plug-Ins für Eclipse ===
Damit das Arbeiten mit Eclipse einfacher wird, gibt es zahlreiche Plug-Ins. Diese können mittels Eclipse heruntergeladen werden und werden dann automatisch installiert.

Die in meinen Augen wichtigsten Plug-Ins sind folgende:
* ARM-Plug-In
* Register View
* GDB-Plug-In

Das ARM-PlugIn stellt einen Wizzard bereit, in dem projektspezifische Einstellungen über den Compiler, Linkerscript usw. mit Hilfe einer GUI getroffen werden können.

Register View ermöglicht das Einsehen der General-Purpose Registern im Mikrocontroller. Dies kann beim Debuggen Hilfreich sein, da man anhand des Stack-Registers evtl. Stack-Overflows erkennen kann.

GDB-PlugIn mittels dem GDB-PlugIn ist es über Eclipse möglich, sich auf einen GDB-Server zu Connecten. Dabei kann dann aus Eclipse heraus direkt der Code-Debuggt werden.

== Einrichten eines eigenen Projektes ==

== Einrichtung GDB-Server ==

Ein GDB-Server wird immer unter "External Tools Configuration..." eingerichtet.

[[bild:MenuExternalTool.png]]

Mit Hilfe dieser Funktion kann ein beliebiges Programm gestartet werden.

=== OpenOCD mit ARM-USB-OCD von Olimex ===

Der Aufruf, mit Parameter HW-Interface und Prozessor:

[[bild:MenuExternalToolOOCD1.png]]

Der Eintrag im Eclipse-Menü:

[[bild:MenuExternalToolOOCD2.png]]

Die restlichen Reiter sind ohne Änderung.

=== JLink mit Segger GDB-Server einrichten ===

Im Demo-Projekt ist eine Konfiguration für den Segger GDB-Server enthalten. Dabei wird der GDB-Server so gestartet dass SWD als Kommunikation genutzt wird.

Der Aufruf, mit Parameter für SWD (Single Wire Debug):

[[bild:MenuExternalToolJLink.png]]

Der Pfad zum "JLinkGDBServer.exe" muss so angepasst werden je nach dem wohin er installiert wurde.

=== Einrichtung ST-Link (SWD Programmer vom Eval Board) ===
==== Einrichtung unter Windows ====
==== Einrichtung unter Linux ====

!!! Achtung !!! Das ST-Link projekt für Linux ist mit den neueren 3.0.X Kernel nicht mehr lauffähig und lässt den gesamten Rechner einfrieren !!!
Sollte sich dort etwas ändern, so werde ich dies hier bekannt geben.

Vielfach wurde genannt, daß es schade sei, daß das Discoveryboard oder das STLink nur unter Windows benutzen zu können. Mittlerweile hat sich dieses geändert, ohne das, dass STLink mit einer neuen Firmware beschrieben werden muss. Es gibt eine kleine Gruppe, die einen STLink GDB-Server für Linux realisiert haben. Mittlerweile befindet sich dieses Projekt noch in der Beta-Phase, jedoch konnten die ersten Tests überzeugen.

Dazu muss der Sourcecode von der Seite [[https://github.com/whitequark/stlink/blob/master/src/stlink-hw.c Projekt-Seite]] mittels git gecloned werden. (GIT Link: https://github.com/whitequark/stlink.git)
Damit ein Compilieren des Sourcecodes funktioniert, muss mittels apt-get oä. folgendes Paket installiert werden:
<pre>libsgutils2-dev</pre>
Nachdem dieses Paket installiert wurde, muss im Sourcecode noch einige Änderungen durchgeführt werden, da dort "unsauber" gecasted wurde.
Dieses Bezieht sich auf die Datei: "stlink-hw.c" und dort in den Zeilen:
1420, 1491, 1514.
Dort muss ein explizieter Cast zu (unsigned int) durchgeführt werden, so dass in der Zeile 1420 statt:
<syntaxhighlight lang="c">fprintf(stderr, "run_flash_loader(0x%x) == -1\n", addr + off);</syntaxhighlight>
nun
<syntaxhighlight lang="c">fprintf(stderr, "run_flash_loader(0x%x) == -1\n", addr + (unsigned int)off);</syntaxhighlight> steht. Diese Änderung ist bei den beiden verbleibenden Zeilen durchzuführen.
Nachdem dies abgeschlossen wurde müssen die Sourcecodes mittels dem Befehl:
<pre> make -C build </pre>
compiliert werden.
Der Start dieses GDB-Servers wird durch die Kommandozeile initiiert:
<pre>./build/st-util <<PORT>> /dev/sg<<SG-NUMBER>> </pre>
Mittels des Attributes <<PORT>> wird die Port-Nummer des GDB-Servers angegeben. Die ST-Link "Geräte Datei" wird (zumindest bei mir) nicht immer an dem gleichen Pfaden angegeben.

Nach dem Start sollte folgende Meldung (beim Discoverboard) erscheinen:
<pre>
*** stlink_open [/dev/sg4] ***
Chip ID is 10016420.
Device connected: Medium-density value line device
Device parameters: SRAM: 0x2000 bytes, Flash: up to 0x20000 bytes in pages of 0x400 bytes
Flash size is 128 KiB.
Listening at *:1234...
</pre>
Nun ist der GDB-Server aktiv und kann mittels Eclipse genutzt werden. Für die Einrichtung von Eclipse siehe: Einrichtung unter Windows.

== Tipps, Tricks und Stolpersteine ==

* Die Dateiendung einer C/H Datei muss kleingeschrieben sein, denn sonst meint der GCC Compiler dass es C++ Dateien sind.

* Wird VBox benutzt und einen Filter für den ST-Link bzw. des USB-Devices des Discovery-Boards eingerichtet, so kommt es zu schwerwiegenden Konflikten bei dem nächsten Start von VBox. Das Problem ist die Seriennummer vom ST-Link, welche nicht sichtbare Zeichen enthält. Ein Workaround zu diesem Problem: In dem eingerichtetem Filter muss die Seriennummer entfernt werden.

== MicroXplorer - MCU graphical configuration tool ==

Der [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF251717 MicroXplorer von ST] ist ein Eclipse Plugin (auch als standalone Version verfügbar) mit dem man sich die Peripheriefunktionen zusammen klicken kann die man beim STM32 Prozessor benötigt. Das Tool zeigt auch Kombinationen die nicht gehen. Somit kann man die Peripherie leichter planen.

Jedoch sollte man bei diesem Tool aufpassen: Wenn man z.B. zu erst CAN1 heraussucht und später FS_USB, so ist FS_USB nicht möglich. Wenn man das anders herum macht, so wird CAN1 auf alternative Pins gelegt und die Zuordnung klappt. Dennoch hilft es die Peripherie einfacher planen zu können.

== Weblinks, Foren, Communities ==
* Artikel [[STM32]]
* Artikel [[STM32 CooCox Installation]]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719 Thread zu diesem Thema]

[[Kategorie:STM32| ]]

GEDA

2014-01-23T00:10:15Z

109.91.131.69: Typo korrigiert

gEDA ist ein Open Source Programmpaket zum Zeichnen von Schaltplänen und zur Entwicklung von Platinen.
Es besteht unter anderem aus dem Schaltplaneditot Gschem und dem Platinenlayoutprogramm PCB.

== Gschem ==

[[Bild:Gschem.png|right|thumb|Screenshot]]

gschem ist der Schaltplaneditor aus dem Open Source Projekt gEDA. gschem wird hauptsächlich auf Linux Rechnern entwickelt, läuft aber auch auf anderen Unix-Betriebssystemen und unter Windows. gschem ist für die Linuxdistributionen RedHat und Debian als Paket verfügbar, für Windows ist nur eine ältere Version erhältlich und für alle anderen ist selber kompilieren angesagt.

Die Bedienung ist nicht sonderlich anfängerfreundlich. Hat man sich aber mal daran gewöhnt, dass jeder Menupunkt mit 1 oder 2 Tasten erreichbar ist, läßt sich's mit gschem prima arbeiten.

In der Symbolbibliothek (die auch online betrachtet werden kann) sind etwas mehr als 1000 Symbole; das Selbsterzeugen von Symbolen ist jedoch problemlos möglich. Insbesondere ist es aufgrund des gut dokumentierten und einfachen Datei-Formates möglich, mit einfachen Perl-Programmen z. B. aus Reports von Xilinx ISE Symbole zu erzeugen und automatisch zu aktualisieren, wenn sich die Pinzuordnung ändert. Das fehlerhafte Eingeben der Pinbelegung von CPLDs und FPGAs von Hand und die Änderung derselben ist damit für gschem User Geschichte.

Die Schaltpläne lassen sich als png und als Postscript exportieren.

Netzlisten (insgesamt über 20 Formate für PCB, Protel, Eagle, BAE, spice, pads, ... ) lassen sich mit dem Programm gnetlist generieren. Aus diesem Grund ist man (bis auf die Namen der Footprints) unabhängig von der verwendeten Layout-Software und kann diese auch sehr leicht wechseln.

Ein großer Vorteil der gEDA-Suite sind die Dateiformate, welche alle reiner ASCII-Text sind. Dies macht die Entwicklung von Helper-Tools zur Lösung von speziellen Aufgaben sehr leicht. Außerdem können die Dateien deswegen sehr einfach in Versionsverwaltungssystemen wie CVS verwaltet werden, was insbesondere die Entwickler größerer Projekte zu schätzen wissen.

Nähere Informationen über gschem (gEDA) gibt es unter [[http://www.geda.seul.org/ http://www.geda.seul.org/]].

== PCB ==

[http://pcb.sourceforge.net/index.html PCB] ist ein freies (open source) Layoutprogramm inklusive Autorouter. Zum Zeichnen der Schaltpläne kann [[Schaltplaneditoren#Gschem|Gschem]] verwendet werden.

PCB wurde ursprünglich für den Atari ST entwickelt und später nach
Unix portiert. PCB läuft meist unter Linux, kann allerdings mit [http://www.cygwin.com/ Cygwin] auch unter Windows betrieben werden.

Als Ausgabeformate stehen [http://de.wikipedia.org/wiki/Postscript Postscript] und Gerber RS-274-X zur Verfügung.

Ein großer Vorteil von PCB ist, dass alle Funktionen auch über
Hotkeys gesteuert werden können, was insbesondere nach längerer Einarbeitungszeit ein großer Gewinn gegenüber manchen Windows-Programmen ist.

Zur Einarbeitung ist es meines Erachtens sehr wichtig, sich das [http://www.geda.seul.org/wiki/geda:gsch2pcb_tutorial Tutorial] durchzulesen. PCB und Gschem sind nicht besonders einfach zu benutzen. Gerade am Anfang, wenn man sich versucht damit einzuarbeiten. Aber wenn man einmal mit dem Werkzeug arbeiten kann, wird man es nicht mehr missen wollen.

=== Wichtige Einstellungen & Tips ===

Die neue GTK+ Version aus dem CVS Archiv ist der alten, etwas angestaubten Version vorzuziehen. Auch das Kompilieren ist nicht wirklich schwierig. Alles, was dazu notwendig ist (und das Programm hat keine großen Abhängigkeiten), ist in der Readme erklärt. Somit fällt die Kompilierung recht einfach aus.

Auf der linken Seite befindet sich die Auswahl der jeweiligen Layer. Gerade bei Verwendung des Autorouters sollte man hier den 2. Layer deaktivieren. Dies kann ganz einfach mit einem Klick auf die Beschriftung erfolgen (component, GND-comp und VCC-comp). Ebenso sollte man unused (grün) und unused (blau) deaktivieren.

Als Route Style verwende ich den ''Power Style'' mit einer Dicke von 25 Mil (0.6 mm). Der ''Signal Style'' scheint mir gerade bei schlechten Belichtungsverhältnissen nicht ganz optimal zu sein.

=== Autorouter ===

Der Autorouter von PCB hat einige Schwächen, welche allerdings bei Hobby-Projekten völlig belanglos sind: Beispielsweise kann es bei TQFP-Gehäusen mit 100 Pins u. 0.5mm Pinabstand zu Problemen kommen, 64polige TQFP-Gehäuse (z. B. vom ATmega 128) gehen jedoch ohne Probleme.

Hat man sich soweit im [http://www.geda.seul.org/wiki/geda:gsch2pcb_tutorial Tutorial] durchgearbeitet und seine Bauteile positioniert, kann der Autorouter zum Einsatz kommen. Auch hier ist ein wenig Experimentierfreude erforderlich, um zu zufriedenstellenden Ergebnissen zu kommen.

Unter '''Connects / Optimize routed Tracks / Miter''' können die gerouteten Linien in 45 Grad Winkel modifiziert werden.

=== Footprints ===

[[Bild:Pcbgtk.png|right|thumb|Screenshot]]

Sehr wichtig für das Zusammenspiel zwischen dem Schaltplaneditor [http://www.geda.seul.org/tools/gschem/ Gschem] und dem [http://pcb.sourceforge.net PCB] ist die Verwendung der richtigen Footprints.

Mir persönlich ist aufgefallen, daß viele Pads zu klein sind. Gerade im Bereich der Hobbyätzerei könnten sie ruhig größer ausfallen.

<table border=1>
<tr>
<th>Element</th>
<th>Footprint</th>
<th>Alternativer Footprint</th>
<th>Beschreibung</th>
</tr>
<tr>
<td>Widerstand 1/4 Watt</td>
<td>R0w4</td>
<td>R025</td>
<td>Ich benutze R0w4, weil es die Pads größer sind.</td>
</tr>
<tr>
<td>Elko</td>
<td>CR200</td>
<td>RADIAL_CAN 200</td>
<td>CR200 ist für größere Elkos (Umfang), während bei RADIAL_CAN 200 der Umfang kleiner ist. Leider fehlt die Polarität bei diesem Symbol. Allgemein jedoch sind bei beiden Elementen die Pads zu klein.</td>
</tr>
</table>

[[Bild:Pcb_widerstand.png]]

Mir waren irgendwie alle Widerstände nicht ideal genug.
Die Löcher werden ja meist mit 0.8mm gebohrt: (0.8 mm * (1 mil/ 0.0254 mm) = 31 mil. Eine Richtlinie für den gesamten Paddurchmesser habe ich nicht gefunden. Aus einer Elektor Platine habe ich mit Meßschieber ungefähr 2 mm gemessen, also 78 mil.

<pre>
Element["" "R__0w4_10.16mm" "" "" 0 0 0 -10300 0 100 ""]
(
Pin[0 0 7800 3100 6100 3500 "" "1" "edge2"]
Pin[40000 0 7800 3100 6100 3500 "" "2" "edge2"]
ElementLine [7900 0 4400 0 1000]
ElementLine [32000 0 35500 0 1000]
ElementLine [7900 -3300 7900 3300 1000]
ElementLine [32000 -3300 32000 3300 1000]
ElementLine [7900 -3300 32000 -3300 1000]
ElementLine [7900 3300 32000 3300 1000]
)
</pre>

Für Kapazitäten mit einer Breite von 2.54 mm oder 5.08 mm nutze ich folgendes Element

<pre>
Element["" "" "" "" 65000 78500 0 0 0 100 ""]
(
Pin[2000 -2500 7000 3000 4200 2000 "" "cap_2" "edge2"]
Pin[-8000 -2500 7000 3000 4200 2000 "" "cap_1" "edge2"]
Pin[-18000 -2500 7000 3000 4200 2000 "" "cap_1" "edge2"]
Pad[-16000 -2500 -10000 -2500 1000 2000 3000 "" "1" ""]
ElementLine [-4000 -6500 -4000 2500 1399]
ElementLine [-2000 -6500 -2000 2500 1399]
)
</pre>

==Siehe auch==

* [[KiCAD]] - ein weiteres Open-Source-Paket für Schaltplan- und Layoutentwicklung

[[Category:Schaltplaneditoren]]

LPC1xxx für Umsteiger

2014-01-02T15:15:03Z

109.91.131.69: Formatierung

Eine immer wiederkehrend Frage hier im Forum ist: "Auf welchen Mikrocontroller soll ich umsteigen?"

Die Frage kann vermutlich kaum eindeutig beantwortet werden, da es sehr viele wirklich gute Mikrocontroller gibt.
Grundsätzlich kann man sagen, daß die schon länger existierenden Controllerfamilien wie AVR oder PIC oder ... (8-Bit) 
sehr wohl viele sinnvolle Anwendungsbereiche haben, und für sehr viele unserer Anforderungen ausreichend sind. 
Jedoch möchte man vielleicht nach vielen Jahren 8-Bit einfach mal Erfahrungen mit einem anderen µC sammeln... mal was
"neues" machen...egal warum, Umsteigen lohnt sich auf jeden Fall, egal auf welche Prozessorfamilie.
In diesem Artikel wird die 32-Bit Familie [[LPC1xxx]] von LPC kurz betrachtet. Die 32-Bit Controller der STM32-Familie
werden in den Betrag [[STM32_für_Einsteiger]] und [[STM32]] sehr schön vorgestellt, und sehr rudimentär mit dem LPC1xxx verglichen.

Die aktuellen 32-Bit Controller (zumindest von LPC) kostet weniger, und bringen mehr Features mit als wir von vielen 8-Bit Controllern kennen. 
'''Natürlich''' ist der Preis nicht alles, aber warum mehr ausgeben, wenn es nicht zwingend erforderlich ist.
Beispiel:
Der preisgünstigste AVR-MEGA kostet 1€70 bei R*:
ATMEGA 48PA-AU, TQFP32, 20MHz, 4kB-Flash, 512B-RAM, 256B-EEPROM, 2x8-Bit, 1x16Bit Timer, RT-Counter, 8x 10Bit ADC1xUSART, 1xSPI, 1xIIC,Power Consumption at 1MHz, 1.8V, 25°C Active: 0.2mA, Power-down: 0.1µA, Power-save: 0.75µA(inc. 32kHz RTC).
Der Preisgünstigste XMEGA ATXMEGA 16A4-AU kostet bei R* schon 3€95 bei 32MHz.

Der preisgünstigsten CORTEX-M0 von NXP kostet 1€49[1€99] bei DARISUS für den LPC1111FHN33/101 [LPC1113FBD48/301], QFN33 [TQFP48], 50MHz,
8[24]kB-Flash, 2[4]kB-RAM, 2x16-Bit, 2x32Bit Timer mit '''je''' 4 Compare-Registern, RT-Counter, 8x 10Bit ADC1xUSART, 1[2]xSPI, 1xIIC,Power Consumption at 12MHz, 3V, 25°C Active: 2.2mA, Power-down: 5µA, Power-save: 0.2µA Power Consumption at 3MHz (XL-Type), 3V, 25°C Active: 0.7mA, Power-down: 2µA, Power-save: 0.2µA.

Wie man schon an diesem einfachen Beispiel sieht, erhält man für einen geringeren Preis einen größeren Speicher UND mehr Peripherie UND mehr Rechenleistung.
Der preisgünstigste Cortex-M3 LPC 1313 FBD 48/01 mit 72MHz kostet bei DARISUS 2€20, 100MHz/LPC1751FBD80/ gibts bei elpro für 3€59,...

In diesem Artikel wird speziell auf die Mikrocontrollerfamilie [[LPC1xxx]] von NXP eingegangen, da diese auch vielfältig einsetzbar ist und eine unglaubliche Auswahl an verschiedensten Bauformen und Ausstattungsvarianten bietet.
Von Cortex-M0 1€00 bis 4€99 und 20 bis 64Pins und 50MHz zu Cortex-M3 1€49 bis 6€59 und 33 bis 208 Pins und 72 bis 120MHz und USB, 512KB-Flash, DMA, 12-Bit AD und TCP-IP Netzwerk.
Hier findet sich für jeden Einsatzfall der passende Mikrocontroller.
(Quelle der genannten Preise: [http://www.elpro.org/shop/shop.php elpro] oder [http://darisusgmbh.de/shop/advanced_search_result.php?keywords=LPC1&x=0&y=0 DARISUS])
Die komplette LPC1xxx Familie ist durchgängig mit '''einem''' kostenlos verfügbaren Tool, einem C/C++ Compiler/Programmer/Source-Level Debugger zu bedienen, und unterstützt auch die größeren Doppelprozessoren des Cortex-M4 Serie. Ein Wechsel des Mikrocontrollers innerhalb der LPC1xxx-Familien ist codetechnisch ohne großen Aufwand möglich.
Hier eine Übersicht über alle hier veröffentlichten Artikel zum LPC1xxx [http://www.mikrocontroller.net/articles/Kategorie:LPC1x LPC1x].

= Einstiegsvoraussetzungen =

In diesem Artikel wird davon ausgegangen, dass Elektronik-Kenntnisse, grundlegende Kentnisse im Programmieren, und zumindest Grundkentnisse in C-Programmierung vorhanden sind. Im Zweifelsfall lieber die Artikel [[Absolute Beginner]] durcharbeiten, sowie die anderen Artikel aus der Kategorie [http://www.mikrocontroller.net/articles/Kategorie:Grundlagen Grundlagen] durcharbeiten.
Das wars schon.
Ansonsten gilt:
# Entwicklungskit kaufen '''[http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=LPCXpresso&cat=&mnf=&x=0&y=0 Watterott]'''
# Beschreibungen durchlesen '''[http://www.nxp.com/documents/leaflet/75016842.pdf LPCXpresso-Entwicklungskits (PDF)]''' und '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso Beschreibung]'''
# Entwicklungspacket runterladen '''[http://www.lpcware.com/lpcxpresso/home LPC-Expresso (Kostenlos mit Debugger)]'''
# '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installieren]'''
# Nach der Installation - die übrigens sehr einfach in einem Rutsch und nicht separat in Eclipse und Compiler verläuft - kann man das File "getting started" öffnen, und wie dort beschrieben loslegen.

= Unterschiede zu 8-Bit-µCs =
Es gibt viel mehr Möglichkeiten bei der Konfiguration und daher auch mehr Fehlerquellen.
* Jede Peripherie muß separat eingeschaltet werden, d.h. + mehr Möglichkeiten zum Strom sparen, - stundenlanges suchen garantiert, wenn man das vergißt
* Für jeden Pin gibt es mindestens den Mode "inactive, pulldown, pullup, repeater, hysterese_disabel, hysterese_enable, special_function" die auch kombiniert werden können, sowie z.B. knapp 100 32-Bit Register für die Konfiguration des UART
* Alles und Jedes muß konfiguriert werden, zumindest beim Einstieg eine weitere Hürde, aber kein Problem.

Diese Hinweise sollen nur zeigen, daß diese µC Familie sehr viele Möglichkeiten bietet, die man nutzen kann, aber nicht muß. Es stellt kein
Problem dar diesen Prozessor zu konfigurieren, ist beim ersten mal jedoch ein wenig mehr Arbeit als bei den meisten 8-Bit Controllern. Der Weg dies sauber durchzuführen ist immer identisch, egal ob STM32 uder LPC1xxx, und führt nur über das Datenblatt zum Ziel.

Für den Einstieg ist die Nutzung des mit der Programmierumgebung gelieferten Beispielcodes sehr zu empfehlen.

= Sonstige Informationen =

* Spannungsversorgung 1,8 bis 3,3V
* DIL Gehäuse: den '''[http://www.nxp.com/ps/#/i=71498 LPC111xFD]''' gibt es relativ neu auch im DIL-28 Gehäuse, Bezugsquellen werden asap hier genannt, sobald verfügbar.
* Ein Programmieradapter ist bereits im '''[http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=LPCXpresso&cat=&mnf=&x=0&y=0 Kit]''' enthalten.
Achtung: über den gleichen Adapter kann man das Target vollständig debuggen, sogar auf C-Ebene. Wie man für eigene Applikationen einen
Programmieradapter baut ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso hier] ausführlich beschrieben.
* Bezugsquelle der Controller: Fa. [http://www.elpro.org/shop/shop.php elpro] oder [http://darisusgmbh.de/shop/advanced_search_result.php?keywords=LPC1&x=0&y=0 DARISUS] Fast alle Controller sind unter den hier angegebenen Adressen sehr preisgünstig zu finden, inzwischen auch der im SOT20. Ein DIL28 ist bereits auf dem Markt, und wird für Privatanwender in 2014 erwartet.

= Weblinks, Foren, Tutorials =
* [http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=LPCXpresso&cat=&mnf=&x=0&y=0 Kit] bestehend aus Experimentierboard und Programmiergerät und Debugger
* [http://www.elpro.org/shop/shop.php Beschaffung bei elpro] oder [http://darisusgmbh.de/shop/advanced_search_result.php?keywords=LPC1&x=0&y=0 Beschaffung bei DARISUS]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso LPCXpresso-Entwicklungskit]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installationsanleitung zur IDE]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Codebase_f%C3%BCr_LPC1xxx LPC1xxx Codebase]
* [http://www.lpcware.com/lpcxpresso/home LPDXpresso Download (Kostenlos mit Debugger)]
* [http://www.lpcware.com LPCXpresso Homepage]

[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:LPC1x]]

STM32

2014-01-02T13:11:35Z

109.91.131.69: Link zu Uwe Bonnes' Seite umbenannt.

STM32 ist ein Mikrocontroller-Familie von [http://www.st.com/mcu/inchtml-pages-stm32.html ST] mit einer 32-Bit [http://www.arm.com/products/processors/cortex-m/index.php ARM Cortex-M0/M3/M4] CPU. Diese Architektur ist speziell für den Einsatz in Microcontrollern neu entwickelt und löst damit die bisherigen ARM7-basierten Controller weitestgehend ab. Den STM32 gibt es von ST in unzähligen Varianten mit variabler Peripherie und verschiedenen Gehäusegrößen und -formen. Durch die geringe Chipfläche des Cores ist es ST möglich, eine 32 Bit-CPU für weniger als 1 € anzubieten.

[[Bild:stm32F103xc.png|thumb|right|340px|Blockdiagramm STM32F103xC/D/E]]

== STM32-Familien ==

Bisher gibt es sieben STM32-Familien:
* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1588.jsp STM32F0]
** Cortex M0
** Mikrocontroller zum Einstieg
** Bis 48MHz
* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1169.jsp STM32F1]
** Cortex M3
** Bis 72MHz
**Verschiedene Unterfamilien:
*** Connectivity line
*** Performance line
*** USB Access line
*** Access Line
*** Value line
* [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1575 STM32F2]
** Cortex M3
** Bis 120MHz
** Wie die STM32F1 Serie, Camera-Interface, 32-Bit Timer, Crypto-Engine...
* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1605.jsp STM32F3]
** Cortex M4F
** DSP und FPU
** Bis 72MHz
** Fast 12-bit 5 MSPS and precise 16-bit sigma-delta ADCs
** Touch sensing controller (TSC)
* [http://www.st.com/internet/mcu/subclass/1521.jsp STM32F4]
** Cortex M4F
** DSP und FPU
** Bis 180MHz
** Bis zu 2MB Flash
* [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1295 STM32L1]
** Cortex M3
** Low Power
** mit LCD Treiber
** Bis 32MHz
* [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1581 STM32W]
** Cortex M3
** BIS 24MHz
** RF-MCU
[http://www.st.com/internet/mcu/class/1734.jsp Hier eine Übersicht zum Auswählen eines STM32Fxxx]

===Features===
* Cortex-M0 / Cortex-M3 / Cortex-M4F Kern (mit FPU)
* 16KB ... 2MB [[Flash-ROM]]
* 4KB ... 256KB [[Speicher#SRAM|SRAM]]
* 4KB [[Speicher#EEPROM|EEPROM]] (STM32L)
* SDRAM-Controller bei den [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN1806 STM32F42xxx und STM32F43xxx], bis 512 MByte externer SDRAM addressierbar
* 512 one-time programmable Bytes(STM32F2/4)
* [[IC-Gehäuseformen | Gehäuse]] 20 ... 216 Pins als TSSOP, QFN, LQFP und BGA
* Derzeit sind über '''250''' [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 STM32 Derivate/Varianten verfügbar]
* Bis 72MHz CPU-Takt, bis 120MHz beim STM32F2xx, bis 168/180 MHz beim STM32F4xx, wobei eine spezielle prefetch-hardware bis 120/168 MHz eine Geschwindigkeit erzielen soll, die 0 Wait-States entspricht. Der CPU-Takt wird über einen Multiplikator aus dem internen RC-Takt oder einem externen Quarz-Takt abgeleitet.
* Externes Businterface (nur bei Gehäusen ab 100 Pin und nur bei STM32F4, STM32F2 und STM32F1 Performance line)
* LCD Treiber für 8x40 Punkte (nicht beim STM32F2xx)
* TFT Treiber bei STM32F429 / STM32F439
* Spannungsbereich 1,65 ... 3,6V, nur eine Betriebsspannung nötig
* Temperaturbereich bis 125 °C
* Bis zu 140 IOs, viele davon [[Pegelwandler|5V-tolerant]]
* Interner, kalibrierter RC-Oszillator mit 8MHz (16MHz bei STM32F2/F4xx)
* Externer Quarz
* Real Time Clock mit eigenem Quarz und separater Stromversorgung
* Bis zu 16 [[Timer]], je Timer bis zu 4 IC/OC/PWM Ausgänge. Davon 2x Motion Control Timer (bei STM32F103xF/G)
* Systick Counter
* Bis zu 3 12-Bit [[AD-Wandler]] mit insgesamt 24 AD-Eingängen, integrierter [[Temperatursensor]], Referenzspannung Vrefint und VBatt Spannungsmessung (STM32F4xx)
* Bis zu 2 12-Bit [[DA-Wandler]] (bis zu 3 beim STM32F3xx)
* Bis zu 2 [[DMA]] Controller mit bis zu 12 Kanälen (16 beim STM32F2/4xx)
* Bis zu 2x [[I2C|I²C]]
* Bis zu 5x [[UART|USART]] mit LIN, IrDA und Modem Control (bis zu 8 beim STM32F2/F4xx)
* Bis zu 3x [[SPI]] (bis zu 6 beim STM32F4xx)
* Bis zu 2x [[I2S|I²S]]
* Bis zu 2x [[CAN#STMicroelectronics STM32 (Cortex M3/M4)|CAN]]
* Hardware [[CRC]] Unit, bei der STM32F3xx Serie mit einem einstellbaren Polynom
* Unique device ID register (96 Bits)
* RNG - Random Number Generator (STM32F2/4xx)
* Cryptographic Processor (CRYP) (STM32F2/4xx)
* Hash Processor (HASH) (STM32F2/4xx)
* Kamera-Interface (DCMI) (STM32F2/4xx)
* [[USB]] 2.0 Full Speed / OTG
* [[USB]] 2.0 Hi Speed OTG mit extra PHY-Chip (STM32F2/4xx)
* SDIO Interface (z.B. SD-Card Reader)
* Ethernet
* Watchdog mit Window-Mode
* Jedes Peripheriemodul ist separat einschaltbar, wodurch sich erheblich [[Ultra low power|Strom sparen]] lässt
* [[JTAG]] und SWD (Serial Wire Debug) Interface
* Bis zu 6 Hardware-Breakpoints für Debuggen
* und vieles mehr . . .

== Struktur der Dokumentation: ==
Die Dokumentation der STM32 ist zwar umfangreicher und komplexer z.B. die der [[AVR]], enthält aber dennoch alle nötigen Informationen. Sie teilt sich auf in mehrere Dokumente.
Als Beispiel der Dokumentation soll stellvertretend der [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1031/LN1565/PF164486 STM32F103RC] genannt werden. Die Seite von ST beinhaltet alle nötigen Informationen passend zu diesem Prozessor.

Diese Dokumente von ST beschreiben den Controller:

* Im [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/CD00191185.pdf STM32F103xC/D/E Datasheet] sind die speziellen Eigenschaften einer bestimmten Modellreihe beschrieben und die exakten Daten und Pinouts aufgeführt, sowie die Zuordnung Chipname - Flash/RAM-Größe. Die Peripheriemodule werden nur aufgeführt, nicht detailliert beschrieben.
* Im [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/reference_manual/CD00171190.pdf Reference Manual (RM0008)] sind alle Peripheriemodule der jeweiligen STM32-Controllerfamilie im Detail beschrieben.
* Das [http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.ddi0403c/index.html ARMv7M Architecture Reference Manual] beschreibt detailliert den Prozessorkern, wie das Exception Model, die CPU Instruktionen inklusive Encoding, etc.
* Das [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/programming_manual/CD00228163.pdf STM32 Cortex-M3 Programming Manual] ist eine Zusammenfassung des ARMv7M Architecture Reference Manual bezogen auf die STM32.
* Wer nicht die ST Firmware-Library verwendet, der benötigt zusätzlich das [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/programming_manual/CD00283419.pdf Flash Programming Manual] für die Betriebsart des Flash-ROMs, d.h. die frequenzabhängige Konfiguration der Waitstates.

Zusätzlich sollten auch die [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/errata_sheet/CD00197763.pdf Errata Sheets] beachtet werden. Empfohlen sei auch die Appnote "[http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/application_note/CD00164185.pdf AN2586 Getting started with STM32F10xxx hardware development]".
Die jeweiligen Dokumentations-PDFs sind auf der Produktseite von ST eines jeden Mikrocontrollers verlinkt.

== Hardware Zugriffs-Libraries ==
=== CMSIS ===

Die CMSIS (ARM® '''C'''ortex™ '''M'''icrocontroller '''S'''oftware '''I'''nterface '''S'''tandard) ist eine Library von ARM für den Zugriff auf die herstellerübergreifenden Funktionen des ARM-Cores. Hierzu gehört bei den Cortex-M4F-Cores auch die DSP und Floating-Point Funktionalität. Weiterhin existieren eine Zahl von Helferfunktionen für den NVIC, den Sys-Tick-Counter, sowie eine SystemInit-Funktion, welche sich um die PLL kümmert.

Im Rahmen des CMSIS-Standards ([http://www.onARM.com www.onARM.com]) wurden die Headerdateien standardisiert, der Zugriff auf die Register erfolgt per '''Peripheral->Register'''. Die CMSIS C-Dateien bzw. Header enthalten auch Anpassungen für die verschiedenen Compiler. Die Portierung eines Real-Time-Betriebsystems sollte unter Verwendung der CMSIS, für Chips der verschiedenen Hersteller, stark vereinfacht möglich sein (z.B. einheitliche Adressen für Core-Hardware/Sys-Tick-Counter).

Die CMSIS ist im Download der ‎STM32 Standard Peripheral Library enthalten. Die Compiler-Hersteller liefern eine jeweils zur ihrer Tool-Version passende bzw. geprüfte Library (incl. CMSIS) aus. Diese Libs können, gegenüber den Downloads beim Chip-Hersteller, auch ältere Version beinhalten.

=== ‎STM32 Standard Peripheral Library ===

ST bietet für jede Controller-Familie eine umfangreiche zur CMSIS passende Peripherie-Bibliothek. Alle Funktionen um die Peripherie zu benutzen sind gekapselt in einfache Strukturen und Funktionsaufrufe. Somit muss man sich nicht selbst um die Peripherie-Register kümmern. Diese Library und ihre Dokumentation setzen das grundlegende Verständnis der Funktion des jeweiligen Peripheriemoduls voraus, wie es die o.a. Referenz und diverse Appnotes vermitteln. Die Library beinhaltet außerdem für fast jede Peripherie mehrere Beispiele.
Für die USB Schnittstelle gibt es noch eine extra Library, genauso wie für Ethernet.

Auf der "Design Resources" Seite der Produktseite von ST eines jeden STM32 Mikrocontrollers kann die Library für den jeweiligen Controller heruntergeladen werden, z.B. [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257890 hier] für den o.g. STM32F103RC.

Library für STM32F4xx: [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901# STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library]

== Programmierung ==
Zur Programmierung der STM32 gibt es verschiedene Möglichkeiten, sowohl kommerzielle proprietäre als auch mit Freier Software.

Der GCC (in seinen verschiedenen Binärdistributionen) ist der einzige ARM Compiler der [http://de.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B11 C++11] unterstützt.

=== Freie Software/Freeware ===
==== Selber zusammenstellen ====
Man nehme...:
* Eine Entwicklungsumgebung nach Wahl:
** [http://www.eclipse.org Eclipse] mit [http://www.eclipse.org/cdt/ C/C++ Development Tooling] und [http://gnuarmeclipse.livius.net/blog/ GNU ARM Plug-in] (Bei Verwendung vom GCC-ARM-Embedded als Toolchain "Sourcery G++ Lite" auswählen, dieser sieht für eclipse gleich aus) (Linux, Windows)
** [http://netbeans.org/ Netbeans] mit [http://plugins.netbeans.org/plugin/37426/gdbserver GDBserver-Plugin] (Linux, Windows)
** [http://www.kdevelop.org/ KDevelop] (Linux)
** [http://www.geany.org/ Geany] (Linux, Windows)
** Oder ein einfacher Texteditor
* Einen C,C++ Compiler:
** Eine der [[ARM_GCC#GCC_Bin.C3.A4rdistributionen|GCC-Binärdistributionen]], siehe auch [[#GCC|GCC]] (je nach Distribution Linux, Windows)
* Programmiersoftware zum Flashen des Target:
** [http://openocd.sourceforge.net/ OpenOCD] unterstützt viele Debug/Programmier-Adapter (Linux, Windows)
** [https://github.com/texane/stlink Texane stlink] funktioniert gut mit den ST-Link Adaptern wie sie zB. auf den STM32 Discovery Boards zu finden sind (Linux)
** Turtelizer2 oder andere JTAG Programmieradapter
** Bei Verwendung eines Segger J-Link, den [http://www.segger.com/admin/uploads/productDocs/UM08005_JLinkGDBServer.pdf Segger GDB-Server] in Verbindung mit dem beim GCC mitgelieferten GDB (Linux, Windows)

==== Komplette IDE's ====
* [http://www.codesourcery.com/sgpp/lite_edition.html Codesourcery Lite Edition]
* [http://www.coocox.org/ Coocox Eclipse IDE] kostenlose IDE für STM32F0 / F1 / F4 Hilfreiche Infos gibt es im [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719?goto=new#2228482 hier] und [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719?goto=new#2229943 hier] Forum, Artikel: [[STM32 CooCox Installation]]
* [http://emide.org/ emIDE] kostenlose IDE die mit dem Segger J-LINK funktioniert.
* [http://www.emblocks.org EmBlocks] kostenlose IDE, Code::Blocks basiert, unterstützt STM32 L1/F0/F1/F2/F3/F4/W, integrierter GDB Debugger, Jlink/ST-Link, System view (Peripherie Register anzeigen) beim Debuggen, Project Wizzard

=== Kommerzielle Umgebungen ===

* [http://www.keil.com/arm/mdk.asp Keil µVision] (Demo max. 32KB Code): Die sehr komfortable µVison IDE ist neben dem ARM Compiler per Menue auch für einen beliebigen GNU-Compiler konfigurierbar. Damit besteht das 32k-Limit nur noch für den integrierten Debugger / Simulator. µVison selbst kann kostenlos mit dem MDK-Evaluationkit heruntergeladen werden. [https://www.keil.com/arm/demo/eval/arm.htm#DOWNLOAD download]
* [http://www.iar.com/en/Products/IAR-Embedded-Workbench/ IAR-Embedded-Workbench] (Demo max. 32KB Code) [http://supp.iar.com/Download/SW/?item=EWARM-EVAL download]
* [http://www.isystem.com/products/itag winIDEAiTag] Keine Code Limitierung, GCC und Testwerkzeug beinhaltet. Läuft mit dem iTag Adapter.
* [http://www.raisonance.com Raisonance Ride7] (GCC Compiler, kostenlose Version auf Debugging von max. 32KB Code limitiert, keine Limitierung beim Complilieren)
* [http://www.atollic.com Atollic] (Lite Version (bis V2.3.0) ohne Code-Limit, auf GCC basierend. Die neueste Version ab V3 hat fast keine Beschränkungen mehr außer jetzt einen Code-Limit von 32kB. Außerdem werden jetzt die meisten ARM Familien unterstützt. )
* [http://www.rowley.co.uk/arm/ Rowley Crossworks] (Demo 30 Tage unbeschränkt, 150$ für nichtkommerzielle Nutzung, auf GCC basierend)
* [http://www.code-red-tech.com Code Red] (GCC basierend)
* [http://www.sisy.de/index.php?id=17&no_cache=1 SiSy ARM oder SiSy Micrcontroller++] (Demo verfügbar keine Gößenbegrenzung, basiert auf GNU-Compiler, grafische Programmierung mit UML möglich, integrierter Debugger)
* [http://www.comsytec.eu/epsdebugger.php EPS Debugger Plugin, für STM32 Development mit Code::Blocks]

=== Tutorials für diverse Tool-Kombinationen ===
[[STM32 Eclipse Installation|Windows,Linux, Eclipse + Yagarto/CodeSourcery + OpenOCD/ST-Link]]

* Windows
** Eclipse
*** [http://www.mikrocontroller.net/topic/216554 Windows, Eclipse, codesourcery, st-link ]
*** [http://www.firefly-power.de/ARM/debugging.html Eclipse Plugin "GDB Hardware Debugging" mit OpenOCD]
** Code::Blocks
*** [http://www.mikrocontroller.net/topic/265600 Windows, Code::Blocks, STM32F4]
** STM32 mit EmBlocks
*** [http://www.emblocks.org/web/downloads-main Download EmBlocks]
*** [https://www.youtube.com/watch?v=coHPJylnzC8 Video STM32 Project Wizzard in EmBlocks]
** Atollic TrueSTUDIO
*** [[STM32 LEDBlinken AtollicTrueStudio|Atollic TrueSTUDIO Installation + Demo]]
** MDK-ARM Lite mit Einstellungen für STM32F0/F4-Discovery Board
*** [https://www.keil.com/demo/eval/arm.htm KEIL MDK-ARM Download]
*** [https://www.youtube.com/watch?v=RXOOxby5nns&list=PL6-W3FoUyb48WFI5PQv3SDJj2G1t2FonV&index=1 Installations Video STM32F4 Discovery Board]
*** [https://www.youtube.com/watch?annotation_id=annotation_203294&feature=iv&index=4&list=PL6-W3FoUyb48WFI5PQv3SDJj2G1t2FonV&src_vid=sN4gDZ7H8gw&v=BeZcQjXxk9A Einstellungen STM32F0 Discovery Board Video]
** SiSy ARM, STM32
*** Download: [http://www.sisy.de/index.php?id=59 SiSy DEMO] kein Begrenzung der Codegröße
*** [http://www.youtube.com/watch?v=84Y3jYLWYpo Videobeispiel]
* Ubuntu
** [http://www.seng.de/downloads/HowTo_ToolChain_STM32_Ubuntu.pdf Ubuntu, eclipse, Code Sourcery, OpenOCD] ([http://www.seng.de/downloads/HowTo_ToolChain_STM32_Ubuntu.odt Das Gleiche im bearbeitbaren ODT-Format])
** [http://fun-tech.se/stm32/index.php Ubuntu, Selbstcompilierter GCC, STM32/Cortex-M3]
** [http://thetoolchain.com The ToolChain] - Automatisch installierende Entwicklungsumgebung mit eigenen und externen Treibern, Unterstützt QtCreator als IDE, Flexibel erweiterbar über Shellskripte

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719 Tipps für Installation mit Eclipse]

===Programmieradapter===
* [http://www.segger.com/jlink-model-overview.html SEGGER J-LINK / J-TRACE] für u.a. alle ARM7/9/11, Cortex-M0/M1/M3/M4/A5/A8/A9/R4 als [http://www.segger.com/cms/j-link-edu.html NonComercial] J-LINK-EDU für ca. 60,- zu haben, läuft in µVision, IAR, GDB (Linux & Windows über einen eigenen [http://www.segger.com/admin/uploads/productDocs/UM08005_JLinkGDBServer.pdf GDB-Server]), Keil, ...
* Keil [http://www.keil.com/ulinkme/ ULINK-ME], [http://www.keil.com/arm/ulink2/ ULINK2], [http://www.keil.com/arm/ulinkpro/ ULINK pro]
* [http://www.st.com/internet/evalboard/product/219866.jsp ST-LINK], [http://www.st.com/internet/evalboard/product/251168.jsp ST-LINK/V2]
* Jedes STM32 Discovery board hat einen ST-Link für Programmierung/Debugging per SWD on-board, welcher auch für eigene STM32 Target Hardware benutzt werden kann (ca. 12,- bis 19,-€, je nach Typ).
* [http://www.raisonance.com/~rlink-debugger-programmer__microcontrollers__tool~tool__T018:4cn9ziz4bnx6.html Raisonance RLink]
* [http://www.amontec.com Amontec]
* [http://www.hjtag.com H-JTAG] Personal Edition für ca. 60,- zu haben, läuft mit ADS, SDT, IAR, Vision und RVDS
* [http://www.isystem.com/products/itag iTag] für 50.- bei Amazon zu bestellen, oder als Eigenbau version (offenes Design) läuft mit der freien winIDEAiTag version (siehe oben)

In der Regel haben die [[JTAG]] Adapter einen 20-Poligen Stecker, den man direkt auf die Demo-Boards, die auch einen 20-Poligen [[JTAG]]-Anschluss haben, einstecken kann. Die Pinbelegung ist genormt, siehe Artikel [[JTAG]]. Die Discovery-Boards haben keinen seperaten JTAG-Stecker, aber zumindest für das STM32F4 Discovery kann man sich leicht einen Adapter Pinheader->JTAG Stecker selber bauen.

Andere [[JTAG]] Adapter wie z.B. der ULink von Keil funktionieren nur mit dem Keil Compiler.

===Programmieradapter Open-Source===

* [https://www.olimex.com/Products/ARM/JTAG/ARM-JTAG-COOCOX/ ARM-JTAG-COOCOX], CoLinkEX Nachbau von Olimex, unterstützt JTAG sowie SWD
** [http://www.coocox.org/colinkEx.htm unterstützte uC]
** unterstütze IDEs: [http://www.keil.com/arm/mdk.asp Keil MDK-ARM 4.03] oder neuer, [http://www.iar.com/en/Products/IAR-Embedded-Workbench/ IAR Embedded Workbench 5.xx] oder neuer sowie die [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox CoIDE]
* [https://www.olimex.com/Products/ARM/JTAG/ Olimex] ARM-USB-OCD (ca. 60.-, hat zusätzlich einen Spannungsausgen und einen COM Port)
* [http://www.oocdlink.com/ OOCDLink]
* [https://github.com/texane/stlink Stlink]
* [http://www.randomprojects.org/wiki/Floss-JTAG FLOSS-JTAG]
* [http://capitanio.org/mlink/ Linux Demo Code für die Discovery's ST-Link Programmierung]

Der Controller hat auch einen fest eingebauten Boot-Lader. Damit läßt er sich auch über eine gewöhnliche serielle Schnittstelle programmieren, ohne dass man einen JTAG-Adapter benötigt. Dies erfordert ggf. entsprechende Konfiguration über die BOOTx-Pins und/oder die Option-Bytes.

=== Demo-Projekte ===

* Einführung in die GPIO Programmierung der STM32F10x und STM32F30x Prozessoren am Beispiel des STM32F3 Discovery Boards und Vergleich zur AVR IO Registerstruktur [http://www.mikrocontroller.net/topic/300472#new]
* [[prog_bsp_timer_1_timer2|Programmbeispiel für die Verwendung von Timer2 zusammen mit dem Interrupt]]
* [http://www.firefly-power.de/ARM/printf.html Printf() debugging mit minimalem Aufwand]
* [[STM32_BLDC_Control_with_HALL_Sensor|Programmbeispiel für BLDC Motoransteuerung (Timer 1) mit HALLSensor (Timer 3)]]
* [[Cortex_M3_OCM3U]]
* Martin Thomas hat ein umfangreiches Projekt erstellt, in der die Eclipse Einstellungen enthalten sind:
** [http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/arm_projects/arm_memcards/index.html "ChaN's FAT-Module with STM32 SPI"]
* [[STM32 USB-FS-Device Lib]]
* Modellbau-Sender auf STM32-Basis mit vielen Treibern [http://www.rcos.eu www.rcos.eu]
* Ausführliches [https://github.com/jkerdels/stm32edu Einstiegs-Tutorial] in Codeform für das [http://www.st.com/internet/evalboard/product/252419.jsp STM32F4 discovery board]
* [http://www.redacom.ch/keillab/ Schweizer Gondelbahnsteuerung über Webserver auf ETT STM32F ARM KIT Board in Keil RTOS] mit Webcam
* Die [http://ethernut.svn.sourceforge.net/viewvc/ethernut/trunk/ Ethernut SVN Version] unterstützt inzwischen viele STM32 Typen, viele Devices und einige STM32 Demoboards
* [http://mikrocontroller.bplaced.net/wordpress/?page_id=744 Uwe Bonnes' Libraries für den STM32F4]

== Debug- und Trace-Interface (CoreSight™ Debug and Trace Technologie)==

Übersicht über beide Funktionalitäten und den Schnittstellen:
http://www.keil.com/support/man/docs/ulink2/ulink2_cs_core_sight.htm

Die Coresight-Debug-Architektur ermöglicht ein nicht-invasives Debugging, d.h. es können während des Betriebes (meistens) ohne Beeinflussung des Prozessors Daten vom Speicher gelesen und in selbigen geschrieben werden.

=== Debugger Funktionen ===

Der Debugger-Teil besitzt drei Funktionen:
* Run Control: z.B. Programm-Start, Stopp und Einzel-Schritte.
* (Program) Break Points: Ein Programm hält an, wenn der Programm Counter eine bestimmte Programm-Adresse erreicht.
** Die maximale Anzahl der gleichzeitig möglichen Break Points ist begrenzt (z.B. 6 bei einem STM32).
** Die Anzahl der Break Points ist nahezu unbegrenzt, wenn ein Debugger über den Memory Access (s.u.) sogenannte Flash Break Points unterstützt. Dabei wird ein geladenes Programm im Flash umprogrammiert, um den Debugger anzuhalten. Diese Funktionalität ist meistens ein kostenpflichtiges Zusatz-Feature des Debugger-Herstellers.
** Beinhaltet keine Data Watch Funktionalität, welche im Trace-Teil (DWT) realisiert wird.
* Memory Access: Lesen und Schreiben von Speicheradressen.
** Diese Funktionalität beinhaltet keine direkte Flash-Programmierung. Der Programmiervorgang für einen Flash ist herstellerspezifisch und muss von dem verwendeten Debugger unterstützt werden.

=== Trace Funktionen ===
Die Trace-Funktionalität wird in drei Funktionen aufgeteilt:
* ETM (Embedded Trace Macrocell): Optional, nicht jede CPU besitzt diese Hardware (Kostenfaktor, Austattung).
* ITM (Instrumentation Trace Macrocell): Über diesen Kanal kann ein vereinfachtes Trace des Core ermöglicht werden, sowie "printf-ähnlich" Daten über den ITM Channel 0 geschickt und im Debugger ausgegeben werden.
* DWT (Data Watchpoint & Trace Unit):
** Data Watch: 4 Access-Break-Points ( z.B. der Debugger bleibt stehen, wenn das Programm auf einen Speicher zugreift oder der Wert einer Variablen einen bestimmten Wert annimmt).
** Trace Unit: Programmverlauf (durch Lesen des Program Counters) und Interrupt Aufrufe verfolgen, sowie Zeitmessungen.

Einige der Trace-Funktionalitäten können über die JTAG-Schnittstelle angesprochen werden. Die schnelle Trace-Funktionalität (mit 4 bit Parallel-Port) steht nur mit der erweiterten DEBUG + ETM Schnittstelle zur Verfügung. Im Gegensatz zum Debugger-Teil (Run Control, Break Points und Memory Access) werden Trace-Funktionen nicht von allen Debuggern unterstützt. Debugger mit der vollen Trace-Funktionalität kosten deutlich mehr.

* Beispiele für Trace-Port-Aktivierungen für verschiedene Hersteller: http://www.keil.com/support/man/docs/jlink/jlink_capture_tracedata.htm

Die Aktivierung des parallelen Trace-Ports erfordert, je nach CPU Hersteller, zusätzliche Debugger-Makros für die Aktivierung und Port-Freischaltung. Zusätzlich sind die Schnittstellenauswahl und Einstellung (Frequenzen) im Entwicklungs-Tool (IDE) wichtig, um erfolgreich den Programm-Verlauf "tracen" zu können.

=== Debug und Trace-Schnittstellen ===
Als Debug Interface stehen zwei Varianten zur Auswahl:
* [[JTAG]]: Dafür sind mindestens 6 Steuerleitungen nötig. Unterstützt Device Chaining: Mehrere verbundene Geräte können mit einem Debugger/Programmer gleichzeitig angesteuert werden.
* SWD (Serial Wire Debug): Hier mindestens 2 Steuerleitungen (3 mit SWO, zzgl GND und 3,3V). Die SWD Schnittstelle ist in der Regel schneller und kann auch Funktionen aus dem Trace-Teil beinhalten (z.B. ITM, dafür wird der SWO-Pin benötigt). Device Chaining ist mit dieser Schnittstelle nicht möglich.

Standard-JTAG Steckerbelegungen:
http://www.keil.com/support/man/docs/ulink2/ulink2_hw_connectors.htm

=== Der 10polige JTAG-Stecker von mmvisual ===
mmvisual hat mit dieser Steckerbelegung die Standard JTAG Schnittstelle erweitert:

Ich habe diesen Part in den Artikel [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Der_10-polige_JTAG_Stecker_von_mmvisual JTAG] verschoben.
Hinzu gekommen ist die Adapterplatine 10-Polig auf Standard JTAG 20 Polig mit TTL/V24 Wandler. [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Die_Adapterplatine Siehe hier.]

== Hardware-Beschaltung ==

Der STM32 benötigt für den Betrieb nur (Minimalbeschaltung):

* VCC 2..3,3V (je nach Typ)
* AVCC 2..3,3V (sehr wichtig, der STM32 lässt sich ohne diese Spannung nicht programmieren)
* GND
* Reset Pin 100nF nach GND (ein Pull-Up Widerstand von ca. 40k ist intern vorhanden)
* [[#Bootmodi|Boot-Pins]]

ansonsten nur ein paar einzelne Cs 100nF an VCC/GND.

Um Programmieren zu können wird entweder noch die serielle Schnittstelle (Programmieren über den vorprogrammierten Bootloader) oder JTAG oder die SWD Schnittstelle benötigt.

=== Bootmodi ===
Unterschiedliche Bootmodi lassen sich mittels der PINs BOOT0 und BOOT1 auswählen . Siehe Application Note [https://my.st.com/public/STe2ecommunities/mcu/Lists/cortex_mx_stm32/Attachments/18225/AN2606.pdf AN2606]. Ausser F1 besitzen neuere Familien ein SYSCFG_MEMR Register. In dieses Register kann man die gewünschten Boot0/1 Werte schreiben und nach einem Core-Reset (!= System_Reset) startet der Prozessor im gewünschten Mode. Eine Neu- bzw. Deinitialisierung der Peripherie empfiehlt sich!

==== Boot from FLASH ====
Startadresse wird von 0x08000004 geladen
BOOT0 Lo
BOOT1 X

==== Boot from SRAM ====
PC Startadresse wird an 0x200001E0 direkt angesprungen.
BOOT0 Hi
BOOT1 Hi
Da der interne FLASH der stm32f1x laut Datenblatt nur für 1000 Schreibvorgänge ausgelegt ist, kann mittels BOOT0 (High) und BOOT1 (High) auch aus dem zuvor mit dem Debugger (JTAG/SWD) beschriebenen SRAM booten.
Hierbei gilt zu beachten:
VTOR auf die NVIC Tabelle im SRAM vor dem auslösen des ersten Interrupts remappen.

Um ein vergleichbares Startverhalten zum FLASH zu erreichen, empfiehlt es sich,
0xF1E0F85F an 0x200001E0 zu schreiben. Diese implizite Ausführung von "ldr.w pc,
[pc, #-0x01E0]" beim Start erzwingt ein laden der Startadresse von 0x20000004.

==== Boot from SYSMEM (RS232, CAN und USB) ====
PC Startadresse wird von 0x1FFFF004 geladen
BOOT0 Hi
BOOT1 Lo
Auch ohne JTAG lässt sich ein STM32 programmieren (Bootloader-Aktivierung). Dabei stehen, je nach CPU-Typ, verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung:
* RS-232 (bisher alle STMs)
* USB (nur in bestimmten MCUs mit entsprechender Bootloader-Version und PIN-Anzahl, z.B. STM32F105/107)
* CAN (wie USB nur in bestimmten MCUs)

3 zusätzliche Verbindungen müssen auf dem Board gepatcht werden. Für einen Test geht es auch mit Tastern für RESET und BOOT0. 
RESET=RTS (L-aktiv) 
BOOT0=DTR (H-aktiv) 
BOOT1=LOW 

Details sind hier im Forum: [http://www.mikrocontroller.net/topic/141711 STM32 Programmiertool]

== Bewertung ==
=== Vorteile ===

'''Vorteile gegenüber ARM7:'''

* Interrupt-Controller jetzt Teil des Prozessors (als Core Peripheral), die Vector Table ist jetzt eine echte Vektortabelle, keine Sprungliste wie bei ARM7. Durch Automatismen zwischen Core und NVIC (auto register save r0..r3, lr, sp, pc) bei Interrupt Entry wird eine deutlich schnellere Ausführungszeit bei Interrupts erreicht. Der Interrupt Code muss sich nicht mehr selbst um die Sicherung der o.g. Register kümmern und eine besondere Konfiguration der Handler im Compiler entfällt. Sind vor Beendigung einer ISR (d.h. Rücksprung zum User Code) weitere Interrupts pending, so werden diese ausgeführt, ohne dass eine komplette pop-push-sequenz der Register notwendig ist. Schön beschrieben ist es hier im [http://www.st.com/mcu/files/mcu/1221142709.pdf Insider's Guide] unter 2.4.5 / Seite 20.
* Thumb-2 Befehlssatz, deutlich schneller als Thumb-1 und ebenso kompakt
* Weniger Pins für Debugging benötigt durch SWD
* Mehr Hardware Breakpoints machen debuggen einfacher
* Software ist einfacher weil die Umschaltung zwischen ARM Mode und Thumb Mode wegfällt

'''Vorteile gegenüber LPC1700 und LPC1300:'''

* Flexiblere Gehäuseformen mit mehr Peripherie bei kleinen Gehäusen
* FW-Lib für alle STM32 gleich, alle AppNotes/Demos beziehen sich auf diese eine FW-Lib was die Entwicklung der eigenen Applikation sehr beschleunigt.
* Genauerer und flexiblerer ADC, insbesondere gegenüber LPC1300
* Flexiblere Varianten der Peripherie >> bei weniger einen deutlichen Preisvorteil
* ab 0,85 EUR (Stand 2010) Allerdings gibts den LPC1100 mit Cortex-M0 schon ab 0,65 $!

'''Vorteile gegenüber SAM3/4:'''

* Fast alle Pins sind 5-Volt tolerant.

'''Vorteile gegenüber anderen "Kleinen" wie z.B. PIC, Atmel usw.'''
* nahezu gleicher Preis bei Hobby Anwendungen
* 32 Bit ohne Umwege in Assembler rechenbar
* Schnelle direkte Offset-Adressierung ermöglich effizienten Zugriff auf Stack-Variablen, lokal gespeicherte Flash-Konstanten, struct/Array-Elemente
* Einfache einheitliche Adressierung des gesamten Adressraums, d.h. Pointer auf Peripherieregister, RAM & Flash können exakt gleich behandelt werden, keinerlei Banking/Umschalt-Mechanismen erforderlich auch bei großem Flash/RAM
* Interrupt-Prioritäten und Prioritätsgruppen
* Effiziente Pointerarithmetik da Registerbreite=Adressbreite
* bessere Peripherie wie USB, Ethernet, Vielzahl an Timern
* der ARM-Core hat eine höhere Taktfrequenz und kann gleichzeitig mehr in weniger Takten berechnen
* Hardware-Division, bei einigen FPU zur effizienten float-Berechnung
* Mit größerem Flash/RAM verfügbar
* Code kann direkt aus dem RAM ausgeführt werden, Speicherschutz und privilegierter Ausführungsmodus können "Kernel"- vor "Anwendungs"-Code schützen, somit wird das dynamische Nachladen von Anwendungen aus externem Speicher effizient & sicher möglich
* ... und weitere 1000 Punkte ...

=== Nachteile ===

'''Nachteil gegenüber LPC1700:'''
* STM32F1xx: nur 72 MHz statt 100 MHz (LPC1759: 120 MHz) Taktfrequenz; STM32F2xx hat diesen Nachteil nicht (ebenfalls 120MHz, STM32F4xx mit 180MHz)
* Der LPC1700 besitzt deutlich mehr Mechanismen, um die Auswirkung der Waitstates des Flash-ROMs auf Code- und Datenzugriffe zu reduzieren und das bedeutet mehr Performance bei gleicher Taktfrequenz. Beim STM32F2 entfällt dieser Nachteil wohl aufgrund des ART Accelerators.
* Alle LPC1xxx haben 32 Bit Timer. Bei den STM32 haben das nur die STM32F2xx (2 Stück)
* I2S Einheit von ST hat keinen FIFO und im 24/32Bit Modus müssen 2x16Bit Halbwörter übertragen werden. Wobei allgemein bei neuen ARM Prozessoren die vorhandenen DMA-Kanäle (basierend auf eigenen BUS-Kanälen und Speicherzugriffen) FIFO in beliebiger Größe bedeutet.

'''Nachteil für Hobby-Anwender'''

* Nicht direkt "Steckbrettauglich", da kein DIL Gehäuse verfügbar. Der ebay-Shop dipmicro führt jedoch sehr günstige Lötadapter für Umsetzung von LQFP48 auf DIP48. QFP64 in 0.5mm Pinabstand und nicht 0.8mm wie AVR

* Viel Peripherie, Clocks müssen alle richtig eingestellt werden, ggf. Anpassung des Startup Codes usw.
** => Daher nicht besonders gut für Mikrcontroller Anfänger/Einsteiger geeignet.

'''

== Errata, Tipps und Tricks ==
=== Hardware ===
* AD-Wandler PA0: Im Errata steht, dass hier Fehler in der Wandlung entstehen könnten, also einen anderen Pin verwenden.
* CAN-Bus PD0/PD1: Remap geht erst ab der 100-Pin-Version. Steht im RM0008 unter 9.3.3.: "CAN1 alternate function remapping". Alle Infos von RM0008 9.3.x sind interessant
* CAN und USB sind bei der F1 Serie nur bei der "◦Connectivity-Line" gleichzeitig nutzbar. Siehe Datenblätter.
* Mit internem RC-Oszillator kann die CPU mit maximal 64MHz betrieben werden. Mit einem externen Quarz sind dann 72MHz möglich.
* Für USB Betrieb muss die CPU mit 48MHz oder 72MHz betrieben werden (bei STM32F1xx).
* Der Idle Interrupt vom Usart wird zwar ausgelöst, aber nicht vom entsprechenden Statusflag angezeigt
* Der DMA fängt beim aktivieren immer von vorn an zu zählen, auch wenn er nur kurz angehalten wurde
* STM32F2xx hat kein Flash Size Register, bei STM32F4xx ist zwar ein flash Size Register beschrieben, kollidiert aber in der Adresse mit einem anderen Register
* Derivate mit internem EEPROM und nur einer Speicherbank haben das "Feature" bei write/erase des Data-Flashes (EEPROM) einen kompletten stall der code execution zu verursachen (inkl. ISR's, DMA). Desgleichen bei write/erase des internen Flash (ISP-routinen, EEPROM-Emulation).
* Der I2C hat diverse Fehler, welche im Errata des jeweiligen Modells (z.B. [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/errata_sheet/CD00238166.pdf STM32F105xx and STM32F107xx Errata sheet] ) zu finden sind. Workarounds hierzu finden sich in der Application Note [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/application_note/CD00209826.pdf AN2824]. Am Besten benutzt man jedoch die I2C Communication peripheral application library (CPAL) von ST ([http://www.st.com/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1743/PF258336 STSW-STM32127])
* [http://blog.frankvh.com/category/stm32/ weitere undokummentierte Features]
* Interrupt-Flags in Statusregistern der diversen Peripherals wie der Timer müssen zu '''Beginn''' (bzw. möglichst weit vor dem Return) der ISR zurückgesetzt werden, da die ISR sonst eventuell 2x ausgeführt wird ([http://www.mikrocontroller.net/topic/312393#new Siehe Forum]).

=== Software ===
==== GCC ====
Um den GCC direkt zu verwenden (zB. mit selbstgebautem makefile), falls man das nicht von einer Entwicklungsumgebung machen lässt, siehe zunächst [[ARM GCC]]. STM32-spezifisches ist:
* Wird die [[#.E2.80.8ESTM32_Standard_Peripheral_Library|STM32 Standard Peripheral Library]] und ein Quarz verwendet, so muss noch per Präprozessor-Definition die Frequenz des Quarzes angegeben werden mittels z.B. -DHSE_VALUE=8000000 für 8MHz (wie auf dem STM32F4 Discovery).

===== Startupcode & Linkerscript =====
* Damit der compilierte Code an den richtigen Stellen im Controller landet (d.h. dem Flash) muss man dem Linker ein Linkerscript mitgeben. Dies geht per "-T ''pfad_zum_linkerscript.ld''" an den Linker-Befehl. Im Archiv der [[#.E2.80.8ESTM32_Standard_Peripheral_Library|STM32 Standard Peripheral Library]] befindet sich ein Beispiel-Linkerscript für die Atollic TrueSTUDIO IDE, dieses kann direkt mit dem GCC verwendet werden. Beispielsweise für den STM32F4 befindet sich das Script im Pfad "/STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0/Project/STM32F4xx_StdPeriph_Templates/TrueSTUDIO/STM324x7I_EVAL/stm32_flash.ld" des Archives.
* Damit beim Starten die richtigen Initialisierungen vorgenommen werden (wie globale Variablen und bei C++ Konstruktoren globaler Objekt-Instanzen) muss als erstes ein Startupcode laufen, der dann die main()-Funktion aufruft. Der Startupcode ist meistens in Assembler geschrieben, C-Code ist aber auch möglich. Im Archiv der [[#.E2.80.8ESTM32_Standard_Peripheral_Library|STM32 Standard Peripheral Library]] befindet sich ein Beispiel-Startupcode für die Atollic TrueSTUDIO IDE, dieser kann direkt mit dem GCC verwendet werden. Beispielsweise für den STM32F4 befindet sich der Code in Assemblerform im Pfad "/STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0/Libraries/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Source/Templates/TrueSTUDIO/startup_stm32f40xx.s" des Archives. Der Assemblercode kann per arm-none-eabi-as (Flags s.o.) assemblisiert werden, die resultierende .o -Datei normal mitgelinkt.

Zusammen bieten die beiden Dateien der Anwendung ein Standard-C-Interface, d.h. man kann wie gewohnt globale Variablen verwenden und seinen Code in die main()-Funktion schreiben.

=== Tipps für Umsteiger von Atmel/PIC/8051 ===
* Prozessortakt hat unterschiedliche Taktquellen und eine PLL.
* Alle Peripheriemodule haben einen extra Clock, den man aktivieren muss.
* Wenn man z.B. einen UART benutzen möchte, so muss man den Clock vom UART, Alternate Function IO (AFIO) und dem GPIO-Port aktivieren.
* Ansonsten hat man nahezu doppelt so viele Möglichkeiten in den Peripheriemodulen.
* Interrupt-Flags müssen in der ISR selber gelöscht werden
* Forum zu [http://www.mikrocontroller.net/topic/175888 Interrupts vs. Events]

=== Errata vom STM32F4xx die nicht im Errata von ST stehen ===
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/267439#2788478 Aktivieren von DMA], wenn mehr als 3 DMA Kanäle aktiviert werden, kann es sein dass die nicht alle korrekt bedient werden. Auch klappt der DMA mit dem FSMC nicht immer zuverlässig. [https://my.st.com/public/STe2ecommunities/mcu/Lists/cortex_mx_stm32/Flat.aspx?RootFolder=%2Fpublic%2FSTe2ecommunities%2Fmcu%2FLists%2Fcortex_mx_stm32%2FWarning%20limit%20simultaneous%20DMAs%20to%202&FolderCTID=0x01200200770978C69A1141439FE559EB459D7580009C4E14902C3CDE46A77F0FFD06506F5B&currentviews=811 siehe hier] [http://blog.frankvh.com/2012/01/13/stm32f2xx-stm32f4xx-dma-maximum-transactions/ und hier]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/260637#2700761 Nerviger Bug in "stm32f4xx.h"] Änderung Struktur GPIO_TypeDef
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/261690#2714754 Batterie wird leer gezogen], nur bei manchen Chips mit Rev. A
* [http://www.efton.sk/STM32/STM32F4xx_doc_errors.txt Liste von Dokumentations-Fehlern]

== Bezugsquellen ==

=== Controller ===

Versandhäuser für Privatpersonen
* [http://www.reichelt.de/STM-Controller/2/index.html?;ACTION=2;LA=2;GROUPID=2950; Reichelt]
* [http://darisusgmbh.de/shop/index.php?cat=c2692_ARM-Cortex.html Darisus]
* [http://www.hbe-shop.de HBE (Farnell Programm für Private)]
* [http://www.sander-electronic.de/be00069.html Sander]
* [http://www.tme.eu/de/katalog/index.phtml#cleanParameters%3D1%26search%3DSTM32F10%26bf_szukaj%3D+ TME]
* [http://teske-electronics.de/index.php?cPath=3_9_53 Teske electronics]
* [http://de.rs-online.com/web/c/halbleiter/prozessoren-und-mikrocontroller/mikrocontroller/?sort-by=default&sort-order=default&applied-dimensions=4294417325&lastAttributeSelectedBlock=4294425895 RS-Online]

Gewerblich liefern natürlich viele wie EBV, Mouser, Farnell, Digikey usw...

=== Evaluation Boards ===

* [http://shop.embedded-projects.net/index.php?module=artikel&action=gruppe&id=14 Im Shop von Embedded Projects]
* [http://www.watterott.com/de/Boards-Kits/ARM/ARM-Cortex-M3 Cortex M3 bei Watterott]
* [http://www.raisonance.com/~primer-starter-kits__microcontrollers__tool~tool__T018:4enfvamuxbtp.html Primer und Primer2 von Raisonance]
* [http://www.sander-electronic.de/es0028.html Sander Electronic]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/MP32F103-Stick:_Ein_Mini-Mikrocontroller-Board_mit_USB_und_bis_zu_4MB_Datenspeicher Artikel im Wiki, ARM mit USB und 4MB Speicher]
* [http://www.futurlec.com/STM32_Development_Board.shtml Futurlec Evalboard, ebenso Header-Board]
* [http://www.propox.com/products/t_174.html Propox, Header-Boards für 103R und 103V sowie Trägerplatine dafür]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Cortex_M3_OCM3U Cortex M3 Artikel im Wiki]
* [http://olimex.com/dev/index.html STM32 bei Olimex]
* [http://de.farnell.com/jsp/displayProduct.jsp?sku=1824325&action=view&CMP=GRHS-1000962 STM32Discovery bei Farnell] Mikrocontroller Board (STM32F100RBT6B) mit onboard USB-Programming Interface für ca. 12,50€
* [http://www.de.rs-online.com/web/p/products/7458434/ STM32Discovery bei RS-Components] 12,65 € +MwSt.
* [http://www.segor.de/#Q=STM32 VL DISCOVERY] STM32 Discovery bei Segor
* [http://www.watterott.com/de/STM32F4Discovery STM32F4DISCOVERY] STM32F4 Cortex M4 Controller mit JTAG-Debugger auf der Platine bei Watterott für 16,66EUR.
* [http://www.conrad.de/ce/de/product/443910/ STM32F4 Discovery Kit bei Conrad] 17,11 €
* [http://www.mcu-raisonance.com/~open4-development-platform__microcontrollers__tool~tool__T018:g65gu6ghg2n.html/ Open 4 oder auch genannt Evo-Primer]
* [http://www.wayengineer.com/index.php?main_page=index&cPath=50_66&page=1&sort=3a WayEngineer]
* [http://thinkembedded.ch/ST-STMicroelectronics:::24.html Im Thinkembedded Shop] in der Schweiz / DiscoveryF4, div. ETT und Olimex Boarde ab 20,18 CHF / 16,15 EUR (inkl. MwSt.) zzgl. Versandkosten
* [http://shop.myavr.de/ARM-Produktlinie/STM32F4-Discovery.htm?sp=article.sp.php&artID=200072 Im myAVR Shop] DiscoveryF4 mit möglichem Zubehör 16,45 EUR (inkl. MwSt.) zzgl. Versandkosten
* [http://www.keil.com/boards/cortexm.asp Keil/ARM Demoboards]
* [http://www.phytec.de Phytec]
* [http://shop.myavr.de/index.php?sp=artlist_kat.sp.php&katID=37 verschiedene ARM Produkte und Erweiterungen bei myAVR]
* [http://re.reworld.eu/de/produkte/s64dil-405/index.htm S64DIL-405 STM32Fxxx ARM Cortex M3 Mikrocontrollermodul mit USB-Schnittstelle, Steckbretttauglich] (Leerplatine eignet sich auch für STM32F1xx Prozessoren.)

== Weblinks, Foren, Communities, Tutorials ==
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/173753 Diskussion zum Artikel]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/mikrocontroller-elektronik?filter=ARM*+STM32*+Cortex* Suche im Forum]
* [[STM32 für Einsteiger]]
* [[STM32 CooCox Installation]]
* [https://my.st.com/public/STe2ecommunities/mcu/Lists/ARM%20CortexM3%20STM32/AllItems.aspx Forum auf der ST Homepage]
* [http://www.stm32circle.com/hom/index.php STM32 Community]
*[http://joe-c.de/pages/posts/einstieg_mikrocontroller_stm32f103_101.php Einstieg: STM32board mit Kamera (deutsch)]
* [http://www.ebv.com/fileadmin/products/Press_Print/Brochures/Product_Brochures/EBV_Cortex%20Collection_V2.pdf Übersicht der Cortex Prozessoren und deren Hersteller (nicht nur ST, von EBV)]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/258652 Tutorial]
* [http://diller-technologies.de/stm32_wide.html STM32 Tutorial in Deutsch von Diller Technologies]
* [http://mySTM32.de STM32 C und C++ Tutorial in Deutsch ]
* [http://mikrocontroller.bplaced.net STM32F4 Quellcode-Librarys und CooCox-Projekte in Deutsch ]
* [http://myugl.de Tutorial für Grafik-Librarys und SiSy-Projekte in Deutsch ]

<references/>
[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:STM32]]
[[Kategorie:Mikrocontroller]]

Mikrocontroller Vergleich

2014-01-01T20:22:45Z

109.91.131.69: Compiler für ARM aufgeräumt (GCC generalisiert)

Ein paar Kriterien für den CPU-Core und die µC-Familie.

==Compiler verfügbar, bzw wieviel will man dafür ausgeben?==

Und wie verbreitet ist der Compiler? Finde ich dafür Hilfe, beispielsweise in Form von Support-Foren?

Für '''[[ARM]]''', '''[[AVR]]''' und '''[[MSP430]]''' gibt es mit GCC einen guten und kostenlosen Compiler.

[[ARM]] ist eine Firma, die Prozessorarchitekturen herstellt, und diese in Lizenz verkauft. Chipproduzenten wie ST, NXP, ATmel, Fairchild, uvm. haben Lizenzen gekauft und produzieren damit µC. Wenn in diesem Artikel von [[ARM]] gesprochen wird dann gibt es stark unterschiedliche Kerne, ARM7, ARM9, ARM11, Cortex-M0, Cortex-M3/M4, Cortex-A15 (und viele mehr). Zum Teil sind die Kerne für µC geeignet (ARM7, Cortex-M0..M4), andere für PC ähnliche Systeme (ARM11, Cortex-A15).

Für '''ARM''' gibt es eine ganze Reihe verschiedener [[ARM#Compiler|Compiler]], u.a.:
* Von IAR eine auf 32KB begrenzte kostenlose Version eines umgänglicheren kommerziellen Compilers.
* Vom '''GCC''' gibt es diverse Distributionen für die verschiedenen ARM-Kerne, einzeln oder in IDE's integriert, gratis oder kostenpflichtig; siehe [[ARM GCC]]. 

Des Weiteren gibt es für '''[[MSP430]]''' eine auf 4KB begrenzte kostenlose Version der Entwicklungsumgebung von IAR und eine auf 16KB begrenzte kostenlose Version der Entwicklungsumgebung Code Composer Studio (basiert auf Eclipse) von Texas Instruments.

Für '''[[PIC]]''' und '''[[8051]]''' kann man entweder den Open-Source-Compiler [http://www.sf.net/projects/sdcc SDCC] verwenden (brauchbar, aber nicht mit GCC vergleichbar) oder diverse Löhnwares, bis 4-stellige Beträge (Keil: 2600€ , freie Version codegrösseneingeschränkt), teils auch als Demoversion mit Tricks. Auch der offizielle C18-Compiler kann als großzügiges Demo heruntergeladen werden.

Für '''[[PIC]] 10/12/16''' gibt es den HI-TECH C-PRO von HI-TECH(Microchip) in einer freien Version. Alternative: CC5X. Die freie Version davon wurde inzwischen ohne Codegrößenbeschränkung freigegeben, kann aber nur bis 16-bit integer / 24-bit Floating Point.

Für die '''[[PIC]] 18''' gibt es den C18 von Microchip. Er ist frei erhältlich und hat ähnliche Einschränkungen wie der C30. Eine CC5x-ähnliche Variante gibt es unter dem Namen CC8E, der allerdings auf 128k Code beschränkt ist.

Für die '''[[PIC24]]''' und '''[[dsPIC]]''' gibt es den C30 von Microchip. Er basiert auf gcc und ist frei erhältlich, wobei nach 6 Wochen nicht mehr alle Optimierungsstufen wählbar sind, dann maximal -O1. Wie für alle PIC ist mit dem MPLAB eine kostenlose IDE mit Debugger und Simulator verfügbar.

Eine nette IDE für PIC12/16/18 bietet der Sourceboost-Compiler, für kleine Programme reicht die Freeware-Version absolut aus http://www.sourceboost.com/home.html

Für '''[[R8C]]/M16C''' gibt es eine Code-Größen-beschränkte Demoversion des Herstellers, sowie den GCC. Beide Compiler integrieren sich in die HEW (die IDE von Renesas), welche auch das Debugging mittels Software-Monitor oder Emulator unterstützt. Der GCC ist nach Registrierung bei Kpit Cummins erhältlich, die letzte Version ist 11.0x und wird nicht mehr weiterentwickelt. Die letzte Version ist jedoch problemlos im Archiv zu finden.

Für '''[[ST7]]''' gibt es (teils limitierte) C-Compiler, teils mit IDE (z.ß. Cosmic und Ride). Toolchain von ST kostenlos erhältlich.

Von Toshiba gibt es für '''[[TLCS-870]]''' mit den Starterkits eine IDE mit C-Compiler und Assembler. Ausserdem gibt es Toshibas eigene "C-Like Language". Diese Tools sind nicht frei downloadbar.

Zilog stellt für '''[[Z8_encore!]]''' eine unbeschränkte IDE mit C-Compiler, Debugger und Simulator kostenlos per Download zur Verfügung.

'''Pascal'''

Für PIC,DSPIC und AVR gibt es einen sehr guten PASCAL-Compiler "MikroPascal"
der, in der Downloadversion Code-Size begrenzt ist,
und den man zu moderaten Preisen zur "Vollversion" aufrüsten kann.
http://www.mikroelektronika.co.yu/
( ab 149,- € )

Elektor-Verlag 'Pascal für 8051 und Derivate' Buch+Compiler(Vollversion)

AVRco Pascal Compiler (http://www.e-lab.de/),
Kostenlose Version für Mega8/88

'''BASIC:'''

Sowohl für den AVR als auch für die 8051er gibts von MCS-Electronics eine Demoversion eines BASIC-Compilers,
der leicht im Funktionsumfang und Codegröße eingeschränkt ist.
[http://www.mcselec.com/]

Darüber hinaus kursieren im Netz Versionen eines BASIC-Interpreters für 8052er mit dem Namen "8052 AH-BASIC", wobei die Originalversion von INTEL stammt. Dieser Interpreter unterstützt sogar Fließkomma-Arithmetik und ist als Freeware verfügbar.

==Architektur==

Betrifft vor allem Assembler-Programmierung und die Frage, wie einfach oder umständlich sich C-Code in Maschinensprache übersetzen lässt.

Dass für alle Architekturen teils mehrere C-Compiler existieren, hat wenig mit Eignung und viel mit Markt zu tun. Zudem ist meist nur entscheidend, ob ein Controller die Anforderungen erfüllt, nicht jedoch wie gut er das tut.

Manches davon ist durchaus subjektiv. Bei abweichender Meinung bitte als Diskussion starten, nicht einfach löschen.

'''8051''': Typische Akkumulator-orientierte 8-Bit Architektur. Eine gewisse Komplexität entstand durch die sukzessive Erweiterung auf mehr RAM als ursprünglich vorgesehen war, mit etlichen unterschiedlich adressierten RAM-Bereichen als Folge. Für C-Compiler nur eingeschränkt geeignet.

'''ARM''': 32bit RISC-Architektur. In den gängigen Implementierungen mit dem ARM7TDMI-Core (Architektur V4 = ARMv4T) stehen 2 Befehlssätze zur Verfügung: 32bit-codiert für Tempo, sofern der Speicherdurchsatz das zulässt, und 16bit-codiert (Thumb) für kompakte Programme. Cortex M3 (ARMv7) kennt ausschliesslich Thumb2 codierte Befehle, wurde gegenüber Thumb erheblich erweitert. Einheitlicher 32bit-Adressraum. Exzellente Zielmaschine für C-Compiler.

'''AVR''': Register-orientierte, an RISC Prinzipien angelehnte 8-Bit Architektur. Getrennte Adressräume für RAM und ROM. Registersatz nicht einheitlich nutzbar. I/O-Bereich nicht einheitlich adressierbar. Nur ein Teil des I/O-Bereiches ist bitweise manipulierbar. Einheitliche RAM-Adressierung. Für C-Compiler geeignet.Bemerkung: Laut Wikipedia wurde der Controller während der Entwicklungsphase für den Einsatz von C-Compilern optimiert.

'''MSP430''': Register-orientierte 16-Bit RISC-Architektur mit vollständiger Orthogonalität. Einheitlicher Adressraum für RAM und ROM. Exzellente Zielmaschine für C-Compiler. Angelehnt an die legendäre PDP-11, vieles wurde übernommen.

'''PIC''': Akkumulator-orientierte 8-Bit Architektur. Getrennte Adressräume für RAM und ROM. RAM-Banking, ROM-banking. Umständlicher Zugriff auf Daten im ROM (nur 12/14-Bit Versionen). Viele für C-Compiler wesentliche Elemente sind nur umständlich realisierbar (z. B. Code/Datenadressierung mit Banking, Vergleich mit Vorzeichen).

'''PIC24''': Register-orientierte 16-Bit Architektur mit getrennten Adressräumen für RAM und ROM, wobei ein Teil des ROM in den RAM-Adressbereich eingeblendet werden kann. Fast alle Befehle sind auf Register und RAM anwendbar, incl. Bitmanipulationen.

'''dsPIC''': wie '''PIC24''', mit zusätzlichen DSP Befehlen.

'''R8C''': 16-Bit 2-Adress CISC-Architektur. Einheitlicher 64KB Adressraum für RAM und ROM. Gute Zielmaschine für C-Compiler.

'''M16C''': Unter Bezeichnung M16C existieren zwei verschiedene inkompatible Architekturen. Die Modelle bis /6x sind grundsätzlich identisch mit R8C, die /8x Modelle mit M32C (hier nicht näher betrachtet). Der 64KB RAM-I/O-Adressraum ist ein Teil des 1MB großen Gesamtadressraumes, Daten im ROM liegen jedoch ausserhalb dieser 64KB und sind daher anders als beim R8C nicht mit 16-Bit Zeigern adressierbar. Gute Zielmaschine für spezialisierte C-Compiler, GCC jedoch tut sich etwas schwer mit den Adressräumen.

'''ST7''':Akkumulatorarchitektur, Gemeinsamter Code/Datenadressraum (von-Neumann). 63 Befehle. Einheitlicher 64KB Adressraum für RAM und ROM.

'''TLCS-870''': 8-Bit CISC-Architektur, aus Z80 weiterentwickelt. Gemeinsamer Adressraum für RAM und ROM bis 60KB ROM, darüber getrennt. Adressraum 64/128KB. Serie 870/X mit 1MB Adressraum existiert, aber nur als OTP/Maskenversion.

'''Z8e''': Register-orientierte 8-Bit Architektur, 2-Adress-CISC. Getrennte Adressräume für RAM und ROM. Historisch bedingt 3 RAM-Adressräume (8-Bit, 12-Bit, 16-Bit). Für C-Compiler geeignet

Kleiner nicht repräsentativer Compiler-Vergleich. Verwendet wurde eine Variante des crc8-Code von Colin O'Flynn. Jeweils kleinstes Speichermodell, auf Platz optimiert:
{|
|Compiler
| Befehle(1)
| Bytes(1)
| Befehle(2)
| Bytes(2)
|-
|GCC AVR
|24
|48
|24
|48
|-
|Keil 8051
|24
|38
|74
|109
|-
|SDCC 8051
|24
|40
|35
|54
|-
|Zilog Z8e
|21
|54
|27
|73
|-
|PIC C18
|26
|52
|95
|206
|-
|SDCC PIC18
|41
|112
|41
|112
|-
|SDCC PIC16
|26
|52
| -
| -
| (for pic16f84)
|-
|HEW R8C/M16C
|20
|48
|20
|48
|-
|GCC 68HC11
|36
|65
|36
|65
|-
|GCC MSP430
|17
|40
|17
|40
|-
|GCC ARM7
|12
|48
|12
|48
|-
|GCC ARM7-Thumb
|20
|40
|20
|40
|}
(1): Lokale Daten ggf. statisch gespeichert, nicht reentrant.

(2): Lokale Daten auf dem Stack, also reentrant.

==Sind CPU-spezifische Erweiterungen in C erforderlich?==

'''8051''':
* 5-6 Speicherklassen für Datenspeicher (direkt, indirekt, 8-Bit "external", 16-Bit "external", Flash, evtl. noch Einzelbits).
*Außerdem noch Adresserweiterungen durch Mapping, Paging und Banking

'''AVR''':
* 3 Speicherklassen für Datenspeicher (RAM, ROM, EEPROM).
* In neueren Versionen von avr-libc kommt zwar eine 4. Klasse für die Fuse-Bits hinzu, die aber nur für die Konfiguration des Controllers verwendet wird und für das C-Programm selbst nicht relevant ist.

'''ARM''', '''MSP430''', '''R8C''': nein.

'''PIC''':
* 3 Speicherklassen für Datenspeicher (shared RAM, banked RAM, ROM).

'''Z8e''':
* Für atomic execution (s.u.) notwendig, aber nicht existent.
* 4 Speicherklassen für Datenspeicher (256B, 4KB, 64KB, Flash).

==Sind Daten in RAM und ROM mit dem gleichen Code benutzbar?==

'''8051''', '''AVR''', '''PIC''', '''Z8e''' wie generell alle [[Harvard-Architektur|Harvard-Architekturen]]: NEIN. Daten im ROM
erfordern anderen Zugriff als Daten im RAM. Entweder versteckt das der Compiler in Runtime-Routinen für Pointerzugriffe, oder man kann Routinen nicht so schreiben, dass sie beides als Parameter verdauen können. Bei kleinen Programmen von ein paar KB kein Problem, bei größeren jedoch schon. Bei AVR/GCC ziemlich fehlerträchtig.

'''PIC24''' und '''dsPIC''' können einen Teil des ROM in den RAM-Adressbereich einblenden.

'''M16C''': Hängt vom Compiler ab. Mit 16-Bit Zeigern (GCC) nicht, 20-Bit Zeiger sind ineffizient.

'''ARM''', '''MSP430''', '''R8C''', '''ST7''', '''TLCS-870''': [[von Neumann-Architektur]], problemlos.

==Lineare Adressierung vom RAM?==

'''8051''', '''ARM''', '''AVR''', '''MSP430''', '''R8C/M16C''', '''ST7''', '''TLCS-870''', '''Z8e''': kein Problem.

'''PIC''': PIC18 ja, PIC16,PIC12,PIC10 nein. RAM-Puffer die größer sind als das RAM in einer Bank sind nur mit Klimmzügen möglich.

==Skalierbarkeit==

Vor allem für jene wichtig, die sich scheuen, für
verschiedene Aufgaben verschiedene Lösungen zu verwenden.

Spezielle Versionen für LCD-Ansteuerung wurden in dieser Übersicht nicht berücksichtigt.

'''8051''': 8-Pin/1KB aufwärts, überwiegend 40/44-Pin und 64/68-Pin. Architekturbedingte Grenze bei 64KB Code, 64KB RAM - Versionen mit mehr Flash nutzbar via Banking (Compiler-Support vorhanden) existieren, Versionen mit bis zu 100 MHz Taktfrequenz verfügbar.

'''ARM''': 48-Pin/32KB, bis 512K mit internem Flash. Versionen mit internem Cache und externem Speicher sind praktisch beliebig weit ausbaufähig.

'''AVR''': 6-Pin/0.5KB bis 100-Pin/256KB. Architekturbedingte Grenze bei 8MB Code, 64KB RAM. GCC/WinAVR derzeit nur bis 128KB Code möglich (in Arbeit).

'''MSP430''': 14-Pin DIP/1KB bis 113-Pin BGA/256KB, mittlerweile auch Typen mit 4KB bis 16KB FRAM erhältlich. DIP, SOIC, TSSOP, QFN, TQFP und BGA erhältlich, in DIP und BGA jedoch nur wenige Typen verfügbar. Architekturbedingte Grenze von 64KB für Code+Daten wird in den großen Versionen durch 20-bittige Adressen umschifft. Taktfrequenz: maximal 8, 16 und 18 MHz je nach Familie. 25 MHz-Versionen in Kürze. Stromaufnahme: Rund 2 uA im LPM3 (real time clock mode) bis ca. 5 mA, typisch 200 µA pro MHz.

'''PIC''': 6-Pin/512B aufwärts. Im Prinzip großer Bereich, aber innerhalb der Familie deutlich verschiedene inkompatible Architekturen mit unterschiedlichen architekturbedingen Grenzen und unterschiedlichem Compiler-Support.

'''PIC24''' und '''dsPIC''': 18 bis 100-Pin mit 16 bis 256kB Code und bis zu 16kB RAM. Generell sind alle als TQFP und QFN erhältlich, die 18 und 28 Pin Modelle gibt es auch als SDIP und SSOP und SOIC. Es gibt Modelle mit 16 und 40MHz.

'''R8C:''' TQFP, QFN 14 bis 100 Pins, 11 bis 88 I/Os. 256 bis 10K RAM, 2K bis 128K Flash, 0 bis 4K Data-Flash. 8MHz bis 32 MHz. -40°C bis 125°C.

'''ST7:''' 8 bis 80 Pins. SDIP, SOIC, LQFP, TQFP, QFN. 128 bis 2048 Bytes SRAM, 1 bis 60 kBytes Flash.

'''STM8:''' 20 bis 80 Pins. SDIP, SOIC, TSSOP, LQFP, QFN, UQFPN, WLCSP. 512 bis 6k Bytes SRAM, 4 bis 128 kBytes Flash, 384 bis 2k Bytes EEPROM.

'''TLCS-870''': 20pin DIP bis 267FBGA. Daneben SDIP, SOIC, SSOP und (L/T)QFP. Relativ wenige Flash-Typen. RAM: 128 Bytes bis 4kB.

'''Z8e''': 8 bis 80 Pins. DIP, SOIC, SSOP, QFP, TQFP, QFN. Bis 64KB Flash. 256 Bytes bis 4 kBytes RAM.

Empfehlung hier: Auch wenn teilweise mehr möglich ist, sind 8/16-Bit-Controller nur bis maximal 40-60K empfehlenswert. Darüber sollte eine 32-Bit-Architektur — z. B. mit [[ARM]]-Core — in Betracht gezogen werden. Insbesondere auch, weil große Programme zu Programm- und Datenstrukturen neigen, die sich auf 8-Bit-Prozessoren schlecht abbilden lassen.

==Interrupt-feste (atomic) Programmierung von I/O-Ports==

Siehe http://www.mikrocontroller.net/articles/Interrupt.

Das ist besonders bei '''AVR''' (ausser den Typen seit 2004: ATtiny2313 usw.) ein Problem. Architekturbedingt ist nur ein Teil der Ports bitweise schaltbar, kein Port kann mehrere Bits gleichzeitig interrupt-fest schalten.

'''PIC''', '''8051''', '''MSP430''', '''R8C/M16C''', '''Z8e''' können AND/OR/XOR zum Port hin, daher ist bei geeigneter Programmierung das Problem auch ohne Abschalten der Interrupts vermeidbar. Leider ist beim '''R8C/M16C/M32C''' die Adresse für das Port input Register mit der Adresse für das Port output Register identisch. Ein read/modify/write auf das Port output Register kopiert also bei Pins die auf Eingang stehen den eingelesenen Wert in das Port Output Register. Deswegen braucht man eine Interruptsperre wenn man einen Port Pin von input auf output umschalten will.

Zu '''ARM''' ist dazu keine allgemeine Aussage möglich. Je nach Implementierung des Herstellers wird das Problem teilweise durch entsprechend gestaltete I/O-Ports gelöst, in anderen Fällen ist erhebliche Wachsamkeit geboten. Atmel SAM7 oder '''[[STM32]]''' bereitet hier weniger Probleme als Philips LPC2000. Bei den LPC2000 gibt es zwei getrennte Register, eines zum Setzen, das andere zum Löschen einzelner Pins. In einem weiteren Register können Bits ausmaskiert werden. Es gibt also kein read-modify-write. Gut gelöst für Push/Pull-Ausgänge, aber eine äquivalente Steuerung der Richtung wurde vergessen, was Open-Drain Pins erschwert. Implementierungen auf Basis des Cortex M3 oder der ARM Port-Macrocell verwenden statt dessen Adressbits zur Maskierung.

Besonders pfiffig ist das beim '''Z8e''' gelöst. Ein Befehl fasst die nächsten 3 Befehle zu einer nicht unterbrechbaren Einheit zusammen (atomic execution). Allerdings wird das vom Zilog Compiler nicht unterstützt.

==Zugriff auf I/O-Ports==

Der '''8051''' verfügt weder über eigene Register für die Steuerung der Richtung der I/O-Ports, noch über die Möglichkeit, lesend auf den Sollzustand der Ausgänge zuzugreifen. In Assembler ist das kein Problem, da abhängig vom Befehl entweder vom Zustand der Pins (Leseoperationen) oder vom Sollzustand der Ausgänge (kombinierte Lese/Schreiboperationen) ausgegangen wird. Ein korrekt arbeitender C Compiler kann damit jedoch nicht umgehen, weshalb für die Steuerung von Port-Pins spezielle Zugriffsfunktionen und eine sehr genaue Kenntnis der Arbeitsweise der Ports erforderlich sind.

Anmerkung zum Keil 8051-Compiler: Port-Zugriff erfolgt über Pseudo-Variablen wie bei µC üblich. Infolgedessen ist in C Code nicht ersichtlich, ob beispielsweise die Port-Variable P1 für den Zustand der Pins oder den Sollzustand der Ausgänge steht. Nur der erzeugte Assembler-Code kann hier Klarheit schaffen. So haben die beiden prinzipiell identischen Zeilen
<pre>
P1 = P1 | 0x01;
P1 = (P1 | 0x01) & ~0;
</pre>
völlig unterschiedliche Auswirkung auf den Port. Der Code der ersten Zeile setzt Bit 0 und lässt alle anderen Bits unverändert. Der von der zweiten Zeile erzeugte Code setzt zusätzlich auch alle vorher als Eingang definierten Pins im Zustand 0 auf Ausgang mit Zustand 0. Das ist weder hilfreich, noch mit der Sprachdefinition von C vereinbar.

Auch manche Modelle der '''PIC'''-Familie können nur auf den Zustand der Pins zugreifen, nicht auf den Sollzustand der Ausgänge.

In beiden Fällen ist folglich bei Ports, die sowohl für Aus- als auch für Eingänge benutzt werden, besondere Sorgfalt nötig.

'''ARM''', '''AVR''', '''MSP430''', '''Z8e''' und neuere Modelle der '''PIC'''-Familie besitzen diese Probleme nicht.

==Priorisierte Interrupts==

Unter priorisierten Interrupts versteht man die Fähigkeit, den einzelnen Interrupt-Quellen eine Priorität zuweisen zu können um ohne Reprogrammierung der Interrupt-Quellen einen laufenden Interrupt ausschliesslich durch Interrupts höherer Priorität unterbrechbar machen zu können. Die bei separaten Vektoren selbstverständliche Fähigkeit, anstehende Interrupts nach fester Priorität zu sortieren, ist damit nicht gemeint.

'''8051''': Ja.

'''ARM''': Der ARM7/9-Core unterstützt 2 Prioritäten mit entsprechenden Vektoren. Oft ist jedoch ein separater priorisierter und vektorisierter Interrupt-Controller mit integriert (Atmel, NXP, Cortex ja, Analog Devices nein). Interrupt-Nesting ist dank eines Designfehlers etwas umständlich.
 ''' ARM Cortex-Mx''': Mit dem neuern Cortex-Mx Kern wurden die Interruptprioritäten fest in den Kern implementiert, somit hat jeder Interrupt eine 4-Bit Priorität die man auf Primary und Secundary unterteilen kann. Somit kann genau definiert werden welcher Interrupt einen anderen unterbricht und welcher warten muss bis einer mit einer höheren Priorität abgearbeitet wurde.
 ARMv7 aka Cortex-M3: Ein priorisierender Interrupt Controller ist Teil des Cores und Nesting ist problemlos möglich.

'''AVR:''' Nein, aber separate Vektoren für die einzelnen Interrupt-Quellen.

''Anmerkung: Eine weniger wichtiger Interrupt Handler kann oft sofort nach Ansprung ein SEI ausführen, damit ein möglicherweise wichtigerer Interrupt Handler aufgerufen werden kann, weil bei den meisten Interrupts der Request bereits mit dem Aufruf des Handlers automatisch zurück gesetzt wird. Das trifft aber beispielsweise nicht beim TWI zu.
Xmegas haben ein Event-System...."

'''MSP430:''' Nein, aber separate Vektoren für die einzelnen Interrupt-Quellen. Keine Priorisierung im Sinne der Präambel.

'''PIC12 & PIC16:''' Nein, nur ein Interruptvektor. Einfache PIC12 (12F508/509, 16F505) kennen gar keine Interrupts.

'''PIC18:''' Jeder Interruptquelle kann separat eine niedrige oder hohe Priorität zugewiesen werden, die dann auf zwei Interruptvektoren verzweigen. Welche Quelle den Interrupt ausgelöst hat, muss aber immer noch händisch festgestellt werden.

'''PIC17:''' Vier Interruptvektoren mit unterschiedlicher Priorität. Scheint es allerdings nur als OTP zu geben, deswegen wohl eher uninteressant.

'''PIC24''' und '''dsPIC''' haben 7 Prioritäten und für jeden Interrupt einen eigenen Interruptvektor.

'''R8C/M16C''': 7 Prioritäten, vektorisiert: 64+6 Vektoren, Priorität für jede Interrupt-Quelle frei einstellbar, Nesting möglich.

'''ST7''': Nein. 16 Vektoren mit fixer (absteigender) Priorität.

'''Z8e''': 3 Prioritäten, vektorisiert.

== Spannungsversorgung ==

'''8051''', '''AVR''', '''PIC''': Modellabhängig 2-5V problemlos, ältere ab 3V. PICs für 2-4V sind schlecht verfügbar. Ungeregelter Batteriebetrieb möglich.

'''ARM''': 3,3V-Versorgung, je nach Modell mehr oder weniger 5V-kompatibel. Einige (vor allem ältere) Modelle benötigen eine separate 1,8V-Versorgung für den Core. Kein ungeregelter Batteriebetrieb möglich. z.B. können Prozessoren der [[STM32]]-Reihe von 1,65...3,6V betrieben werden und benötigen keine separate Stromversorgung.

'''MSP430''': nur 1.8-3.6V. Nicht 5V-kompatibel, 5V-Peripherie für I2C/RS485/CAN/... ist also nur mit Pegelkonvertierung einsetzbar. Ungeregelter Batteriebetrieb möglich.

'''PIC24''' und '''dsPIC33''': 2-3,6V. Pins die keine analogen Funktionen übernehmen können sind 5V tolerant.

'''R8C''': 2.7V - 5.5V, zwischen 2.7V und 3V etwas reduzierte Maximaltaktrate.

'''ST7''': 2,4-5,5V

'''STM8''': 3 - 5,5V

'''TLCS-870''': 2,7-5,5V. Serie 870/C 1,8-5,5V.

'''Z8e''': 1,8-3,6V, I/Os 5V-tolerant.

==Programmierung in der Schaltung==

Geräte mit Debugging-Interface (s.U.) lassen sich i.d.R. auch damit programmieren. Siehe dazu nächsten Abschnitt.

Die meisten Controller können sich selbst programmieren, Bootloader per RS232,CAN,usw sind dann problemlos realisierbar. Nur müssen solche Bootloader erst einmal auf den Chip programmiert werden.

'''8051''': Verschieden, je nach Hersteller und Modell. Im Unterschied zu den anderen hier betrachtete Controllern existieren viele nicht in der Schaltung, sondern nur mit speziellen Interfaces programmierbare 8051 Modelle. Modelle mit seriellem Bootloader via UART, SPI, CAN oder USB existieren.

'''ARM''': Am besten über JTAG, je nach Hersteller und Familie auch mit [[Bootloader]], z. B. bei Philips LPC2000 über RS232 und Atmel SAM7 über USB (bei letzterem sehr unbequem und langsam!).

'''AVR''': Je nach Derivat verschiedene bzw. mehrere Möglichkeiten: JTAG, DebugWire, ISP, HV, PDI.
Über ein ISP-Interface: Ist via Parallelport günstig herzustellen; der Adapter ist im besten Fall genau 5 Widerstände teuer, professioneller mit einem [[Ausgangsstufen_Logik-ICs#Tri-state|Tri-State]]-Bustreiber etwa 5-15 EUR. Alternativ auch ein einfach zu bauender Dongle für die RS232-Schnittstelle des PC.
Darüberhinaus auch mit HV-Programmer (z. B. auf dem [[STK500]]), der u.U. auch nötig ist um falsch gesetzte Fuses wieder zu "reparieren".

'''MSP430''': Via JTAG-Interface, TI "Spy BiWire" und über integrierten Bootloader. (Schaltung zur Ansteuerung via RS232 im Datenblatt)

'''PIC''': Entweder über die serielle ICSP-Schnittstelle (dafür gibt es Baupläne für billige ParPort-Programmer incl. guter Software) oder mit dem InCircuit-Debugger (~50€ Pickit 2\Pickit 3,~150€, ICD2 von Microchip). Bootloader müssen generell vorher mit einer der vorher genannten Möglichkeiten auf den Chip geflasht werden.

'''R8C''': Via UART (RS-232 oder USB-RS-232 Konverter) mit Flash-Tool (Windows, Linux). Variante über Bootloader ebenfalls möglich (wird vom Software Emulator-Debugger benutzt).

'''ST7''': Via ein mit der Schaltung (mittels mindestens 4poligen Kabels) kommunizieredes Debug-Interface. Offenes ST-Protokoll "ICC".

'''TLCS-870''': Flash-Typen besitzen maskenprogrammierten Bootloader.

'''Z8e''': Via Zilogs Debug-Interface "Smart Cable".

==Debugging in der Schaltung==

Ist beispielsweise ein günstiges [[JTAG]]-Interface für In-Circuit
Debugging verfügbar?

'''8051''': Derivate mit JTAG verfügbar. ICEen gebraucht erschwinglich.

'''ARM''': 
die meisten JTAG und SWD
* Günstiges Parallel-Port-Interface verfügbar und einfach zu bauen (Wiggler), aber langsam und problematisch im Betrieb unter WinNT+ (besser: ocdremote unter Win9x auf Zweitrechner, via LAN). Kostenlose Debugger ([[GDB]]) unterstützen seit OCDremote 2.14 mit Einschränkungen auch Programme im Flash.
* Schnelles JTAG Interface basierend auf FT2232C für [[GDB]]/OpenOCD günstig und einfach zu bauen (http://www.fh-augsburg.de/~hhoegl/proj/usbjtag/usbjtag.html) oder fertig erhältlich (http://www.amontec.com/jtagkey.shtml).
* Kommerzielle Debugger per USB sind besser und schneller, aber recht teuer
* viele Hersteller bieten günstige Starter Kits mit USB-JTAG-SWD Programmer und Debugger an. Zum Beispiel:
**NXP Entwicklungskit (ca. 25€ für Evaluation-Board incl. USB-JTAG-SWD Programmer und Debugger), erhältlich z.B. bei '''[http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=LPCXpresso&cat=&mnf=&x=0&y=0 Watterott]'''. Siehe dazu auch die Dokumentation von NXP zu den '''[http://www.nxp.com/documents/leaflet/75016842.pdf LPCXpresso-Entwicklungskits (PDF)]''' und diese '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso Beschreibung]'''
** [http://www.st.com/web/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419 STM32 Discovery Board] für ca. 20 Euro
** [http://www.infineon.com/cms/en/product/microcontrollers/32-bit-industrial-microcontrollers-based-on-arm-registered-cortex-tm-m/32-bit-xmc4000-industrial-microcontrollers-arm-registered-cortex-tm-m4/xmc-development-tools,-software-and-kits/xmc4500-relax/relax-lite-kit/channel.html?channel=db3a30433a747525013a97f6e265721e Infineon XMC4500 Relax Kit] für ca. 10 Euro
** [http://www.energymicro.com/tools/efm32-starter-kits Energy Micro Starter Kit] ab ca. 55 Euro
 
[[EFM32]] unterstützt nur SWD.

'''AVR''': für ATmega16/162/32/128 ist JTAG günstig verfügbar
(Olimex, Erostech) bzw. einfach zu bauen (Evertool). ATmegas ab 2005/2006 mit JTAG sind zu dieser Billigvariante inkompatibel. Für diese und den [[debugWIRE]] der ATtinys und ATmegaX8 existiert das JTAG ICE mkII von Atmel, aber recht teuer, sowie der preiswerte AVR Dragon.

'''MSP430''': alle mit JTAG, Adapter sehr günstig/einfach zu bauen. Neuere Geräte mit Spy-by-Wire (braucht weniger Pins als JTAG).

'''PIC''': Entweder Microchips MPLAB ICD2 (€150-200) oder ein kompatibler Nachbau, wie z. B. http://www.stolz.de.be/. Alternativ das PICKit 2 für ~40€, dass neben dem Programmieren und Debuggen über USB auch noch als RS232-Brücke und einfacher Logic-Analyzer benutzt werden kann.

'''R8C''': On-Chip Debugging ist mit dem E8 Hardware On-Chip Debugging Emulator möglich (kein JTAG). Ausserdem ist Debugging auch über einen normalen RS232 Anschluss möglich. Der E8 verwendet ein syncrones serielles Protokoll, die RS232 ein asyncrones. Daher ermöglicht der E8 das Debugging bei jeder beliebigen Taktfrequenz, bei RS232 gibt es da Einschränkungen.

'''ST7''': Via ein mit der Schaltung (mittels mindestens 4poligen Kabels) kommunizieredes Debug-Interface. Offenes ST-Protokoll "ICC".

'''Z8e''': Debugging möglich mit "Smart Cable" (kein JTAG), Anschluss über USB oder seriell Schnittstelle

==Starterkits==

'''8051''': Keil MCBx51 http://www.keil.com/mcbx51 (z. B. für ~240€ von [http://de.mouser.com/Search/Refine.aspx?Keyword=830-MCBX51 mouser.com])

'''ARM''':
allgemein:
http://www.olimex.com (z.T. hier im Shop erhältlich), http://www.embeddedartists.com,
http://www.mct.de
* [[STM32]] [http://www.st.com/web/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419 STM32 Discovery Board] für ca. 20 Euro
*NXP Entwicklungskit [http://www.nxp.com/documents/leaflet/75016842.pdf LPCXpresso-Entwicklungskits (PDF)] für ca. 25 Euro
* [http://www.infineon.com/cms/en/product/microcontrollers/32-bit-industrial-microcontrollers-based-on-arm-registered-cortex-tm-m/32-bit-xmc4000-industrial-microcontrollers-arm-registered-cortex-tm-m4/xmc-development-tools,-software-and-kits/xmc4500-relax/relax-lite-kit/channel.html?channel=db3a30433a747525013a97f6e265721e Infineon XMC4500 Relax Kit] für ca. 10 Euro
* [[EFM32]] [http://www.energymicro.com/tools/efm32-starter-kits Energy Micro Starter Kit] ab ca. 55 Euro

'''AVR''': [[STK200]], [[STK500]], [[AVR_Butterfly]]

'''MSP430''': http://www.olimex.com (z.T. hier im Shop erhältlich), ez430 (http://www.ti.com/ez430), Launchpad: http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_LaunchPad_%28MSP-EXP430G2%29

'''PIC''': http://www.microchipdirect.com/ , Velleman-Kit K8048 (www.velleman.be) , http://www.mikroe.com/eng/categories/view/6/pic-development-tools/

'''R8C''': Mehrere (Google Suche). Am weitesten verbreitet ist vielleicht das R8C/13 Starterkit inkl. Entwickler-CD von Glyn/Elektor (Beilage Elektor 12/2005 (ausverkauft) bzw. diverse Drittanbieter).

'''STM8:''' [[STM8S-Discovery]]

'''Z8e''': Günstig verfügbar [~50€], teils hier im Shop, komplett inklusive unbeschränktem Compiler und In-System-Debugging. Nachteile: für jede Prozessorklasse ein eigenes Kit; eingelöteter SMD-Chip obwohl viele Typen auch im DIL-Gehäuse existieren.

==Gehäuse==

Mit DIP oder PLCC bastelt es sich leichter als mit *QFP. Die Domäne von
AVR/PIC/i51. Für MSP430 gibt es günstige fertig bestückte DIP-Adapter hier im Shop (MSP430x2xx gibt es auch in 14-Pin DIP-Gehäuse). Z8e-Chips existieren ebenfalls in DIP, sind aber schlechter verfügbar.

==Beschaltungsaufwand==

'''8051, AVR, PIC, MSP430, R8C, ST7, Z8e''': gering, i.d.R. sind Versionen mit integriertem Oszillator verfügbar, so dass man praktisch nur die Versorgungsspannung (nebst Abblockkondensator) braucht.

'''ARM''': aufwendigere externe Takt- und Spannungserzeugung, manchmal 2 Betriebsspannungen benötigt; Tendenz aber fallend.

==Links==

* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-185133.html#new Forum]
* [[8051]]
* [[ARM]]
* [[AVR]]
* [[EFM32]]
* [[LPC1xxx]]
* [[MSP430]]
* [[PIC]]
* [[R8C]]
* [[ST7]]
* [[STM8]]
* [[STM32]]
* [[Z8]]
* [[Z8_encore!]]

[[Category:Mikrocontroller| ]]

ARM GCC

2014-01-01T20:22:22Z

109.91.131.69: /* GCC Binärdistributionen */

[[Category:ARM]][[Category:Compiler]]Der [[GCC]] kann auch für [[ARM]] konfiguriert werden. Es gibt diverse fertige Binärdistributionen die für verschiedene Controller mit ARM-Kern verwendet werden können.
== GCC Binärdistributionen ==
* [http://www.mentor.com/embedded-software/codesourcery Mentor Graphics Sourcery Tools (vormals CodeSourcery CodeBench Lite)] Windows, Linux
* [https://launchpad.net/gcc-arm-embedded GCC-ARM-Embedded] für Cortex-R4/R5/M0/M3/M4(F)/M0+. Windows, Linux, Mac, bereitgestellt von ARM selbst, vollständiger Support für FPU's, C++11, kein Code-Size-Limit
* [http://sourceforge.net/projects/devkitpro/ devkitPro]
* [[ARM GCC toolchain for Linux and Mac OS X]]
* [http://www.yagarto.de/ Yagarto] (Windows, mit Eclipse-Integration),
* [http://www.lpcware.com/lpcxpresso/home LPCXpresso] (vormals CodeRed IDE) ist eine IDE von NXP für die LPC-Mikrocontroller die den GCC enthält
* [http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/arm_projects/#winarm WinARM] (wird derzeit nicht gepflegt)
* [http://gnuarm.com/ GNUARM] (Linux, Windows, wird derzeit nicht gepflegt)

Bei der Auswahl der Toolchain sollte beachtet werden, dass es größere Unterschiede bei den bereitgestellten C-Bibliotheken gibt. Die Sourcery Codebench Lite-Edition stellt z.B. keine Bibliotheken mit FPU-Unterstützung bereit, so dass trotz vorhandener FPU beim Cortex-M4 nur suboptimaler Code erzegt werden kann. Siehe [http://wiki.debian.org/ArmHardFloatPort/VfpComparison] für ein kleines Beispiel und eine Erklärung.

Die im Netz häufig anzutreffende summon-arm Toolchain hat einen der seltenen Compiler-Bugs [http://www.mail-archive.com/gcc-bugs@gcc.gnu.org/msg353473.html] und sollte daher nicht verwendet werden, wenn man floatingpoint-Typen einsetzen möchte. Egal ob mit oder ohne FPU.

Beim Einsatz des gcc in Verbindung mit in C geschriebenem startup-Code bei den Optimierungslevels "-O2" und "-O3" muss zusätzlich "-fno-gcse" gesetzt werden, da ansonsten die von der CPU benötigte NVIC-Tabelle(n) und zugehörige Funktionen u.U. nicht so aussehen wie sie sollten.

Siehe auch [http://embdev.net/topic/129986#1175214 ARM-GCC development resources] im Forum.

== Nutzung mit eigener Umgebung/Kommandozeile ==
Hier einige Hinweise wie man den GCC direkt verwenden kann (zB. mit selbstgebautem makefile), falls man das nicht von einer Entwicklungsumgebung machen lässt.
=== Compiler & Linker Flags ===
Für Eilige, zum Copy&Pasten. Detailinformationen gibt es in der [http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Option-Summary.html#Option-Summary GCC Dokumentation], auch [http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/ARM-Options.html#ARM-Options speziell für ARM].
* Mit Optimierungen:
{| class="wikitable"
|-
! Tool/Sprache !! Cortex-M3 !! Cortex-M4F
|-
| C-Compiler (gcc) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -Os -flto || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -Os -flto
|-
| C++ Compiler (g++) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -Os -flto -fno-rtti -fno-exceptions || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -Os -flto -fno-rtti -fno-exceptions
|-
| Assembler (as) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb
|-
| Linken von C Code (mit gcc-Befehl) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -Os -flto -Wl,--gc-sections -static || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -Os -flto -Wl,--gc-sections -static
|-
| Linken von C++ (und C) Code (mit g++-Befehl) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -Os -flto -fno-rtti -fno-exceptions -Wl,--gc-sections -static || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -Os -flto -fno-rtti -fno-exceptions -Wl,--gc-sections -static
|-
|}
* Ohne Optimierungen, mit Debug-Informationen:
{| class="wikitable"
|-
! Tool/Sprache !! Cortex-M3 !! Cortex-M4F
|-
| C-Compiler (gcc) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -g || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -g
|-
| C++ Compiler (g++) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -g -fno-rtti -fno-exceptions || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -g -fno-rtti -fno-exceptions
|-
| Assembler (as) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb
|-
| Linken von C Code (mit gcc-Befehl) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -g -Wl,--gc-sections -static || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -g -Wl,--gc-sections -static
|-
| Linken von C++ (und C) Code (mit g++-Befehl) || -mcpu=cortex-m3 -mfloat-abi=soft -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -g -fno-rtti -fno-exceptions -Wl,--gc-sections -static || -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -ffunction-sections -fdata-sections -g -fno-rtti -fno-exceptions -Wl,--gc-sections -static
|-
|}

* Siehe auch das [https://launchpadlibrarian.net/135588846/readme.txt Readme vom GCC-ARM-Embedded]
* Um das -flto -Flag verwenden zu können, muss der GCC [http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gccint/LTO.html LTO] unterstützen. Beim GCC-ARM-Embedded ist dies ab Version 4.7-2013-q2-update der Fall.
* Die LTO erkennt die ISR's und den Interrupt Vector möglicherweise als "unbenutzt" und optimiert sie daher weg. Dies kann durch Markierung der Funktionen & Variablen mit "__attribute__ ((used))" verhindert werden.
* Alle Compileroptionen müssen auch beim Linken mit angegeben werden (ist in obiger Tabelle berücksichtigt), da auch dann u.U. Code generiert werden kann.
=== Startupcode & Linkerscript ===
* Damit der compilierte Code an den richtigen Stellen im Controller landet (d.h. dem Flash) muss man dem Linker ein Linkerscript mitgeben. Dies geht per "-T ''pfad_zum_linkerscript.ld''" an den Linker-Befehl. Das Script ist praktisch Controller-spezifisch, es gibt Beispiel-Scripte der Controller-Hersteller.
* Damit beim Starten die richtigen Initialisierungen vorgenommen werden (wie globale Variablen und bei C++ Konstruktoren globaler Objekt-Instanzen) muss als erstes ein Startupcode laufen, der dann die main()-Funktion aufruft. Der Startupcode ist meistens in Assembler geschrieben, C/C++-Code ist aber auch möglich. Assemblercode kann per arm-none-eabi-as (Flags s.o.) assemblisiert werden, die resultierende .o -Datei normal mitgelinkt. Auch für den Startupcode gibt es Beispiele der Controller-Hersteller.

Zusammen bieten die beiden Dateien der Anwendung ein Standard-C-Interface, d.h. man kann wie gewohnt globale Variablen verwenden und seinen Code in die main()-Funktion schreiben.
=== FPU der Cortex-M4F nutzen ===
Um die FPU zu nutzen, muss dem Compiler per [[#Compiler_.26_Linker_Flags|Flag]] dazu gebracht werden, FPU-Instruktionen zu generieren.

Außerdem muss vor Benutzung der FPU-Befehle die FPU aktiviert werden, dies geschieht typischerweise im Startupcode, bevor die main() -Funktion aufgerufen wird. Hier die entsprechenden Befehle, falls sie im verwendeten Startupcode nicht onehin schon enthalten sind:
<pre>/*FPU settings*/
ldr r0, =0xE000ED88 /* Enable CP10,CP11 */
ldr r1,[r0]
orr r1,r1,#(0xF << 20)
str r1,[r0]</pre>
In C/C++ unter Verwendung der CMSIS geht es so:
<syntaxhighlight lang="c">
SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2)); /* set CP10 and CP11 Full Access */
</syntaxhighlight>

Weiterhin sollte die GCC-Distribution auch Laufzeitbibliotheken mit FPU-Unterstützung mitbringen (CodeBench lite und Yagarto werden ohne ausgeleifert, GCC-ARM-Embedded mit).

Am Beispiel der STM32F4 mehr dazu in diesem Thread: [http://www.mikrocontroller.net/topic/261021 Floating Pointing Unit STM32F4]
=== Disassemblieren mit GCC ===
arm-none-eabi-objdump -d -t -C pfad_zum_binary.elf

=== Konvertieren zwischen Binary-Formaten beim GCC ===
arm-none-eabi-objcopy -O ''ausgabeformat'' ''eingabe_binary.elf'' ''ausgabe_binary''

Nützlich als Ausgabeformat sind z.B. "ihex" oder "binary".
=== Code-Größe optimieren ===
Obige Flags (insbesondere -flto -Os -ffunction-sections -fdata-sections -Wl,--gc-sections ) verwenden. [http://www.mikrocontroller.net/topic/298976#3197418 Hier] finden sich noch ein par Tips, für den 1. kann aber mittlerweile der GCC-ARM-Embedded direkt verwendet werden, da er jetzt LTO unterstützt (s.o.).

STM32 für Einsteiger

2014-01-01T20:03:31Z

109.91.131.69: "es gibt nur eine Adresse 42, und nicht 2 wie bei es für Harvard-Architekturen eigentlich typisch ist" - entfernt; je nach Definition von "Harvard" ist der STM32 entweder keiner oder die Aussage stimmt nicht.

Immer wiederkehrend hier im Forum "Mit welchem Mikrocontroller anfangen?". Es gibt eine große Auswahl und eben so viele Empfehlungen. In diesem Artikel soll zu erst geholfen werden ob ein STM32-Prozessor mit Cortex-M3/M4 Kern überhaupt der Richtige für den Start ist.
Nicht für jeden ist der [[STM32]] zu empfehlen, denn die Anforderungen und Wünsche die man realisieren möchte, sowie die eigenen Fähigkeiten sind verschieden.

Es werden meist die Prozessoren [[AVR]], [[PIC]], Arduino, [[MSP430]] und [[STM32]] empfohlen. Seltener auch 8051, LPC und M16C. Alle haben Vorzüge und ebenso auch Nachteile.

= Eigene Fähigkeiten und Wünsche =

Dieser Artikel geht davon aus, dass bereits Elektronik Kenntnisse vorhanden sind. Wenn nicht dann sollte man erst einmal den Artikel "[[Absolute Beginner]]" durcharbeiten, sowie die anderen Artikel aus der Kategorie "[http://www.mikrocontroller.net/articles/Kategorie:Grundlagen Grundlagen]".
 Weitere Artikel die andere Prozessoren näher darstellen da sich dieser Artikel hauptsächlich auf [[STM32]] konzentriert: [[Entscheidung Mikrocontroller]] und [[Mikrocontroller Vergleich]].

Zu erst einmal die Randbedingungen, mit der man sich selbst zu erst einmal einschätzen sollte:
{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Fähigkeit || [[STM32]] || [[AVR]] || colspan="3" | [[PIC]] || [[MSP430]] || Arduino
|-
| Bitbreite, jedoch unwichtig für Einsteiger || align="center" | 32-bit || align="center" | 8-bit || align="center" | 8-bit (PIC18) || align="center" | 16-bit (PIC24) || align="center" | 32-bit (PIC32) || align="center" | 16-bit || align="center" | 8-bit
|-
| Neueinsteiger, kaum Elektronikkenntnisse, noch nie programmiert
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="AVR_TUT1">[http://www.rn-wissen.de/index.php/AVR-Einstieg_leicht_gemacht], RoboterNetz: AVR-Einstieg leicht gemacht</ref><ref name="AVR_TUT2">[http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_de/], Tutorial für das Erlernen der Assemblersprache von AVR-Einchip-Prozessoren</ref>
| colspan="3" align="center" | O
| align="center" | O
| align="center" | X
|-
| Wunsch ist SD-Card oder Grafik-Display
| align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | O <ref name="PIC_SD">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2680&dDocName=en537999], Microchip Memory Disk Drive File System for PIC18 PIC24 dsPIC PIC32</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD">[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/technology/graphics/], Microchip Graphics Library</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_SD" /><ref name="PIC_LCD" />
| align="center" | X
| align="center" | O
|-
| Wunsch ist TCP/IP Netzwerk
| align="center" | X
| align="center" | O
| colspan="3" align="center" | X <ref name="PIC_TCP">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2505&param=en535724], Microchip TCP/IP stack</ref>
| align="center" | O
| align="center" | O
|-
|-
| Wunsch ist Kamera und Video-/Bildbearbeitung
| align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | - || align="center" | - || align="center" | X
| align="center" | -
| align="center" | -
|-
| Möchte die Erkenntnisse beruflich nutzen
| align="center" | X
| align="center" | X
| colspan="3" align="center" | X
| align="center" | X
| align="center" | -
|-
| Strom sparende Anwendungen
| align="center" | - 300 nA Sleep<ref name="STM_Power">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1295], [[STM32]] L1 series of ultra-low-power MCUs</ref> 230 μA/MHz
| align="center" | - 100 nA Sleep<ref name="AVR_Power1">[http://www.atmel.com/technologies/lowpower/default.aspx], Atmel picoPower Technology</ref> <ref name="AVR_Power2">[http:/www.futurlec.com/News/Atmel/PicoPower.shtml], Atmel Releases New picoPower AVR Microcontrollers</ref> 340 μA/MHz
| colspan="2" align="center" | X 9 nA Sleep<ref name="PIC_XLPvsTI">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39989A.pdf], The Truth about Power Consumption in PIC® MCUs with
XLP Technology vs. TI’s MSP430</ref><ref name="PIC_XLP">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30009941F.pdf], nanoWatt XLP eXtreme Low Power PIC® Microcontrollers</ref> 35 μA/MHz || align="center" | -
| align="center" | X 100 nA Sleep<ref name="TI_Power1">[http://www.ti.com/lit/wp/slay015/slay015.pdf], Texas Instruments: Ultra-Low Power Comparison: MSP430 vs. Microchip XLP</ref><ref name="TI_Power2">[http://www.ti.com/ww/mx/multimedia/webcasts/Aspectos_Generales_MSP430.pdf], Texas Instruments: Meet MSP430</ref> 100 μA/MHz
| align="center" | -
|-
| Multithreading, RTOS, Schedulern
| align="center" | X
| align="center" | - <ref name="AVR_RTOS1">[http://www.freertos.org/a00098.html], Atmel AVR freeRTOS port</ref><ref name="AVR_RTOS2">[http://www.femtoos.org/], Femto OS: RTOS for small MCU's like AVR</ref>
| align="center" | - <ref name="PIC_RTOS2">[http://www.freertos.org/a00097.html], Microchip PICmicro (PIC18) freeRTOS Port</ref> <ref name="PIC_RTOS3">[http://www.pumpkininc.com/], Salvo RTOS</ref>|| align="center" | X<ref name="PIC_RTOS">[http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en531543&redirects=rtos], 3rd Party RTOS selection guide</ref> || align="center" | X<ref name="PIC_RTOS" />
| align="center" | X <ref name="TI_RTOS">[http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_Real_Time_Operating_Systems_Overview], TI Wiki: MSP430 Real Time Operating Systems Overview</ref>
| align="center" | -
|-
| Besonders große, speicherintensive Programme z.B. Grafiken, Fonts
| align="center" | bis 2MB Flash bis 256kB SRAM <ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
| align="center" | bis 128kB Flash bis 4kB SRAM || bis 2MB Flash bis 98kB SRAM || bis 2MB Flash bis 512kB SRAM
| align="center" | bis 512KB Flash bis 66kB SRAM
| align="center" | bis 256kB Flash bis 16kB SRAM
|-
| Sehr viel PWM mit komplexem Timing
| align="center" | X
| align="center" | AT90Spwm
| align="center" | - || align="center" | X || align="center" | X
| align="center" | O
| align="center" | -
|-
| Deutschsprachige Community
| align="center" | O
| align="center" | X
| align="center" | X <ref name="SPRUT">[http://www.sprut.de/], sprut.de</ref> || align="center" | - || align="center" | -
| align="center" | -
| align="center" | X
|-
| Anzahl möglicher HW-Breakpoints
| align="center" | 4 bis 6
| align="center" | 2
| align="center" | 1 bis 5 <ref name="PIC_HWBP">[http://www.microchip.com/stellent/groups/SiteComm_sg/documents/DeviceDoc/en556761.pdf], PIC Hardware Breakpoints (Seite 6)</ref> || align="center" | 1 bis 10 <ref name="PIC_HWBP"/> || align="center" | 6<ref name="PIC_HWBP"/>
| align="center" | 2
| align="center" | 2
|}
* X = ja
* O = Teilweise, Einschränkungen
* - = nicht empfohlen
Nur um nicht zu verwirren, auch wenn Teile "nicht empfohlen" sind, heißt dass nicht dass es mit dem Prozessor nicht geht, vielmehr dass es mehr Aufwand ist das zu realisieren oder mehr Einschränkungen hat.
Viele Eigenschaften weisen nur bestimmte Modelle einer Mikrocontrollerfamilie auf. Der Wechsel innerhalb einer Familie gestaltet sich jedoch oft einfach (z.B. innerhalb [[STM32]] oder innerhalb PIC24).

Die Spalte [[STM32]] zeigt die Prozessorfamilie von STM32F0xx bis STM32F4xx mit einem Cortex-M0 oder M3/M4 Kern. Die technischen Daten sind ähnlich anderer Hersteller die auch einen Cortex-Mx Kern verbauen wie z.B. NXP, Freescale, Atmel, TI, Toshiba, usw. Jedoch bietet ST mit dem [[STM32]] am meisten Flexibilität an Gehäuse-Variationen und ist privat recht leicht beschaffbar. Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST<ref name="STM32Ueb">[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169], Übersicht aller verfügbaren [[STM32]] µC von ST</ref>.

Die Spalte PIC zeigt die Eigenschaften der 8-Bit PIC18 (vergleichbar mit [[AVR]]), 16-Bit [[PIC24]]/[[dsPIC]] (vergleichbar mit [[MSP430]]) und 32-Bit [[PIC32]] (vergleichbar mit [[STM32]]). Ein Wechsel des Mikrocontrollers innerhalb der Familien ist Codetechnisch problemlos möglich. <ref name="PIC_codeswitch">[http://www.elektor.nl/Uploads/Files/PIC24FIntro_5f082806.pdf], Microchip: Introduction to the 16-bit PIC24F Microcontroller Family</ref> Hardwaretechnisch sind verschiedene Modelle gleicher Familie zudem auch meist Pin-Kompatibel <ref name="PIC_PinCompatibility">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/00148m.pdf], Microchip: 2007 Product Selector Guide (Seite 114 ff.)</ref> sodass ohne Design-Änderung zwischen verschiedenen Modellen gewechselt werden kann.
Ein Wechsel zwischen den Familien ist Architekturbedingt aufwendiger, vor allem von 8-Bit auf 16/32-Bit. <ref name="PIC_8to16Migration">[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39764a.pdf], Microchip: PIC18F to PIC24F Migration: An Overview</ref> Aufgrund gleichbleibender IDE (Mplab) sowie gleichbleibenden Libraries bei Verwendung einer Hochsprache (C) jedoch vor allem zwischen 16-Bit und 32-Bit ohne weitere Probleme möglich <ref name="PIC_16to32Migration">[http://www.embedded.com/design/mcus-processors-and-socs/4007683/Practical-migration-from-8-16-to-32-bit-PIC], Artikel: Practical migration from 8-/16- to 32-bit PIC</ref>.
 Ein PIC10/12/16 ist für den Einstieg nicht empfohlen, da diese Architekturbedingt viele Einschränkungen haben, die eher hinderlich für das Lernen sind.
<references />

= Unwichtige Randbedingungen =

Oftmals werden fälschlicherweise Argumente für oder gegen eine µC-Familie ausgesprochen, die in der Praxis '''zum Einstieg''' (bei konkreten Anwendungen kann das anders aussehen) eher unwichtig sind.

* Spannungsversorgung 3,3V / 5V
* 8 (z.B. [[AVR]]), 16 (z.B. [[MSP430]]) oder 32 (z.B. [[STM32]]) Bit
* Prozessorkern Cortex-M0/M3/M4, MIPS, ARM7/9/..., AVR-RISC, PIC-RISC, 8051, ...
* Interrupt System mit mehr oder weniger Features
* Programmiersprache (Assembler, Basic, C, C++, Pascal)
* Programmierumgebung - ist ohnehin Geschmackssache
* Assembler verstehen (Sollte nur theoretisch verstanden werden, ein Programm sollte in einer Hochsprache geschrieben sein)
* DIL Gehäuse - steckbretttauglich ([[STM32]]-Prozessoren gibt es auch fertig gelötet auf einem steckbretttauglichen Board)
* Programmieradapter
* zu 90% reicht doch ein kleiner Prozessor ([[AVR]]/PIC) - und für die restlichen kann man immer noch einen großen nehmen. Warum also nicht gleich einen großen nehmen?

= Kosten =

Grobe Abschätzung was das alles denn kosten wird. Hier sind nur einige Beispiele gezeigt (Einzelpreise bei Bezugsquellen in Deutschland).

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Board || [[STM32]] || [[AVR]] || PIC18/24/32 || [[MSP430]] || Arduino
|-
| Demo-Board
| align="center" | <ref name="STM32F4DISCOVERY">[http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419], ST STM32F4DISCOVERY Demoboard</ref> 9..20€ (incl. Programmieradapter und Debugger)
| align="center" | 5..500€, z.B. Arduino || align="center"| <ref name="PICDEMOBOARD">[http://www.microchipdirect.com/ProductDetails.aspx?Catalog=BuyMicrochip&Category=Starter%20Kits&mid=1&lmid=610], Microchip Demoborad</ref> durchschnittlich 18€ .. 50€]
| align="center" | <ref name="MSP430DEMOBOARD">[http://www.ti.com/tool/msp-exp430fr5739], MSP430 Demoborad</ref> ~35€
| align="center" | 20€
|-
| Steckbrettaugliches Board
| align="center" | s.o. oder <ref name="STM32F405Board">[http://re.reworld.eu/de/produkte/s64dil-405/index.htm], S64DIL-405 mit STM32F405</ref>S64DIL-405 30€
| align="center" | DIP IC
| align="center" | DIP IC
| align="center" | ??
| align="center" | ab ca. 4€ (Pro Mini)
|-
| Einzelchip (Einzelstückpreise)
| align="center"| 2..15€ nur SMD (TSSOP..LQFP..BGA)
| align="center"|0,6–5€ SMD + DIP
| align="center"|1-15€ SMD + DIP
| align="center"|??
| align="center"|siehe AVR
|-
| Programmieradapter
| align="center" |
| align="center" | ab 4€
| align="center" |
| align="center" |
| align="center" |
|-
| Programmieradapter mit Debugger
| align="center" | s.o. oder z.B <ref name="JLINKEDU">[http://www.segger.com/j-link-edu.html], Segger J-LINK EDU</ref> Segger J-LINK EDU 50€ (sehr schnell und unterstützt viele Prozessoren)
| align="center" | <ref name="AVRDragon">[http://www.atmel.com/tools/AVRDRAGON.aspx], Atmel AVR Dragon</ref> AVR Dragon 40€ <ref name="AVRMKII">[http://www.atmel.com/tools/AVRJTAGICEMKII.aspx], Atmel AVR JTAGICE mkII</ref> AVR JTAGICE mkII 350€
| align="center" | <ref name="PICKIT3">[http://www.microchipdirect.com/ProductSearch.aspx?keywords=PG164130], Microchip PICkit 3</ref> PICkit 3 30€
| align="center" | z.B. Dragon 50€
| align="center" | 20€ (Man muss DebugWire aktivieren)
|}

Das Demo-Board sollte ein Board sein, nicht zu teuer, um die ersten Erfahrungen zu sammeln. Wenn einem der Prozessor gefällt, so kann man später immer noch mit einem zweiten Demo-Board, z.B. mit Display aufrüsten.

Wenn man gerne mit einem Steckbrett sich die Schaltung zusammen stecken möchte, so kann man entweder die benötigten Drähte am Demo-Board anlöten oder bei z.B. [[AVR]]/[[PIC]] Prozessoren gibt es Ausführungen im DIL Gehäuse, die direkt steckbar sind.

Ein Programmieradapter sollte unbedingt auch einen Debugger beinhalten. Denn für den Start ist es ungemein hilfreich zu sehen was im Prozessor gerade geschieht. Die JTAG-Adapter für einen [[STM32]] Prozessor sind alle Debugger-Tauglich. Für einen [[AVR]] oder [[PIC]] Prozessor gibt es auch oft reine Programmer (oft Selbstbau-Lösungen über die serielle oder parallele Schnittstelle) welche den Mikrocontroller nur beschreiben können. Sinvoller sind hingegen Debugger (bspw. PIC Kit 3 <ref name="PICKIT3">[http://www.microchipdirect.com/ProductSearch.aspx?keywords=PG164130], Microchip PICkit 3</ref> kompatibel zu allen PIC Mikrocontrollern), die die Ausführung eines Mikrocontrollers anhalten können um die aktuelle Position im Programmcode, Variableninhalt, Register, ... auszulesen bzw. zur Laufzeit zu ändern.

Der für den [[STM32]] empfohlene Segger J-LINK EDU ist zwar nicht der günstigste (z.B. auf einem STM32F4DISCOVERY Borad ist ein ST-LINK/V2 mit drauf, den man für andere [[STM32]] nutzen kann) aber eines der besten, mit sehr guten Software-Tools und nutzbar für alle Prozessoren mit ARM-Kern (ARM7/9/11/... Cortex-Mx der Hersteller Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST, Toshiba, ... unter Windows, Linux und MAC). Niemals am Werkzeug sparen und man hat viel mehr Freude bei der Arbeit.

Der "Arduino" ist kein eigenständiger Prozessor, sondern ein fertiges Board mit einer "Arduino" Programmierumgebung (und einem AVR Prozessor), extra geschaffen für Einsteiger. Allerdings ist da der Lerneffekt viel geringer da man den Prozessor mit der Arduino-Software programmiert und nicht direkt die Register.

Ein [[PIC16]] ist ein älterer 8-Bit Mikrocontroller, der durch die [[PIC18]] Reihe abgelöst wurde. Werden komplexere Anforderungen in Zukunft an den Mikrocontroller gestellt (Audio, Grafik), so sollte zu den moderneren [[PIC24]] bzw. [[dsPIC]] (16-Bit) oder gar zu [[PIC32]] (32-Bit MIPS Prozessor) gegriffen werden, wobei letzterer von der Performance vergleichbar mit den [[STM32]] ARM-basierten Mikrocontrollern ist.
<references />

= Programmierumgebungen=

Bei den Programmierumgebungen gibt es zu allen Prozessorfamilien kostenlose und Leistungsfähige Software

{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#d0d0ff"
! Betriebssystem || [[STM32]] || [[AVR]] || PIC || [[MSP430]] || Arduino
|-
| Windows
| align="center"|[http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox]
| align="center"|Atmel-Studio
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|arduino 1.0.5
|-
| Linux
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|??
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|??
|-
| MacOS
| align="center"|[http://eclipse.org/downloads/ Eclipse IDE for C/C++ Developers]
| align="center"|??
| align="center"|[http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] (IDE inklusive compiler)
| align="center"|??
| align="center"|??
|}

natürlich gibt es noch viele weitere (für [[STM32]] siehe [[STM32#Programmierung]]), es sollte jedoch nur die jeweils einfachste kostenlose (und ohne Codebegrenzung) für den ersten Einstieg gezeigt werden.

* [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] Anleitung wie man innerhalb einer Stunde die LED eines Nagel neuen STM32F4DISCOVERY Boards zum blinken bekommt, Artikel: [[STM32 CooCox Installation]]. Diese Anleitung ist eine Schritt-Für-Schritt Anleitung um den aller ersten Start zu vereinfachen.
* Mit [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox] können sehr viele Prozessoren mit Cortex-M0, M3 und M4 Kern programmiert werden. Unter anderem der Firmen Atmel, Energy Micro, Freescale, Holtek, TI, NXP, Nuvoton, ST und Toshiba. Somit hat man eine Entwicklungsumgebung und ist damit nicht an einen Hersteller der µC gebunden.
* Mit [http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ MPLAB X] können alle Prozessoren von Microchip (z.B. PIC18, PIC24, PIC32, dsPIC) programmiert werden.

= Dokumentation=

Bevor man sich für einen Prozessor entscheidet sollte man unbedingt deren Dokumentation mal zumindest überfliegen und auch deren Errata's lesen. Nicht dass man eine Anwendung erstellen möchte und stellt hinterher fest, dass genau dieser Teil so buggy ist das er nicht genutzt werden kann.

Beim [[STM32]] hat die Dokumentation doch recht viele Seiten, viel mehr als bei einem [[AVR]] oder PIC, dabei ist vieles eher knapp beschrieben. Der Aufbau der [[STM32]] Dokumentation ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Struktur_der_Dokumentation: hier] beschrieben.

Für die [[STM32]], [[AVR]] und [[PIC]] Mikrocontroller gibt es zudem viele, auch deutschsprachige Einsteigerhilfestellungen und Tutorials.

Bei den PICs gibt es zu jedem Mikrocontroller ein Datenblatt. Bei den Familien 10F, 12F, 16F und 18F wird in diesem Datenblatt jeweils der ganze Controller incl. seiner Peripherie ausführlich beschrieben. Bei den 16 & 32 Bit Familien (PIC24F und aufwärts) gibt es hingegen zu jedem Controller ein Kurzdatenblatt das die genauen Leistungsmerkmale sowie die wichtigsten Informationen für den alltäglichen Gebrauch enthält. Da bestimmte Peripherie (bspw. I2C, SPI, ... ) aber sehr komplex ist und innerhalb einer Familie (PIC24/dSPic/32) sich identisch verhält, gibt es bei diesen Familien zu jeder Familie die sogenannten Family-Datasheets, welche alle Module im Detail beschreiben.

Parallel zur Dokumentation sollte man sich auch die Demo-Beispiele der Hersteller anschauen, dann wird vieles gleich verständlicher.

Eine Übersicht über die Funktionen gibt es im Artikel: [[STM32]]

= Die Arbeit mit dem [[STM32]]=

Zu erst einmal SOOO groß sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Prozessoren nicht. Alle haben Ein-/Ausgänge und um mittels einem Port-Pin eine LED ansteuern zu können muss bei jedem Prozessor der Pin erst einmal parametriert werden, egal ob das jetzt ein [[STM32]] oder ein [[AVR]] oder ein [[MSP430]] ist. Nur hat man bei einem [[STM32]] doch einige Funktionen mehr, z.B. zuschaltbarer Pull-Up oder Pull-Down Widerstand und spezielle Setz-Rücksetzregister, die andere Prozessoren nicht haben, jedoch das Programmieren vereinfachen.
Der Haupt-Unterschied zu den anderen Prozessoren ist, dass der [[STM32]] so viele Peripherie-Module beherbergt, dass man die einzeln immer mit einem Clock aktivieren muss, denn damit lässt sich viel Strom sparen.

Und mal ganz ehrlich die Diskussion welcher µc einfacher zu konfigurieren ist, ist doch absoluter Unsinn. Der Weg ist immer der Gleiche:
*1. Blick ins Datenblatt welche Register für diese Funktion benötigt werden.
*2. Werte ermitteln die in die Register eingetragen werden.
*3. Werte ins Register schreiben. Da machte es GAR KEINEN UNTERSCHIED ob es ein [[AVR]], 8051/2, [[ARM]],...... ist.

Stimmt schon es gibt Unterschiede. Die Register haben anderen Namen, andere Adressen, andere Bitbedeutungen,...
Aber es steht doch alles im Datenblatt. Und ob ich jetzt einen [[AVR]] oder einen [[ARM]] das erste mal vor mir liegen hab. Ich brauch in allen Fällen die oben beschriebenen Schritte.

Das Interruptsystem ist bei einem [[STM32]] zusätzlich priorisiert, damit kann man festlegen welcher Interrupt vorrangig bearbeitet wird. Die Prioritätenvergabe ist auch kein Hexenwerk.

Zu allen Prozessoren liefern die jeweiligen Hersteller umfangreiche Demo-Codes und Libraries mit. Meist sind alle in C geschrieben, daher sollte auch die Programmiersprache C verwendet werden. Vor allem auch wenn man berufliche Absichten verfolgt.

Und wenn man einen [[STM32]] kann, dann ist ein Umstieg auf einen LPC17xx (NXP) oder andere Hersteller überhaupt kein Problem (*), denn die bieten ebenfalls Prozessoren mit Cortex-M3 Kern und man kann diese mit der gleichen Programmierumgebung programmieren. Somit ist man nicht zwingend Herstellerabhängig. (* jeder Hersteller verbaut seine eigene Peripherie, die andere Funktionalitäten haben.)

Mit einem [[STM32]] kann man als Hobby-Baster und Professionell nahezu alle Anwendungen realisieren. Der hat genügend RAM und FLASH Speicher und auch genügend Geschwindigkeit. Viele Gehäuse-Varianten um kleine bis hin zu größere Geräte zu erstellen. Viele Schnittstellen, sind im Artikel [[STM32]] beschrieben.

Für den Einstig gibt es diverse, auch deutschsprachige, Tutorials im Netz. Eine Übersicht ist [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials hier auf der STM32 Seite]. (Beispiel: [http://diller-technologies.de/stm32_wide.html STM32 Tutorial in Deutsch von Diller Technologies])
 Wobei dazugesagt werden muss dass diese meist auf die Standard ST-Libs aufbauen. Diese Libs vereinfachen zum einen das Ansteuern/die Benutzung der Peripheriefunktion zum anderen muss man diese erst mal kennen lernen. Vereinfacht wird das da ALLE [http://www.st.com/stonline/stappl/productcatalog/app?page=partNumberSearchPage&levelid=SS1577&parentid=1743&resourcetype=SW ST-Demo-Codebeispiele] ebenfalls auf diesen Lib's basieren und somit wird der Wechsel innerhalb des [[STM32]] deutlich vereinfacht.
 STM32F4xx Library von ST: [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901# "STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library"] incl. Dokumentation und Demo-Projekte zu allen CPU Funktionen.

Der einzige Nachteil beim [[STM32]]: man muss etwas mehr lesen, da eine Peripherie doch viel mehr Funktionalität hat (sofern man das Modul überhaupt benötigt). Ansonsten kenne ich nicht wirklich einen Grund warum man als Neueinsteiger keinen [[STM32]] nehmen sollte.

= Programmiersprachen =
* Wie bei vielen anderen Controllern wird beim [[STM32]] auch hauptsächlich C und C++ verwendet. Kennen sollte man die Programmiersprache C schon, wenn man davon noch keine Ahnung hat dann sollte man erst mal mittels einem Tutorial auf einem PC ein Konsoleprogramm schreiben, sodass man es einigermaßen kennen lernt. Hier im Forum gibt es ebenfalls Artikel dazu. Zielt man auf die (spätere) Anwendung in der Industrie, sollte aufgrund der Verbreitung auf jeden Fall C (oder C++) gewählt werden; außerdem sind die meisten verfügbaren Libraries in C geschrieben.
* Assembler sollte man nur grob verstehen, Details wie ein Befehl arbeitet ist unwichtig. Selbst wenn man die Zyklen für einen Funktionsaufruf wissen will, so bietet der [[STM32]] (Cortex-M3) einen Cycle-Counter den man auslesen kann; durch die komplexere Pipeline und Cache-Effekte sind die Laufzeiten allerdings nicht genau vorhersehbar. Wird zyklengenause Timing benötigt, sollten Timer verwendet werden - davon hat der [[STM32]] genug.

Der 32bit-Adressraum, der RAM, Flash, I/O-Register vereinheitlicht ansprechen kann (im Gegensatz zu z.B. AVR) ist ideal für eine Verwendung durch Hochsprachen; bei Pointern muss keine zusätzliche Information verwaltet werden, in welche Art Speicher sie zeigen. Die Adresse gibt dies eindeutig an (es gibt nur '''eine''' Adresse 42, und nicht 2 wie z.B. beim AVR (Flash, RAM & I/O)) und die Hardware spricht automatisch den richtigen Speicher an. Die Möglichkeiten zur Offset-Adressierung, der Barrel-Shifter, Divsions-Einheit, die FPU (bei STM32F4), Interrupt-Modell etc. begünstigen ebenfalls die Erzeugung effizienteren Codes. Außerdem haben die [[STM32]] einfach mehr "rohe Leistung", d.h. mehr Flash/RAM-Speicher und höhere Taktfrequenzen. 
 
'''Folgerung''': Die Programmierung in Hochsprachen ist '''bequemer als bei 8-Bittern''', denn man muss sich einfach weniger Gedanken machen, ob der Compiler ein Programm nun effizent umsetzen kann (kann man natürlich trotzdem machen, um noch mehr Leistung "herauszuquetschen", wenn man will).

= Weitere Randbedingungen für die Entscheidung=

Der wichtige Punkt, der oftmals auch vergessen wird: die Beschaffbarkeit. Wenn jemand einen Renesas M16C oder Fujitsu empfiehlt, dann sucht man erst mal und findet nur wenige vereinzelte die man privat kaufen kann.

Oder auch die Unterstützung im Internet - ist bei einigen Exoten spärlich. Dieses Forum bietet die beste Hilfe für [[AVR]], PIC, [[MSP430]] und [[STM32]].

Andere Prozessoren sind schon sehr alt, bzw. nicht mehr modern da deren Peripherie zum Teil doch recht eingeschränkte Funktionalität bietet. z.B. viele 8051 Typen oder PIC16 (oder auch dsPIC30). Die mögen für Mini-Anwenungen gut sein, aber wer will den schon gerne sich extra für eine Kleinanwendung mit einem kleinen µC auseinandersetzen, wenn er schon einen [[STM32]] kennt, mit dem er alles machen kann (und sich bereits gute Funktionen geschrieben hat)?

Daher mein Resümee: wer nicht gerade auf den Kopf gefallen ist, der kann getrost mit einem [[STM32]] starten. Ein [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419?s_searchtype=keyword STM32F4DISCOVERY] Board kostet nur ca. 20 EUR - und mehr muss für den ersten Start nicht investiert werden - wenn es doch zu komplex sein sollte gibt es hier im Forum auch viel Hilfe. Jedenfalls sind diese 20 EUR wirklich keine große Investition.
 Wer berufliche Absichten verflogt, sollte zu einem späteren Zeitpunk sich unbedingt auch mit einem zweiten, anderen Prozessor beschäftigen um so die nötigen Erfahrungen zu gewinnen.

= Übersicht CPU Funktionalitäten=

In diesem Abschnitt ist kurz gezeigt welche Möglichkeiten die CPUs bei den oben empfohlenen Einsteigerboards haben

=== STM32F407 - vom STM32F4DISCOVERY Board ===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:STM32F407.png|mini|x400px]]
| [[Datei:stm32f4_discovery2.png|mini|x400px]]
|-
| [http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN11/PF252140?s_searchtype=partnumber Blockdiagramm STM32F407]
| [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419 STM32F4DISCOVERY Demoborad]
|}

Es sind sehr viele Peripheriemodule im µC implementiert. Jedes einzelne Peripherie-Modul (z.B. Ethernet, USB, CAN, Timer, AD-Wandler, usw.) kann aktiviert werden indem der Clock freigeschaltet ist. So lange der Clock nicht aktiviert wurde verhält sich das Modul so als ob es nicht vorhanden wäre und beeinträchtigt in keinster Weise die Bearbeitung vom Prozessor. Somit lässt sich der Stromverbrauch senken.

Eine ganze Auflistung der Einzelmodule steht im Artikel: [[STM32]] und [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 auf der Homepage von ST]

=== [[AVR]] (Arduino)===

Details können im Artikel [[AVR]] gelesen werden.

=== PIC18===

<Wird noch von einem Fanboy nachgetragen>

=== PIC24===

<Wird noch von einem Fanboy nachgetragen>

=== PIC32===

<Wird noch von einem Fanboy nachgetragen>

=== MSP430 - vom MSP-EXP430FR5739 Experimentier-Board===

{| class="wikitable"
|-
| [[Datei:MSP430FR5739.gif|mini|x350px]]
| [[Datei:MSP-EXP430FR5739.jpg|mini|x350px]]
|-
| Blockdiagramm MSP430FR5739
| MSP-EXP430FR5739 Demoboard
|}

= Weblinks, Foren, Communities, Tutorials =
* [[STM32]] Hauptartikel, [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32#Weblinks.2C_Foren.2C_Communities.2C_Tutorials dortige Linksammlung]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/319328 Diskussion zum Artikel]
* [[STM32 CooCox Installation]]
* [[STM32 Eclipse Installation]]

<references/>
[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:STM32]]
[[Kategorie:Mikrocontroller]]

Diskussion:STM32 für Einsteiger

2013-12-31T13:21:44Z

109.91.131.69:

= Speicher... =
RAM und I/O liegen bei den AVR im gleichen Adressbereich. --[[Benutzer:Haku|Haku]] ([[Benutzer Diskussion:Haku|Diskussion]]) 17:45, 30. Dez. 2013 (CET)

:Das ist wohl richtig. Sogar der Registersatz (32 Register à 8 Bit) liegt dort. --[[Benutzer:M-w|M-w]] ([[Benutzer Diskussion:M-w|Diskussion]]) 23:20, 30. Dez. 2013 (CET)

= Programm/Arbeitsspeicher =
Man sollte auch fairerweise unterscheiden zwischen 8Bit und größeren. Wenn man beim PIC z.B. hinschreibt, dass er 2MB Programmspeicher hat, dann sollte man erwähnen, dass es dann kein 8-Bit-PIC mehr ist. Denn die AVR32 können auch mehr als 256k... --[[Benutzer:Haku|Haku]] ([[Benutzer Diskussion:Haku|Diskussion]]) 09:15, 31. Dez. 2013 (CET)

= PIC?? =
Warum sind da jetzt ganze Passagen über die Details der PIC's drin? Ist das nicht ein Artikel über STM32? Einen Artikel über PIC gibt es schon...