¿Cómo programar STM32?

Si eres un apasionado de la programación y estás interesado en aprender a programar STM32, ¡has llegado al lugar indicado! En este artículo te enseñaremos todo lo que necesitas saber para empezar a programar los microcontroladores de la familia STM32 de manera sencilla y eficiente. Ya sea que estés familiarizado con la programación en general o simplemente quieras adentrarte en el mundo de los microcontroladores, aquí encontrarás toda la información necesaria para convertirte en un experto en la programación de STM32. ¡No pierdas esta oportunidad y comienza tu aventura en el fascinante mundo de la programación STM32!

¿Estás buscando llevar tus habilidades de ingeniería al siguiente nivel? La programación de microcontroladores STM32 puede ser una experiencia emocionante y gratificante, pero también puede parecer un poco intimidante. No te preocupes; Hemos recopilado algunos antecedentes esenciales sobre la programación de STM32 que lo prepararán para tener éxito en este campo de especialización. En esta publicación de blog, le brindaremos todas las herramientas y la información necesarias para comprender cómo programar estos versátiles microcontroladores para que pueda aprovechar al máximo sus muchas funciones. ¡Con nuestra ayuda, ingresar al mundo de la codificación está a solo unos clics de distancia!

Contenido

¿Qué es STM32?

STMicroelectronics ofrece una gama de microcontroladores de 32 bits conocido como STM32. Está basado en la arquitectura ARM Cortex-M e incluye una variedad de periféricos, tamaños de memoria e interfaces de comunicación. La familia de microcontroladores STM32 ofrece a los desarrolladores una amplia variedad de opciones para diseñar aplicaciones integradas, incluido el control avanzado en tiempo real y soluciones de bajo consumo y bajo costo.

El lenguaje de programación utilizado para los microcontroladores STM32 puede ser C o C++. Con las herramientas y los conocimientos adecuados, es fácil comenzar a programar su dispositivo STM32. En este artículo, proporcionaremos una descripción general de cómo programar dispositivos STM32 utilizando la plataforma Arduino IDE. [1]

¿Cómo programar STM32?

Beneficios>

Los microcontroladores STM32 pueden ofrecer numerosas ventajas sobre otras soluciones de microcontroladores. En particular, son muy adecuados para aplicaciones integradas debido a su bajo consumo de energía y su pequeño tamaño. Los chips STM32 también tienen una amplia gama de características como:

  • Capacidades informáticas de alto rendimiento, que permiten tiempos de respuesta rápidos;
  • Opciones de conectividad avanzadas, como compatibilidad con Bluetooth, Wi-Fi, USB y Ethernet;
  • Capacidad para usar sistemas operativos en tiempo real (RTOS), que ofrecen un rendimiento multitarea confiable;
  • Una gran selección de entradas/salidas (I/O) para sensores y dispositivos;
  • Funciones de seguridad integradas, incluidos protocolos de encriptación y autenticación; y
  • Configuraciones de memoria flexibles, que permiten el almacenamiento de grandes cantidades de datos.

La combinación de estas características hace que los microcontroladores STM32 sean ideales para una amplia gama de aplicaciones, que incluyen: domótica, robótica, dispositivos médicos, tecnología portátil, sistemas de control industrial y sistemas de automoción. Además de ser fácil de programar con las herramientas de desarrollo existentes, los chips STM32 también brindan opciones de código abierto que permiten a los desarrolladores crear soluciones personalizadas. Con la potencia y la flexibilidad que ofrecen los microcontroladores STM32, no es de extrañar que se estén volviendo cada vez más populares entre ingenieros y aficionados por igual.

Mediante el uso de un microcontrolador STM32, puede desarrollar rápidamente potentes aplicaciones integradas sin sacrificar el rendimiento o la eficiencia energética, lo que permite que su proyecto se destaque entre la multitud.

Con las herramientas de programación adecuadas, puede desarrollar rápida y fácilmente sus propias soluciones personalizadas para cualquier aplicación integrada. Ya sea que esté creando un sistema de automatización del hogar o construyendo un nuevo brazo robótico, los microcontroladores STM32 brindan una plataforma excelente para trabajar. Entonces, si está buscando una solución poderosa pero asequible para su aplicación integrada, ¡considere usar microcontroladores STM32!

¿Qué necesito para programar el STM32?

1. Documentación

Deberá tener acceso a la hoja de datos de STM32. Está disponible en el sitio web de STMicroelectronics.

2. Idioma

Necesitarás saber un lenguaje de programación como C o C++, ya que estos son los lenguajes más utilizados para los microcontroladores STM32. [2]

¿Cómo programar STM32?

3.>

Para programar el STM32, también necesitará hardware como una placa de desarrollo o un programador ST-Link. Estos están disponibles de varios proveedores.

4. Entorno de desarrollo de software (IDE)

Necesitarás un Entorno de desarrollo integrado (IDE) como IAR Embedded Workbench, Keil MDK o SW4STM32 (System Workbench para STM32). Cada uno de estos IDE tiene diferentes características y capacidades que debe tener en cuenta al seleccionar el adecuado para su proyecto.

5. Conductores

Es posible que deba instalar controladores de dispositivos para comunicarse con su hardware a través de un puerto USB. La mayoría de los dispositivos vienen con controladores precargados o instrucciones sobre cómo descargarlos desde el sitio web del fabricante.

6.Firmware

Una vez que haya instalado la configuración del hardware y los controladores, deberá instalar el firmware específico para su dispositivo. Esto se puede hacer a través del IDE o descargándolo directamente del sitio web del fabricante.

Desarrollo de la primera aplicación

Una vez completada la configuración, el siguiente paso es desarrollar la primera aplicación para STM32. La mejor manera de aprender este proceso es siguiendo algunos tutoriales o ejemplos de fuentes confiables en línea. Una de las habilidades más importantes que se necesitan para programar STM32 es el conocimiento del lenguaje de programación C.

Una vez que se sienta cómodo con C, puede pasar a crear un proyecto usando Software Cubemx. Con Cubemx, los usuarios pueden generar código rápidamente y configurar sus periféricos mediante interfaces gráficas de usuario (GUI). Después de generar el código, los usuarios deben compilarlo para poder flashearlo en su microcontrolador. [3]

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Construyendo y Flasheando el Código

Una vez que haya creado el código, el siguiente paso es compilarlo y actualizarlo. Para este proceso, necesitará un entorno de desarrollo integrado (IDE), como Banco de trabajo del sistema para STM32 o Eclipse con un complemento para STM32. Luego debe compilar su código en el IDE y generar un archivo .hex que se puede usar para actualizar su microcontrolador. Después de configurar las conexiones entre el microcontrolador y su computadora, puede usar una herramienta de depuración como STLink Utility o OpenOCD para enviar el código a su dispositivo. Una vez completado, ¡puede probar su programa!

Para asegurarse de que todo funcione correctamente durante la programación, es importante leer toda la documentación que viene con placas específicas, ya que pueden tener diferentes asignaciones de pines u otras configuraciones de hardware que deben tenerse en cuenta. Por último, tenga en cuenta que el proceso de programación puede llevar algo de tiempo y paciencia, por lo que es importante seguir cada paso con cuidado y verificar dos veces su código antes de enviarlo.

Sistema de interrupción

El sistema de interrupción de los microcontroladores STM32 se basa en el Núcleo del procesador Arm Cortex-M. Permite que los programas se interrumpan y suspendan la ejecución para responder rápidamente a eventos externos, como la pulsación de un botón o la expiración del temporizador. Cuando ocurre una interrupción, el procesador cambia su flujo de programa para ejecutar un fragmento de código asociado con ese evento de interrupción antes de reanudar la operación normal.

Las interrupciones son administradas por el NVIC (controlador de interrupción vectorial anidado). El NVIC proporciona priorización controlada por software para todas las interrupciones conectadas a él. Esto significa que puede priorizar ciertos tipos de interrupciones sobre otras para que los eventos más importantes se atiendan primero. Además, cada fuente de interrupción tiene su propia entrada en la tabla de vectores que contiene su propia dirección de código y prioridad.

Cuando ocurre una interrupción, el programa comienza a ejecutarse en la dirección establecida en la entrada de la tabla de vectores asociada con ese evento de interrupción. Esto permite que diferentes tipos de interrupciones tengan sus propias funciones de manejo dedicadas. Una vez completada la función del controlador, el procesador reanuda el funcionamiento normal desde donde lo dejó antes de que ocurriera la interrupción. [4]

Controlador Extendido de Interrupciones y Eventos (EXTI)

Es una característica del microcontrolador STM32 que se puede utilizar para programar eventos de interrupción. Le permite asignar una señal externa o periféricos internos como fuentes de interrupciones, y luego configurar la forma en que el procesador debe manejar esas interrupciones. Al usar EXTI, puede crear interacciones complejas entre diferentes componentes, como cuando se presiona un botón determinado, un motor determinado comenzará a funcionar.

La programación EXTI en STM32 consta de dos pasos principales: configurar la fuente del disparador (p. ej., pin externo) y configurar controladores de interrupción para varios eventos. El paso de configuración generalmente implica escribir registros específicos ubicados en el mapa de memoria del dispositivo con algunos datos que definen cómo debe comportarse el sistema cuando ocurre un evento en particular. Para definir los controladores, puede usar una función especial llamada rutina de servicio de interrupción (ISR). Los ISR generalmente están escritos en lenguaje ensamblador e instruyen al microcontrolador sobre cómo reaccionar cuando se cumple una determinada condición.

La programación EXTI permite muchas posibilidades, como detectar cambios en el entorno y reaccionar a las entradas del usuario de forma rápida y fiable. Como es una herramienta poderosa, es importante comprender su uso correctamente para garantizar un rendimiento óptimo del sistema. Además de eso, EXTI también agrega flexibilidad y robustez a las aplicaciones, ya que puede cambiar fácilmente la configuración si sucede algo inesperado. Al usar EXTI, sus aplicaciones serán más confiables y funcionarán mejor en general.

¿Cómo programar STM32?

Interrupción externa y mapeo GPIO

Al programar un microcontrolador STM32, deberá asignar sus pines GPIO a interrupciones externas para activar ciertos eventos. El mapeo de interrupciones externas se realiza a través del NVIC (Controlador de interrupciones vectoriales anidadas), que le permite programar un pin determinado para generar una interrupción cuando se cumple una condición particular. Los detalles de cómo funciona este proceso pueden variar según el modelo y la arquitectura específicos del microcontrolador, pero normalmente los pasos principales son los siguientes:

  1. Comience configurando la frecuencia de reloj de su sistema y habilite la puerta de reloj necesaria para el puerto GPIO de interés.
  2. A continuación, configure el pin que desea utilizar como entrada de interrupción externa configurando su modo y función con las funciones de registro o manipulación de bits.
  3. Configure la interrupción externa para el pin estableciendo su nivel de prioridad y habilitándolo en NVIC.
  4. Finalmente, debe escribir su propio código de controlador de interrupciones y vincularlo al vector de interrupción externo en el archivo de inicio de su programa.

Comprender cómo programar los pines GPIO de STM32 como interrupciones externas es un paso importante hacia el desarrollo de sistemas integrados eficientes y confiables en estos microcontroladores. Con unos simples pasos, puede configurar fácilmente su sistema para que ciertos eventos puedan desencadenar una respuesta del microcontrolador, lo que le permite crear aplicaciones integradas más sofisticadas. [5]

Consejos para programar microcontroladores STM32

  1. Asegúrese de tener la configuración correcta del entorno de desarrollo antes de comenzar. Deberá obtener una placa STM32, una cadena de herramientas compatible y software como STM32CubeIDE o System Workbench para STM32.
  2. Familiarícese con el diagrama de pines de su modelo de placa específico para saber qué pines están disponibles para ciertas tareas. De esa manera, no perderá el tiempo tratando de conectar componentes en los lugares equivocados más adelante.
  3. Lea toda la documentación asociada con su lenguaje de programación y entorno de desarrollo antes de intentar programar cualquier código en su placa. Esto le ayudará a asegurarse de que entiende cómo funciona todo y que todo está configurado correctamente.
  4. Aproveche los recursos en línea disponibles para la programación STM32, como foros de usuarios y tutoriales. Muchas personas han pasado por el mismo proceso por el que usted está pasando ahora, por lo que es posible que puedan ofrecerle consejos útiles o incluso brindarle soluciones a los problemas que tiene.
  5. Antes de intentar algo más complejo, intente practicar algún código básico en su placa usando luces LED u otros componentes conectados a través de pines GPIO. Esto lo ayudará a familiarizarse con el funcionamiento de los microcontroladores y comprender los conceptos básicos antes de sumergirse en proyectos más complicados.
  6. Una vez que comprenda mejor los principios de programación y la arquitectura del microcontrolador, comience a experimentar con aplicaciones más avanzadas, como el registro de datos y el control de motores. Esto te ayudará a sacar más provecho de tu placa y convertirte en un mejor programador.
  7. Finalmente, ¡no tengas miedo de pedir ayuda si estás atascado! Hay muchas personas con conocimientos en la comunidad STM32 que estarán felices de responder cualquier pregunta que pueda tener y ofrecer consejos sobre las mejores prácticas. [6]

¿Cómo programar STM32?

Pros>

Ventajas de la programación STM32:

  • La familia STM32 se basa en la arquitectura central ARM, que proporciona un alto nivel de rendimiento y bajo consumo de energía en comparación con otros microcontroladores.
  • También ofrece una amplia gama de periféricos como ADC, SPI, I2C y USART para una fácil conectividad con diferentes dispositivos externos.
  • El entorno de desarrollo de software que ofrece STM32 permite un proceso de desarrollo rápido y fácil con componentes de arrastrar y soltar desde bibliotecas.
  • Es compatible con varios entornos de desarrollo integrado (IDE) como System Workbench, Keil MDK-ARM, IAR Embedded Workbench, etc., lo que permite a los usuarios elegir el IDE que mejor se adapte a sus necesidades.

Contras de la programación STM32:

  • Tiene una curva de aprendizaje empinada, ya que la arquitectura es compleja y los usuarios deben comprender cómo funciona para poder programar de manera efectiva.
  • La depuración puede ser difícil si el código se vuelve grande, ya que es difícil rastrear los errores debido a la falta de herramientas de depuración.
  • El entorno de desarrollo que ofrece STM32 requiere que los usuarios instalen controladores adicionales para ciertos componentes como Ethernet o Bluetooth, lo que puede llevar mucho tiempo.
  • Los periféricos disponibles son limitados en comparación con otras familias de microcontroladores. Esto limita la elección al seleccionar dispositivos para una aplicación en particular.

En general, la programación STM32 es una excelente opción para aquellos que buscan microcontroladores de alto rendimiento y bajo consumo de energía que tienen una amplia gama de periféricos. La arquitectura puede ser compleja pero con un poco de esfuerzo y dedicación, los usuarios pueden programar STM32 de manera eficiente. Sin embargo, es importante tener en cuenta las desventajas mencionadas anteriormente al seleccionar componentes para una aplicación.

¿STM32 es fácil?

La respuesta a esta pregunta es generalmente sí, programar microcontroladores STM32 es relativamente fácil. El principal desafío puede ser comprender la arquitectura de hardware subyacente y las diversas herramientas de software disponibles para el desarrollo.

¿Cómo programar STM32?

Para>Entorno de Desarrollo Integrado (IDE). Esto le permitirá escribir y depurar código sin tener que usar herramientas de línea de comandos o configurar manualmente su propia cadena de herramientas. Los IDE populares para desarrollar microcontroladores STM32 incluyen Banco de trabajo del sistema para STM32 (SW4STM32) y TrueStudio.

Una vez que haya configurado su IDE, ¡es hora de comenzar a escribir código! Para los novatos, el IDE de Arduino es un excelente lugar para comenzar. Proporciona muchas de las funciones y bibliotecas básicas que se necesitan para programar estos microcontroladores. Sin embargo, a medida que adquiera más experiencia, es posible que desee pasar a otros lenguajes de programación como C/C++ o Python. [7]

Preguntas más frecuentes

¿En qué idioma está programado STM32?

Los microcontroladores STM generalmente se programan en C o C ++, pero también se pueden usar otros lenguajes de programación como Python y Rust. Algunos modelos usan lenguaje ensamblador. El idioma exacto varía según el modelo de STM32 que se utilice.

¿Puedo programar un STM32 sin depurador?

Sí, puede programar un STM32 sin un depurador físico utilizando el entorno de desarrollo integrado (IDE) proporcionado por Atollic, Keil, IAR Systems o System Workbench para STM32. Cada IDE tendrá su propio conjunto de herramientas y tutoriales para ayudarlo a comenzar a crear y depurar código para su dispositivo.

¿Cuál es la mejor manera de aprender a programar un STM32?

La mejor manera de aprender a programar un STM32 es comenzar con la placa de desarrollo específica o la placa de evaluación que está utilizando. Después de configurar su placa, el siguiente paso suele ser descargar el IDE y consultar sus tutoriales para que pueda familiarizarse con la interfaz y las herramientas disponibles. Una vez que se sienta cómodo navegando a través del IDE, puede comenzar a escribir código y experimentar con diferentes comandos y funciones. Además, hay muchos recursos en línea disponibles, como artículos, libros, videos de YouTube y foros que pueden brindar información útil al programar un dispositivo STM32.

¿Existen herramientas gratuitas disponibles para programar un STM32?

Sí, hay varias herramientas gratuitas populares disponibles para programar un dispositivo STM32.

Atollic TrueSTUDIO para STM32 es un entorno de desarrollo integrado (IDE) gratuito que proporciona varias funciones, como un editor, un compilador y un depurador.

Además, System Workbench para STM32 Community Edition también proporciona un IDE gratuito con funciones similares. Finalmente, la biblioteca Cortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS) se puede utilizar para crear programas de software en cualquier microcontrolador basado en ARM Cortex.

¿Hay desafíos de programación disponibles específicamente para STM32?

Sí, hay varios desafíos de codificación disponibles específicamente para los microcontroladores STM32. Por ejemplo, el concurso de programación en C integrado de STMicroelectronics & Hackster ofrece desafíos que se centran en el desarrollo de código y aplicaciones utilizando los MCU integrados más recientes. Además, el Desafío de codificación STM32 brinda la oportunidad de competir y crear soluciones innovadoras utilizando microcontroladores STM32.

¿Hay algún proyecto de código abierto disponible para programar un STM32?

Sí, hay varios proyectos de código abierto disponibles relacionados con la programación de un dispositivo STM32. La popular plataforma de código abierto Arduino también es compatible con una amplia gama de placas STM32 y permite a los usuarios programarlas fácilmente utilizando su IDE. Además, ChibiOS es un sistema operativo en tiempo real de código abierto diseñado para microcontroladores basados ​​en ARM Cortex que se pueden usar en varios modelos STM32. Finalmente, la biblioteca libopencm3 brinda acceso a todos los periféricos en cualquier procesador ARM Cortex M con una API unificada para todos los microcontroladores de la serie Cortex M.

¿Puedo programar un STM32 usando una Raspberry Pi?

Sí, es posible programar un microcontrolador STM32 con una Raspberry Pi siempre que se cuente con el hardware y el software correctos. El STM32 debe conectarse a la Raspberry Pi con una conexión en serie (como UART o SPI) y luego programarse a través de los pines GPIO en la Raspberry Pi. Además, puede usar herramientas como OpenOCD y System Workbench para STM32 para crear programas para su dispositivo.

¿Puedo programar un STM32 sin un IDE?

Es posible programar un STM32 sin utilizar ningún entorno de desarrollo integrado (IDE). Esto se puede hacer usando un editor de texto para escribir código y luego compilándolo con un compilador como GNU Compiler Collection (GCC). Además, puede usar herramientas como OpenOCD y STM32CubeProgrammer para cargar sus programas compilados en el dispositivo.

¿STM32 es mejor que Arduino?

La decisión de qué plataforma usar depende en gran medida del proyecto y sus requisitos. Tanto STM32 como Arduino son plataformas poderosas para el desarrollo integrado, pero cada una tiene sus propias fortalezas y debilidades. En términos generales, los dispositivos STM32 tienden a ser más potentes que sus homólogos de Arduino, pero también requieren un poco más de experiencia en programación para su uso. Además, el costo de un dispositivo STM32 puede ser mayor que el de una placa Arduino.

Video útil: Tutorial de programación STM32 para hardware personalizado | SWD, PWM, USB, SPI

Conclusión

En conclusión, programar un STM32 puede ser un proceso complejo pero gratificante. Con el hardware y el software adecuados, puede aprovechar las potentes funciones del microcontrolador STM32 en sus diseños. Siguiendo estos pasos y aprovechando varios tutoriales y recursos disponibles en línea, puede programar un STM32 rápida y fácilmente. Si está buscando una excelente introducción a la programación de sistemas integrados con controladores STM32, entonces esta guía debería haberle brindado la información que necesita para comenzar. ¡Buena suerte!

Referencias

  1. https://wiki.st.com/stm32mcu/wiki/STM32StepByStep:Getting_started_with_STM32_:_STM32_step_by_step
  2. https://smartsolutions4home.com/how-to-program-stm32/
  3. https://www.st.com/en/desarrollo-herramientas/stm32-ides.html
  4. https://predictabledesigns.com/introduction-to-programming-stm32-arm-cortex-m-32-bit-microcontrollers/
  5. https://hackaday.com/2022/12/05/epic-guide-to-bare-metal-stm32-programming/
  6. https://reversepcb.com/programming-stm32-microcontrollers-a-step-by-step-guide/
  7. https://stm32-base.org/guides/getting-started.html

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