基於ARM Cortex-M4處理器的意法半導體STM32F4 Discovery系列板卡通常以多功能、高性能著稱，如果特別留心的話，還會發現ST推出的STM32F4系列板卡基本都有搭載自家各種傳感器，如已出現過的聲音傳感器、動作傳感器、加速度傳感器等，這樣，使得ST在推廣自家微控制器的同時又無形之中宣傳了其傳感器系列產品，這一方面得益於意法半導體豐富的產品線，另一方面，隨著可穿戴設備必然的發展趨勢，也顯示了ST對傳感器市場份額的渴求。
近日，愛板網拿到了意法半導體的又一款STM32F4 Discovery系列開發板，板卡基於強大的Cortex-M4內核的STM32F429微控制器，同時板載了一個曾在iphone4剛發布的時候，賈伯斯聲稱的非常神奇的玩意——三軸陀螺儀，一起去瞧瞧。
STM32F429I Discovery
ST簡潔的包裝早已樹立了Discovery系列的品牌形象，不用過多渲染，用過的朋友一眼便能知道這是誰家的產品，這次相較於以往不同的是板卡自帶了一個2.4 TFT LCD，支持圖形化輸出的板卡相信非常受用戶喜歡。
STM32F429I Discovery正面
STM32F429I Discovery背面
STM32F429I Discovery硬體原理框圖
STM32F429I Discovery板載資源：
4層板的STM32F429I Discovery開發板至少從外觀看來非常簡單，有別於之前STM32F4系列板卡，這次因為板卡正面自帶了一塊2.4寸的TFT LCD屏幕，整個開發板的布局大變樣了，微控制器被移到了背面，而正面是一貫的機械按鍵及非常方便的板載調試器ST-LINK。還可以通過跳帽切換ST-LINK對板載微控制器調試還是對外部意法半導體的微控制器系列進行調試，這算是一個額外的福利吧，用過的朋友一定非常喜歡這個人性化的功能，順便說一句，目前很火的MXCHIP智能硬體創新設計大賽提供的wifi模塊就可以用ST-LINK進行調試。
ST Discovery系列板卡的另一個重要特點莫過於引出的IO口，在STM32F429I Discovery開發板上我們同樣看到了兩排對稱的排針座，ST將微控制器未佔用的IO口都通過排針座引出，方面用戶後續對板卡、對微控制器的評估、DIY等操作，而且排針座還能兼容意法半導體的原型板，這算是ST專有的小型的生態圈。
推薦開發板
板卡背面除了微控制器外還有個特別的micro USB AB接口，支持USB2.0 OTG功能，可以在板卡上接上U盤滑鼠的從屬設備。縱觀板卡，我們不難發現，STM32F429I discovery板卡主要將與之前的F4系列板卡最大的不同功能點給體現出來了，如集成了LCD控制器、USB2.0 OTG等，而這些功能的實現都要歸功於這個全新的微控制器STM32F429ZIT6U。
STM32F429ZIT6U微控制器
STM32F4X9微控制器系統框圖
STM32F429ZIT6U微控制器特性：
相對於板卡上可見的為數不多的功能，不熟悉的朋友很容易忽略其核心微控制器的強大，而ST簡潔的板卡設計也真正把STM32F429ZIT6U微控制器給低調下去了，這就好比在拖拉機上裝了個寶馬的發動機，你不試一下，你怎知它的強大。
帶FPU的M4內核本身在微控制器領域有其獨特的市場，在處理浮點運算時能大大減小運算時間，如在FFT、音頻解碼、濾波運算操作時能大大縮短執行時間，這也是與不帶有DSP功能的微控制器最大的一點不同。而基於M4內核的STM32F429ZIT6U微控制器除了本身硬體夠硬外（基於M4內核，帶FPU），帶有的意法半導體獨特的ART加速器更可大大減小了CPU內核訪問Flash存儲器的時間，從而實現更高更快速的代碼執行效率，這倒與愛板網先前評測過的兆易的gFlash技術有異曲同工之處。
除了本身性能的強大外，STM32F429ZIT6U微控制器的功能也非常豐富，當然，僅從板卡上是無法體現出來的，這有些遺憾，而微控制器更多的功能我們可以通過上圖STM32F4X9微控制器系統框圖中看到，如攝像頭接口、串口、網口、CAN總線接口等，可以預想，在這顆功能俱全的MCU上，其應用的通用性非常強，小到簡單的人機互動界面、儀器儀錶盤顯示等應用，大到如工業控制等應用都可以實現。
而STM32F429I Discovery開發板除了強大的微控制器外，其搭載的自家研發的三軸陀螺儀可以說是板子的另一大特色，相信也是很多對傳感器感興趣的用戶最為關心的一個功能。
意法半導體三軸陀螺儀L3GD20
時下可穿戴設備的風潮可真火了各式各樣的傳感器，加之電子設備同樣對傳感器趨之若鶩，舉個最簡單的例子，如今即使是千元內的入門級手機，自帶的傳感器也不下5個，而在不久前拆解過的三星Galaxy 5則已經達到內置10多個傳感器的地步，本文我們不去考究這樣的做法到底有沒有意義，但是傳感器市場確實火了。而ST可算是傳感器市場最有競爭力之一的廠商，旗下的傳感器產品囊括了各個系列（見下圖）。
意法半導體傳感器產品系列
回頭再看STM32F429I Discovery開發板上自帶的三軸陀螺儀L3FD20，這是一種用於測量角速度和維持方向的設備，而其原理是基於角動量的守恆，在L3FD20內部集成傳感元件及IC接口，數據輸出是通過I2C或者SPI數字接口，通過片選信號可以實現在I2C與SPI接口之間切換，在這個開發板上三軸陀螺儀的數據是通過SPI接口實現輸出的，L3FD20為用戶提供了三個可選的不同的測速率±250/±500/ ±2000 dps（度每秒），除此之外，L3FD20內部還集成了溫度傳感器，同樣方便了用戶對溫度信息的採集。整個L3FD20採用了16pin-LGA封裝，4*4mm大小，非常適用於遊戲和虛擬實境的輸入設備，運動控制與MMI、機械及機器人等應用。
如果枯燥乏味的數據無法讓你你清晰的認識到三軸陀螺儀到底是個什麼玩意，那筆者推薦大家可以看看當初在iphone4發布會上賈伯斯親自演示的三軸陀螺儀的應用，通過旋轉抽離一個木塊堆成的長柱，很好的反應出三軸陀螺儀在實際中的應用。而恰巧的是，iphone4中的三軸陀螺儀採用的同樣是ST的方案，這在一方面反應出意法半導體傳感器的品質，另一方面也讓廣大電子發燒友看到了可以使用蘋果的設計方案，虛榮心大大滿足的同時，也讓我們看到了原來蘋果的東西也可以開源。
STM32F429I Discovery開發板上電
看完了整個STM32F429I Discovery開發板的硬體部分，我們接著上電啟動看看。板卡可以通過ST-LINK的miniUSB接口供電，因為開發板本身沒有附帶miniUSB線，需要自己準備一根，OK，直接上電。
插上miniUSB線的瞬間，紅色電源LED，以及紅色miniUSB通訊指示燈點亮，用戶LED3閃爍，LCD屏幕呈現載入狀態，不到2秒鐘的時間，進入了人性化的圖形界面（見下圖）。
STM32F429I Discovery開發板上電
在這個圖形界面穩定待機的狀態下，CPU的佔用率一直維持在2%，不算太高，我們可以從圖形界面瀏覽到的6個功能包括視頻、圖片、時鐘、遊戲、性能以及系統信息。筆者簡單試了下，發現在系統信息中標示的MCU主頻只有168MHz，這與產品宣傳時的180MHz有所不同，難道是通過軟體限頻了？
相信大家和筆者一樣都比較關心微控制器性能，板卡在自帶的系統下也安置了一個cpu 的Benchmark軟體，我們可以簡單的測試看看。
CPU Benchmark測試
看上圖，相信對STM32F426ZIT6U微控制器不是太了解的用戶有些不明所以了，63481000 Pixels/s的測試結果不是僅僅表明像素填充率嗎？這似乎反應GPU的水準，跟CPU關係不大？是否搞錯了？
明顯ST不會犯這麼低級的錯誤，也不會無的放矢。要解釋清楚這個問題這就要回到上面對於ST這款微控制器的介紹中了，其中一個已知的重要的功能是集成了LCD控制器以及ST的圖形專用 Chrom-ART 加速器， Chrom-ART 加速器可以自動處理填充、複製、混合圖形元素，包括像素格式轉換，當然，作為用戶，那就是迫切需要真實數據，那就是對比無Chrom-ART加速器的情況下，圖形運算速度將快兩倍，並且Chrom-ART加速器支持眾多的第三方圖形棧，比如通過STemWin，ST可以提供一個完全免費的包括嚮導及用戶界面的圖形解決方案，而此時點亮的屏幕就是最好的證明，而63481000 Pixels/s也反映了STM32F426ZIT6U微控制器對於圖像的處理水平，當然這不能跟PC機，跟手機相比，但是對比其他MCU，已經足夠傲視了。
在STM32F429I Discovery開發板的硬體介紹中，其中一個特別的功能就是集成了USB2.0 OTG，在這裡，我們也可以測試看看。首先需要自己準備一套micro-AB to USB Host接口的OTG線，將線插入板卡USB OTG口，插上U盤，可以看到在CPU佔用率的旁邊出現了U盤的識別符號，不過程序沒有入口進入U盤查看裡面的資料，但是如果U盤中有圖片則能在圖像瀏覽的應用下進行觀看，非常不錯（見下圖）
USB2.0 OTG功能
有點可惜的是並未找到可以播放的視頻文件，這點不能演示確實讓筆者有些抱歉，另外在多次測試的時候發現USB OTG時而可以，時而檢測不到的問題。出廠內置的系統基本就這麼點內容，現在我們再通過下載其他例程來體驗STM32F429I Discovery開發板的另外一些特點。
STM32F429I Discovery板卡支持的開發工具有好幾個，如，TrueSTUDIO、IAR、KEIL等，工程師只要選擇一個適用自己的就行了。筆者電腦就只裝了一個Keil，故基本所有可以使用此工具的板卡筆者都拿它來做範例，都快成勞動模範了。
意法半導體開發板的資料在官網很齊全，這點相信使用過ST板卡的用戶都一清二楚，筆者也不多贊了，省的被烙個打廣告嫌疑，下載官方提供的資料包，裡面有相應的各種例程。筆者之前重點介紹的三軸陀螺儀程序也在其中，廢話不多說，開源它，載入例程，配置Flash，編譯、下載。
三軸陀螺儀程序代碼
這個程序代碼相比賈伯斯演示的三軸陀螺應用就簡單多了（猜的），屏幕只顯示個箭頭，當把板子旋轉的時候，箭頭會指向旋轉的方向，還是很準確的，就是精度不好判斷，大家看看就好，不用太過較真（見下圖）。
三軸陀螺儀程序演示
小結
介紹了STM32F429I Discovery開發板軟硬體的基本情況，板卡自帶方便好用的ST-LINK、實用快捷的USB OTG2.0以及2.4寸LCD觸控螢幕等特點讓人過目不忘，讚不絕口；同時，功能豐富、性能強大的STM32F429ZIT6U微控制器未被佔用的IO口都通過排針引出，大大方便用戶後續對板卡、對微控制器的開發評估，再加意法半導體豐富的資料庫及STM32F429I Discovery開發板本身不到158RMB的價格是否能讓你怦然心動。
參考資料
原創申明：本文為愛板網原創，謝絕轉載！