La série STM32H7 est une référence dans le monde des microcontrôleurs. Reconnue pour ses hautes performances, elle est très appréciée des développeurs.
Ces microcontrôleurs sont conçus par STMicroelectronics, un leader de l’industrie des semi-conducteurs. Ils offrent des vitesses de traitement impressionnantes et des fonctionnalités avancées.
Les cartes de développement STM32H7 sont idéales pour les projets nécessitant des performances en temps réel et une puissance de calcul élevée. Elles conviennent à une large gamme d’applications.
Que vous soyez ingénieur ou amateur, les cartes STM32H7 vous offrent les outils nécessaires. Elles sont polyvalentes et s’adaptent à diverses exigences de projets.
Ce guide explore en détail la série STM32H7. De ses fonctionnalités à sa programmation, vous apprendrez tout ce dont vous avez besoin pour débuter.
Qu'est-ce que la série de microcontrôleurs STM32H7 ?
La série STM32H7 s’impose comme un choix de premier ordre pour les microcontrôleurs hautes performances. Ces puces offrent des capacités de traitement impressionnantes, ce qui en fait une solution idéale pour les tâches exigeantes.
Dotés d’un cœur ARM Cortex-M7, ils peuvent atteindre des vitesses allant jusqu’à 480 MHz. Cela les rend idéaux pour les applications exigeant une puissance de calcul et une efficacité élevées.
Les principales caractéristiques de la série STM32H7 sont les suivantes :
- Jusqu’à 2 Mo de mémoire Flash et 1 Mo de mémoire RA
- Options de connectivité avancées telles que Ethernet, USB et CAN
- Prise en charge de FreeRTOS et d’autres systèmes d’exploitation temps réel
Ces microcontrôleurs répondent à divers besoins, notamment l’automatisation industrielle, l’électronique grand public et les systèmes automobiles. Leur conception robuste garantit une fiabilité à long terme, essentielle dans de nombreux secteurs.
Grâce à leurs fonctionnalités de sécurité robustes, les microcontrôleurs STM32H7 garantissent l’intégrité et la sécurité des données. Des caractéristiques telles que le chiffrement matériel et le démarrage sécurisé les rendent adaptés aux applications sensibles.
En résumé, la série STM32H7 offre polyvalence, performance et fiabilité. Elle constitue un excellent choix pour les développeurs souhaitant concevoir des systèmes embarqués efficaces et sécurisés.
Cartes de développement STM32H7 populaires
La série STM32H7 propose une variété de cartes de développement, chacune répondant à des exigences de projet spécifiques. Disponibles en différents formats et configurations, ces cartes s’adaptent à de nombreuses applications.
Carte Nucleo STM32H743ZI
La carte Nucleo STM32H743ZI est une option intéressante. Appréciée des développeurs pour sa conception intuitive et sa large compatibilité avec les périphériques, elle est idéale pour les projets de commande de moteurs et d’automatisation industrielle. Sa compatibilité avec l’écosystème Arduino renforce sa flexibilité pour le prototypage.
Kit de découverte STM32H750B-DK
La carte STM32H750B-DK Discovery est également très répandue. Conçue pour les applications nécessitant des graphismes avancés et des interfaces tactiles, elle est dotée d’un écran LCD, ce qui la rend idéale pour les interfaces homme-machine (IHM).
Kit de découverte STM32H7S78-DK
Le kit STM32H7S78-DK Discovery se distingue comme une plateforme performante pour les applications exigeantes. Doté de capacités graphiques avancées et d’un écran haute résolution, il est idéal pour développer des interfaces utilisateur sophistiquées et des expériences multimédias riches. Ce kit offre également une connectivité étendue et un ensemble complet de périphériques, ce qui le rend extrêmement polyvalent pour les projets embarqués exigeants nécessitant à la fois puissance de traitement et affichage avancé.
Comparaison détaillée entre STM32H7 et ESP32
Lors du choix d’un microcontrôleur, il est essentiel de comparer le STM32H7 et l’ESP32. Chacun possède des atouts uniques et répond à des besoins différents.
Le STM32H7 se distingue par sa puissance de traitement exceptionnelle. Cadencé jusqu’à 480 MHz, il est parfaitement adapté aux calculs intensifs. À l’inverse, l’ESP32 offre une puissance de traitement plus modérée, mais intègre le Wi-Fi et le Bluetooth, ce qui en fait un choix populaire pour l’Internet des objets (IoT).
Les développeurs choisissent souvent le STM32H7 pour sa prise en charge étendue des périphériques et des interfaces. Il est idéal pour les applications nécessitant plusieurs protocoles de communication tels que I2C, SPI et UART. En revanche, l’ESP32 excelle en matière de connectivité sans fil. Son Wi-Fi robuste et
Les fonctionnalités Bluetooth sont adaptées aux appareils intelligents et à la domotique.
Voici un comparatif rapide des fonctionnalités :
STM32H7
CPU: Arm Cortex-M7 (Single or Dual Core, up to 600 MHz)
RAM: Up to 1.4 MB SRAM, plus other RAM
Flash Memory: Up to 2 MB embedded Flash
Connectivity: Ethernet, USB, SPI, I2C, UART, CAN, etc.
Peripherals: ADC, DAC, Timers, PWM, RNG, LCD Controller, etc.
Power Consumption: As low as 32 µA in Stop mode, total current consumption as low as 4µA
Main Applications: High-performance industrial control, graphical interfaces, real-time processing, complex embedded systems
Ecosystem: Extensive STM32 ecosystem, including STM32CubeMX, HAL libraries, etc.
Price: Typically higher
ESP32
CPU: Xtensa LX6 Dual-Core (up to 240 MHz)
RAM: 520 KB SRAM
Flash Memory: 448 KB ROM (built-in), external Flash expandable
Connectivity: Wi-Fi (802.11 b/g/n), Bluetooth (v4.2 BR/EDR & BLE), SPI, I2S, I2C, UART, SD/SDIO, etc.
Peripherals: ADC, DAC, Touch Sensors, PWM, IR Remote, Pulse Counter, etc.
Power Consumption: Deep sleep current 5 µA
Main Applications: Internet of Things (IoT), wireless communication, smart home, low-power applications
Ecosystem: ESP-IDF, Arduino IDE, MicroPython, etc.
Price: Typically lower
Summary:
The **STM32H7** series are high-performance microcontrollers designed for applications requiring significant processing power, rich peripherals, and real-time capabilities, such as advanced industrial control, graphical user interfaces, and complex embedded systems. They generally feature more memory and higher clock frequencies.
The **ESP32** series, on the other hand, is a microcontroller with integrated Wi-Fi and Bluetooth, making it ideal for Internet of Things (IoT) applications, wireless communication, and scenarios requiring low-power connectivity. Its strengths lie in its wireless connectivity features and more accessible price point.
The choice between these microcontrollers depends on your specific project needs, including performance requirements, power budget, connectivity demands, and cost considerations.
Premiers pas avec la programmation STM32H7
Se plonger dans la programmation des microcontrôleurs STM32H7 peut être à la fois passionnant et gratifiant. Cette série offre une puissance de traitement élevée, ce qui en fait un choix privilégié pour les applications complexes. Comprendre comment programmer ces microcontrôleurs est essentiel pour exploiter pleinement leur potentiel.
STM32CubeIDE est l’environnement de développement principal pour la programmation STM32H7. Il offre une suite intégrée d’outils pour le codage, le débogage et le déploiement d’applications. Cet EDI prend en charge plusieurs langages de programmation, dont C et C++, afin de répondre aux préférences de différents développeurs.
La microcontrôleur STM32H7 prend en charge plusieurs systèmes d’exploitation temps réel (RTOS), dont FreeRTOS. Un RTOS permet aux développeurs de créer des applications avec une synchronisation précise, essentielle pour les systèmes temps réel. L’intégration d’un RTOS peut améliorer considérablement les performances de vos projets STM32H7.
Pour commencer, suivez ces étapes :
- Installez STM32CubeIDE : Téléchargez et configurez l’IDE.
- Configurer la chaîne d’outils : configurez les compilateurs et les plugins nécessaires.
- Apprenez les bases : explorez l’interface et les fonctionnalités de STM32CubeIDE.
- Exemples de projets : Commencez par les modèles fournis pour comprendre le flux de travail.
- Explorez les bibliothèques : utilisez les bibliothèques intermédiaires et périphériques.
Exemple de programmation : faire clignoter une LED
Dans ce tutoriel, vous apprendrez à configurer un projet simple pour faire clignoter une LED. Ce « Hello World » fondamental de la programmation embarquée vous familiarisera avec le contrôle des E/S (entrées/sorties à usage général), l’environnement de développement STM32CubeIDE et les étapes essentielles de la configuration, du codage, de la compilation et du flashage de votre carte STM32H7.
À la fin de ce guide, vous aurez réussi à faire clignoter une LED sur votre carte de développement, jetant ainsi les bases de projets plus complexes.
Configuration matérielle requise
Avant de commencer, assurez-vous de disposer du matériel suivant :
- Carte de développement STM32H7:
- Tout kit de découverte STM32H7 (par exemple, STM32H750B-DK, STM32H7S78-DK)
- Ou une carte STM32H7 Nucleo (par exemple, STM32H743ZI Nucleo)
- (La plupart de ces cartes possèdent au moins une LED programmable par l’utilisateur, généralement connectée à une broche GPIO comme PC13, PB0, PB1 ou PE1)
- Câble USB Type-A vers Micro-B/Type-C: Pour alimenter la carte et la connecter à votre ordinateur pour la programmation/le débogage.
- Ordinateur personnel: Fonctionne sous Windows, macOS ou Linux.
Configuration logicielle requise
Vous devrez installer les logiciels suivants sur votre ordinateur :
- STM32CubeIDEIl s’agit de l’environnement de développement intégré officiel de STMicroelectronics, qui comprend le compilateur GCC, le débogueur et l’outil de configuration graphique STM32CubeMX. Il est gratuit et fortement recommandé.
- Télécharger depuis : https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeide.html
Tutoriel étape par étape
Partie 1 : Configuration du projet STM32CubeIDE
Lancer STM32CubeIDE : Ouvrez l’application. Si c’est votre première utilisation, elle vous demandera peut-être de choisir un emplacement pour votre espace de travail. Sélectionnez un répertoire approprié.
- Créer un nouveau projet STM32 :
Allez à Fichier > Nouveau > Projet STM32.
Une fois le sélecteur de cible STM32 initialisé, vous pouvez spécifier votre microcontrôleur STM32H7 exact dans la fenêtre « Sélection de la cible ».
Vous pouvez utiliser la barre de recherche « Référence ». Par exemple :
- Si vous avez un STM32H743ZI Nucléo, taper
STM32H743ZI. - Si vous avez un STM32H750B-DK, taper
STM32H750VB. - Si vous avez un STM32H7S78-DK, taper
STM32H7S78.
- Si vous avez un STM32H743ZI Nucléo, taper
Sélectionnez votre appareil dans la liste et cliquez Suivant.
- Nom et paramètres du projet :
- Nom du projet : Saisissez un nom descriptif, par exemple :
H7_LED_Clignotement. - Type de projet ciblé : Quitter comme
Vide. - Cliquez
Finition. - Si le système vous invite à initialiser tous les périphériques avec leur mode par défaut, cliquez sur
Oui. Cela ouvrira l’interface de configuration STM32CubeMX.
- Nom du projet : Saisissez un nom descriptif, par exemple :
Partie 2 : Configuration de STM32CubeMX (dans STM32CubeIDE)
Une fois le projet créé, le .ioc Le fichier (fichier de configuration STM32CubeMX) s’ouvrira. C’est ici que vous configurerez graphiquement votre microcontrôleur.
Brochage et configuration :
Identifier la broche de la LED : Consultez le manuel d’utilisation de votre carte de développement pour identifier la broche GPIO à laquelle la LED utilisateur intégrée est connectée. Les broches courantes incluent :
PC13(pour les cartes Nucleo-144),PB0,PB1, ouPE1.Configurer la broche GPIO :
Trouvez la broche identifiée sur le schéma de la puce ou dans la « vue de brochage » (par exemple,
PC13).clic gauche sur l’épingle et sélectionnez
Sortie GPIO. La broche deviendra verte, indiquant qu’elle est configurée en sortie.Facultatif – Étiquette utilisateur : Il est conseillé d’étiqueter vos épingles. Vous pouvez cliquer avec le bouton droit sur l’épingle et sélectionner
Saisir le libellé de l'utilisateur. TaperLED intégrée(ou un nom descriptif similaire).
- Configurer les paramètres GPIO :
- Dans l’onglet « Binage et configuration », développez
Noyau système > GPIO. - Trouvez la ligne correspondant à la broche LED configurée (par exemple,
PC13). - Dans la colonne « Niveau de sortie GPIO », définissez-le sur
Faible. (Nous voulons que la LED soit initialement éteinte). - Assurez-vous que le « mode GPIO » est activé.
Poussée/traction de sortie. - Laissez les autres paramètres (Pull-up/Pull-down, vitesse de sortie maximale) par défaut pour cet exemple de base.
- Dans l’onglet « Binage et configuration », développez
- Configurer les paramètres GPIO :
- Noyau du système -> Configuration SYS :
- Dans l’onglet « Binage et configuration », développez
Noyau du système > SYS. - Sous « Configuration », définissez le
Débogueroption àFil série. Ceci est crucial pour le débogage et le flashage.
- Dans l’onglet « Binage et configuration », développez
- Configuration de l’horloge :
- Allez à
Configuration de l'horlogelanguette. - Pour un simple clignotement de LED, les paramètres d’horloge par défaut générés par CubeIDE sont généralement suffisants. Aucune modification n’est généralement nécessaire, sauf si vous avez besoin de fréquences d’horloge très spécifiques.
- Allez à
- Gestion de projet et génération de code :
- Allez à
Chef de projetlanguette. - Vérifiez le
Nom du projetetChaîne d'outils/IDE(devrait êtreSTM32CubeIDE). - Générer du code : Cliquez sur
Générer du codebouton (l’icône d’engrenage ouProjet > Générer du code). - Si un message vous invite à enregistrer les modifications, cliquez
Oui. - Cette action générera tout le code d’initialisation nécessaire à votre projet en fonction de votre configuration CubeMX.
- Allez à
Partie 3 : Implémentation du code
Maintenant que la structure de base du projet et les configurations périphériques sont en place, nous allons écrire la logique de clignotement proprement dite.
Naviguer vers
main.c:Dans le panneau Explorateur de projets (à gauche de STM32CubeIDE), accédez à :
H7_LED_Clignotement(nom de votre projet)> Noyau > Source > main.cDouble-cliquez
main.cpour l’ouvrir dans l’éditeur.
Localisez le
tant que(1)Boucle:Défilez vers le bas dans
main.cjusqu’à ce que vous trouviez le/* DÉBUT DU CODE UTILISATEUR 3 */et/* CODE UTILISATEUR FIN 3 */commentaires dans letant que(1)boucle. C’est ici que vous ajouterez le code de votre application.
Ajouter une logique de clignotement :
À l’intérieur de
tant que(1)Dans la boucle, ajoutez les deux lignes de code suivantes :
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_GPIO_TogglePin(Onboard_LED_GPIO_Port, Onboard_LED_Pin); // Toggle the LED state
HAL_Delay(500); // Wait for 500 milliseconds (0.5 seconds)
/* USER CODE END 3 */
Explication du code :
HAL_GPIO_TogglePin()Il s’agit d’une fonction de la bibliothèque HAL (couche d’abstraction matérielle) de STM32Cube. Elle permet de basculer l’état de la broche GPIO spécifiée de haut à bas, ou inversement.Port GPIO_LED_intégré: Il s’agit d’une macro générée automatiquement par CubeMX, représentant le port GPIO (par exemple,GPIOCsi votre LED est sur PC13).Broche LED intégrée: Il s’agit d’une macro générée automatiquement par CubeMX, représentant le numéro de broche spécifique (par exemple,Broche GPIO_13si votre LED est sur PC13).
HAL_Délai(500)Cette fonction HAL crée un délai de blocage d’une durée spécifiée en millisecondes. Ici, elle suspend l’exécution pendant 500 ms (une demi-seconde).
Partie 4 : Compiler, flasher et vérifier
Enfin, compilons votre code, chargeons-le sur la carte et regardons la LED clignoter !
Connectez votre carte :
Branchez une extrémité de votre câble USB dans le port USB approprié de votre carte de développement STM32H7 (généralement étiqueté « USB ST-LINK » ou « USB USER »).
Branchez l’autre extrémité à un port USB de votre ordinateur. Votre ordinateur devrait reconnaître la carte.
Construire le projet :
Allez à
Projet > Projet de constructionou cliquez sur l’icône en forme de marteau dans la barre d’outils.Consultez la console pour vérifier la présence d’erreurs ou d’avertissements. Une compilation réussie affichera « Compilation terminée » et n’indiquera aucune erreur.
Téléversez le programme sur la carte :
Allez à
Exécuter > Déboguerou cliquez sur l’icône de débogage (un bug vert).STM32CubeIDE configurera automatiquement les paramètres du débogueur (ST-LINK).
Cliquez
D'ACCORDouChangersi l’on vous invite à passer à la perspective de débogage.Le programme sera compilé (s’il ne l’a pas déjà été), téléchargé dans la mémoire flash de votre carte STM32H7, et le débogueur démarrera.
Observez le clignotement de la LED :
Une fois le flashage terminé et le programme lancé, vous devriez voir la LED utilisateur de votre carte de développement STM32H7 clignoter à un intervalle d’une demi-seconde.
Quitter le débogage :
Pour arrêter le débogueur et laisser le programme s’exécuter librement, cliquez sur le bouton carré rouge « Terminer » dans la perspective Débogage, puis sur le bouton « Exécuter » (lecture verte). Vous pouvez également débrancher puis rebrancher le câble USB (le programme est déjà chargé en mémoire flash).
Pour revenir à la perspective C/C++, cliquez
Fenêtre > Perspective > Ouvrir la perspective > C/C++.
Partie 5 : Conclusion et prochaines étapes
Félicitations ! Vous avez mené à bien votre premier projet de programmation embarquée STM32H7. Vous avez appris à :
Créez un nouveau projet dans STM32CubeIDE.
Configurez les broches GPIO à l’aide de STM32CubeMX.
Écrire du code C de base en utilisant les fonctions HAL.
Compilez, flashez et exécutez votre programme sur la carte STM32H7.
Prochaines étapes :
Expérimentez avec le délai : Changez le
Délai HAL()valeur permettant de faire clignoter la LED plus rapidement ou plus lentement.Contrôle de plusieurs LED : Configurez une autre broche GPIO en sortie et faites clignoter plusieurs LED simultanément ou en séquence.
Entrée par bouton : Configurez une broche GPIO comme entrée pour lire l’état d’un bouton utilisateur et contrôler la LED en fonction des pressions sur ce bouton.
Explorez davantage de périphériques : Envisagez d’utiliser l’UART pour la communication série, les temporisateurs pour une synchronisation précise ou l’ADC pour les mesures analogiques.
La programmation STM32H7 bénéficie des nombreuses bibliothèques et intergiciels fournis par STMicroelectronics. Ces ressources simplifient l’ajout de fonctionnalités complexes à vos applications. Grâce à une communauté active et une documentation détaillée, la prise en main de la programmation STM32H7 est simple et accessible.
Outils et logiciels essentiels pour le développement STM32H7
Le développement sur STM32H7 nécessite un ensemble d’outils et de logiciels essentiels. Ces ressources garantissent un flux de travail efficace et une gestion de projet complète. Le choix des outils appropriés améliore considérablement le processus de développement.
La première étape consiste à choisir un environnement de développement intégré (IDE) compatible. STM32CubeIDE est idéal pour la programmation STM32H7. Il intègre de nombreuses fonctions et offre des capacités de codage, de compilation et de débogage sur une seule plateforme. Ce confort d’utilisation est inégalé pour les développeurs.
En plus de STM32CubeIDE, pensez à utiliser STM32CubeMX. Cet outil graphique simplifie la configuration des paramètres du microcontrôleur. Il permet une gestion aisée des périphériques et de la configuration des broches, rationalisant ainsi la phase de configuration de votre projet.
Voici une liste des outils essentiels pour le développement STM32H7 :
- STM32CubeIDE : Environnement de développement complet.
- STM32CubeMX : Simplifie la configuration des périphériques.
- Outils de débogage/programmation : ST-LINK/V2 pour le débogage sur puce.
- Bibliothèques et intergiciels : Améliorent les fonctionnalités des applications.
ST-LINK/V2 est essentiel pour le débogage et la programmation en circuit. Il permet aux développeurs de connecter facilement leurs cartes de développement STM32H7 à des ordinateurs, offrant ainsi une visibilité et un contrôle précis lors du dépannage. L’utilisation de ces outils garantit un développement STM32H7 à la fois efficace et agréable.
Conclusion
La série STM32H7 offre des performances et une polyvalence exceptionnelles. C’est un choix judicieux pour les projets exigeant une puissance de traitement robuste et un contrôle précis. Grâce à ses nombreuses fonctionnalités, elle répond aux besoins de divers secteurs et applications.
Avant de choisir le STM32H7, évaluez les exigences spécifiques de votre projet. Prenez en compte des facteurs tels que la vitesse de traitement, la connectivité et le budget. Si les hautes performances et les fonctionnalités avancées sont primordiales, le STM32H7 répondra probablement parfaitement à vos besoins.
