意法半导体(ST)今年最新推出新款的STM32F767/769微控制器(MCU)，将STM32系列MCU的性能进行了进一步的提升。此前ST曾经推出几块144pin的Nucleo板，最近又推出了针对STM32F767微控制器的低成本评估工具NUCLEO-F767ZI开发板，这次评测栏目给大家来体验一下这款高性能评估板。
本次评测内容包括：
一、开箱
初次拿到NUCLEO-F767ZI开发板，整个风格和之前的Nucleo系列开发板一致，只是个头要大许多。
图1-1 NUCLEO-F767ZI开发板包装 NUCLEO-F767ZI是意法半导体ST公司推出的低成本Nucleo评估板，目前为止，Nucleo系列可分为Nucleo-32、Nucleo-64和Nucleo-144三种产品，其中Nucleo-32采用32引脚小封装的MCU，功能最为简单;Nucleo-64采用LQFP64封装的MCU，是最早推出的Nucleo开发板产品;而Nucleo-144采用LQFP144封装的MCU，最新推出、功能最强。至此，意法半导体ST公司共推出几十款Nucleo开发板，涵盖了STM32系列MCU的主要产品。而NUCLEO-F767ZI可谓是目前功能最强的一款Nucleo开发板，位于Nucleo系列开发板家族图谱的右上角!
图1-2 NUCLEO开发板家族
图1-3 NUCLEO开发板对比 上面这个图大家可以看到三款开发板的特点：左面最小的是Nucle-F031K6开发板，板载一颗32引脚的STM32F031K6微控制器，提供ST-LINK V2仿真调试器，1个用户LED，对外提供Arduino™ Nano扩展接口;中间是最早推出的Nucleo 64系列开发板Nucleo-F072RB，板载一颗64引脚的STM32F072RB微控制器，提供ST-LINK V2仿真调试器，1个用户LED和1个用户按键，对外提供Arduino™ Uno和ST Morpho接口;右面的是这次的Nucle-F767ZI，板载一颗144引脚的STM32F767ZI微控制器，提供ST-LINK V2仿真调试器，3个用户LED和1个用户按键，1个USB接口和1个以太网接口，对外提供ST Zio(兼容Arduino™ Uno Revision 3)和ST morpho接口。
图1-4 NUCLEO-F767ZI开发板正面
图1-5 NUCLEO-F767ZI开发板背面 NUCLEO-F767ZI开发板是Nucleo-144系列产品，像其他同类的Nucleo类似，具有如下功能特点：
- •板载LQFP144封装的STM32微控制器STM32F767ZI，基于新型Cortex-M7内核。
- •提供两种类型的扩展接口，ST Zio(同时提供兼容Arduino™ Uno Revision 3接口)和ST morpho(全扩展接口，将所有I/O引脚全部引出)。
- •支持ARM®mbed™。
- •板载ST-LINK / V2-1调试器/编程，可以实现虚拟COM端口、大容量存储器和调试端口。
- •灵活的电路板电源，可通过ST-LINK / V2-1 USB提供5V电源、ST Zio或ST morpho接口提供3.3V或5V或7-12V电源。
- •提供Micro-AB接口可实现USB功能(USB OTG或全速设备)。
- •支持IEEE-802.3-2002标准的以太网接口。
- •三个用户LED。
- •两个按钮：USER和RESET。
- •32.768 kHz LSE晶振。
- •支持完全免费HAL软件库并提供大量应用实例。
- •支持多种可供选择的集成开发环境(IDE)，包括IAR、MDK和MBED等。
NUCLEO-F767ZI开发板上出了板载了一颗LQFP-144封装的STM32F767ZI微控制器MCU外，这里也发现了相较于以前Nucleo-64系列开发板的一些变化：
(1)NUCLEO-F767ZI开发板最大的特点之一便是板载了USB接口和以太网接口，可使用户不需要外扩任何电路便可以进行USB开发和以太网开发，这也是Nucleo-144系列开发板相较于NUCLEO-64开发板的一大提升部分。
图1-6 NUCLEO-F767ZI开发板USB接口和以太网接口 (2)NUCLEO-F767ZI开发板的所有扩展接口的引脚名称都都被温馨的标在电路板的丝印上，这样就可以非常方便的查找引脚，不用为了找某个引脚而烦恼了!这一点非常值得赞一个。
图1-7 ST Zio接口
图1-8 ST morpho接口
(3)在不同的NUCLEO开发板为了实现公用相同的PCB底板而设置了很多锡桥跳线，在NUCLE-64开发板中，锡桥全部在开发板的底层，而在NUCLEO-F767ZI开发板中，顶层和底层电路板上都设置有锡桥，只不过顶层的锡桥全部以SBXX形式命名，而底层的锡桥全部以SB1XX形式命名，这一点刚刚拿到开发板的朋友要注意了，不了解估计不太好找对应的锡桥!
图1-9 正面锡桥
图1-10 背面锡桥 (4)NUCLEO-F767ZI开发板的ST-LINK/V2-1电路也有一些差别，比如Nucleo-64开发板使用了USB-B型接口，而Nucleo-F767ZI开发板的USB接口采用了更小尺寸的micro-B接口。同时在micro-B接口下面增加了一个USBLC6-2SC6芯片，可实现低容值的ESD保护器，极低的线路电容保证了信号的完整性实现消除ESD冲击影响。
图1-11 ST-LINK/V2-1部分变化 刚刚拿到NUCLEO-F767ZI开发板，板载例程当然不能错过，板载演示DEMO的上电可以见包装盒内的唯一说明页背面。
图1-12 NUCLEO-F767ZI开发板说明页 (1)要运行板载例程，需要确认NUCLEO-F767ZI开发板上跳线的位置：
- a.跳线PWR-EXT(JP1)确认断开
- b.电源选择跳线JP3确认U5V被选择短接
- c.跳线IDD(JP5)确认被短接
- d.CN4接口短接
(2)使用USB A到micro-B型USB线将开发板的CN1接口与电脑连接，既可以给开发板上电，可以看到开发板的电源指示灯绿色LED(LD6)点亮，同时ST-LINK指示灯LD4灯亮。
(3)同时系统开始运行程序：
- a.绿色用户LED1开始闪烁，频率2Hz，0.5秒的周期。
- b.按下蓝色用户按键1次，绿色用户LD1持续点亮，LD2(蓝色LED)闪烁，频率1Hz。
- c.按下蓝色用户按键2次，绿色用户LD1与LD2持续点亮，LD3(红色LED)闪烁，频率0.5Hz。
- d.按下蓝色用户按键3次，绿色用户LD1闪烁，频率2Hz，LD2和LD3点亮。
之后重复按下蓝色用户，按LD1、LD2、LD3的顺序，每次有一个LED闪烁，另外两个LED会持续点亮。
图1-13 NUCLEO-F767ZI开发板演示 二、认识
1、结构
NUCLEO-F767ZI开发板是意法半导体ST公司提供的基于LQFP-144封装的STM32微控制器STM32F767ZI的低成本评估板，在开发板结构设计上仍然遵循以前的Nucleo-64系列的风格，开发板分为上下两个区域，上面是ST-LINKV2，下面是STM32F767的最小系统和接口电路部分，而且ST-LINK部分可以很方便的从中间剪开来单独使用。
图2-1 NUCLEO-F767ZI开发板结构 关于NUCLEO-F767ZI开发板详细的资源结构可见Nucleo-144的用户手册的说明。
图2-2 NUCLEO-F767ZI开发板正面布局
图2-3 NUCLEO-F767ZI开发板背面布局 2、核心MCU
在NUCLEO-F767ZI开发板上配备了一颗高性能的微控制器STM32F767ZI，其内部结构可见下图。
图2-4 STM32F767ZI微控制器
图2-5 STM32F767ZI微控制器内部结构 STM32F767ZI处理器采用新型的Cortex-M7内核，具有如下特点：
- • 面向内核、外设和存储器互连的AXI和多AHB总线矩阵
- • 高达16 KB + 16KB I-cache和D-cache
- • 最大2 MB嵌入式闪存, 部分型号支持同时读写
- • 两个通用DMA控制器和用于以太网、高速USB OTG 接口和Chrom-ART图形加速器的三个专用DMA
- • 外设速度独立于CPU速度(双时钟支持)，使得系统时钟变化不影响外设工作
- • 外设资源丰富，例如带有SPDIF输出支持的两个串行音频接口(SAI)，带有SPDIF输入支持的三个I²S半双工传输，带有专用供电的两个USB OTG和双模QuadSPI Flash
- • 分散结构的大容量SRAM
- • 512 KB通用数据存储器，其中包括128 KB紧密耦合数据存储器(DTCM)，用于时间关键数据处理(栈、堆......)
- • 16 KB的紧密耦合指令存储器(ITCM)，用于时间关键程序
- • 4KB的备份SRAM，用于最低功耗模式下保存数据
目前为止，意法半导体ST公司共推出STM32F7系列微控制器58款，可分为4类:STM327x5、STM32F7x6、STM32F7x7和STM32F7x8/STM32F7x9，他们之间的区别可见下图，可以看到STM32F767和去年出的STM32F746相比，性能有不少的提升，比如一级缓存(L1 cache)由原来的4K+4K的升级为16K+16K，FPU浮点数运算单元也由单精度的升级为双精度的，FLASH和RAM也有所升级，更添加了JPEG硬件解码和用于Σ-Δ调制器的数字滤波器(DFSDM)等等，这些都为STM32F767微控制器在图形应用和音频媒体方面能够远超同类其它微控制器!
图2-6 STM32F7系列MCU 目前STM32F7x7系列MCU的产品线可分为下面几种。
图2-7 STM32F7x7系列MCU 在这里还有一点之特注意的是，新的STM32F7系列MCU虽然在性能上比之前的STM32F4系列有非常大的提升，但是Cortex-M7向不但下兼容Cortex-M4指令集，而且STM32F7系列与STM32F4系列引脚兼容，这样可以很方便用户的应用从STM32F4升级至STM32F7，从而获得更优异的用户体验!
3、接口
(1)NUCLEO-F767ZI开发板在很多设计方面都秉承了原来的Nucle-64的思路，大家可以很方便的使用。比如：
• 板载了ST-LINK/V2-1编程调试器，通过SWD接口与目标MCU直接连接，可对目标MCU进行编程和调试功能，同时可实现USB接口虚拟串口、USB接口存储器和USB电源管理等功能。ST-LINK/V2-1编程调试器不但能对板载的STM32F767ZI进行编程和调试，而且预留了外接的SWD接口，可以对其它STM32系列单片机进行编程调试。
• NUCLEO-F767ZI开发板提供两种类型的扩展接口，ST Zio(同时提供兼容Arduino™ Uno Revision 3接口)和ST morpho(全扩展接口，将所有I/O引脚全部引出)，以最大程度的完全兼容现有STM32开发生态系统，包括专用的应用扩展板，这就意味开发人员能够将之前为NUCLEO-64开发板设计的扩展板直接应用在NUCLEO-F767ZI开发板上。
(2)与NUCLEO-64开发板相似的部分，估计大家都非常熟悉了，也可以参看之前的评测《NUCLEO 64又添新丁——NUCLEO-F410RB评测》除此之外，NUCLEO-F767ZI开发板提供还提供了比NUCLEO-64系列开发板更加丰富的板载外设接口：USB和以太网接口!
• NUCLEO-F767ZI开发板上带有一个用户USB接口CN13，通过Mirco USB-AB型连接器可以实现计算机与板载的STM32F767ZI微控制器实现USB OTG和device的全速通信。
大家在使用时需要注意NUCLEO-F767ZI开发板虽然有两个USB接口(一个是ST-LINK的USB接口，一个是这个USB-OTG接口)，但是对开发板供电仅有ST-LINK部分的USB接口实现，用户的Micro–AB型USB不提供向开发板供电的功能，主要是预防损坏主控制器的I/O口。
在USB接口电路上有两个LED指示灯，一个是绿色LED(LD8)，当NUCLEO-F767ZI开发板在作为USB主机时，电源开关U12被打开时被点亮，或者在作为USB设备时，VUSB线上被主机接通电源时被点亮;另一个是红色LED(LD7)，低昂作为USB主机时，在VUSB上出现过流时被点亮。
图2-8 用户USB接口
图2-9 用户USB接口电路 关于USB接口部分与STM32F767ZI微控制器的连接引脚定义可见下表：
表2-1 USB接口引脚配置
• 在NUCLEO-F767ZI开发板上还为用户提供了一个10M/100M的以太网接口，在以太网应用中，媒体访问控制层(MAC)有STM32F767ZI内部实现，在使用时需要外接物理层(PHY)电路即可，而在NUCLEO-F767ZI开发板上的LAN8742A-CZ-TR芯片 (U9)和RJ45接口(CN14)即实现了这个物理层。而且STM32F767ZI使用RMII接口与物理层连接，具体电路见下图。
图2-10 以太网接口
图2-11 以太网电路 表2-2 以太网接口引脚配置
三、使用
上面我们对NUCLEO-F767ZI开发板有了较为详细的认识，下面来对开发过程进行一下测试。意法半导体ST公司为NUCLEO开发板提供了非常丰富完备的开发生态系统，在IDE方面，支持主流的IDE，有MDK、IAR、GCC-based IDEs等，还支持云端Mbed开发;在软件方面，ST为STM32F7提供了HAL库，并提供了大量的工程实例和开发模板，帮助工程师快速开发工程;另外，还有非常简单易用的STM32 CUBEMX配置工具可使用图形化界面完成STM32微处理器的初始化配置工作。
图3-1 STM32系列MCU软件工具 Mbed目前暂不支持NUCLEO-F767ZI开发板，接下来和大家一起来用传统的开发方式体验一下。
1、准备
在这里选择常用的MDK+STM32 Cube MX+STM32 Cube F7 HAL库开发。
(1)现在MDK最新的版本为5.20，可在官网下载，网址：。
图3-2 MDK官网 (2)MDK开发时需要软件支持包MDK5 Software  acks，可以在MDK官网下载最新的版本Keil.STM32F7xx_DFP.2.6.0.pack，网址：http://www.keil.com/dd2/Pack/。
图3-3 MDK5 Software Packs网站 (3)在ST官网下载CUBEMX，版本4.15.1，网址：http://www.st.com/content/st_com ... rs/stm32cubemx.html。
图3-4 STM32 CUBEMX下载页面 (4)下载STM32F7的HAL库STM32CubeF7，版本：1.14，网址：http://www.st.com/content/st_com ... re/stm32cubef7.html。
图3-5 STM32F7系列MCU库下载页面 软件安装比较简单，这里就不再重复了。
在NUCLEO-144系列的开发板与之前的NUCLEO-64的最大区别在于板载的是LQFP-144封装的MCU，偏上资源非常丰富，在有限的开发板上除了配备了LED和KEY两种外设之外，还配备了USB接口和以太网接口。拿到NUCLEO-F767ZI开发板，当然不能少了这两种外设的开发测试!
2、USB测试
接下来一起来测试一下NUCLEO-F767ZI开发板的USB开发，在NUCLEO-F767ZI开发板为用户提供了一个USB接口(CN13)，可实现NUCLEO-F767ZI开发板作为主机和外设。
在这里我来测试一下MDK+STM32 Cube MX+STM32 Cube F7 HAL库开发。
测试一个简单点的，STM32 Cube MX生成一个基于MDK的USB HID工程，然后实现按下NUCLEO-F767ZI开发板的蓝色用户按键B1，让鼠标在画图板上画一个正方形。
(1)首先打开STM32 Cube MX软件，新建基于NUCLEO-F767ZI开发板的工程。
图3-6 STM32 Cube MX新建工程 (2)在生成的工程的Pinout界面进行引脚配置，由于我这里是基于NUCLEO-F767ZI开发板新建的工程，STM32F767ZI的引脚已经选择好了。
图3-7开发板STM32F767ZI引脚分配 (3)由于NUCLEO-F767ZI开发板的MCU的时钟采用HSE，时钟来源于ST-LINK部分传过来的，因此在RCC部分选择HSE为：BYPASS Clock Source。
图3-8 RCC配置 (4)使用USB_OTG模块作为设备使用，所以将USB_OTG_FS的模式选择：Device_Only。
图3-9 USB-OTG配置 (5)在开发USB设备时，需要使用HAL库提供的中间件USB_DEVICE，选择它作为HID(人机接口设备)。
图3-10 USB-DEVICE中间件配置 (6)按下图进行时钟配置
图3-11 时钟配置 (7)下面选择配置选项卡，进入个模块的配置界面。
图3-12 模块配置界面 (8)对USB_FS片内外设接口进行配置，大部分都采用默认配置即可，这里将VBUS sensing设置成禁止。
图3-13 USB-OTG-FS引脚配置界面
图3-14 USB-OTG-FS参数配置界面 (9)启用CPU ICache和DCache。
图3-15 内核配置界面 (10)在USB_DEVICE中间件的配置中，全使用默认配置就可以工作。
图3-16 USB_DEVICE参数配置
图3-17 USB_DEVICE设备描述设置 (11)点击生成代码按钮，选择开发IDE为MDK，将工程文件保存并自动生成代码。
图3-18 生成MDK工程 (12)下面是自动生成的MDK工程，可以看到，虽然是自动生成的工程，但是工程结构及代码非常简洁、清晰。
图3-19 自动生成的工程 (13)添加自己的代码。
图3-20 完成工程软件 主要代码如下：
while (1)
{
if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET)
{
HAL_Delay(10);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
do{
;
}while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(10);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
HID_Buffer[0] = 0x01;
HID_Buffer[1] = 0;
HID_Buffer[2] = 0;
HID_Buffer[3] = 0;
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, HID_Buffer, 4);
HAL_Delay(100);
HID_Buffer[0] = 0x01;
HID_Buffer[1] = 50;
HID_Buffer[2] = 0;
HID_Buffer[3] = 0;
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, HID_Buffer, 4);
HAL_Delay(100);
HID_Buffer[0] = 0x01;
HID_Buffer[1] = 0;
HID_Buffer[2] = 50;
HID_Buffer[3] = 0;
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, HID_Buffer, 4);
HAL_Delay(100);
HID_Buffer[0] = 0x01;
HID_Buffer[1] = (uint8_t)-50;
HID_Buffer[2] = 0;
HID_Buffer[3] = 0;
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, HID_Buffer, 4);
HAL_Delay(100);
HID_Buffer[0] = 0x01;
HID_Buffer[1] = 0;
HID_Buffer[2] = (uint8_t)-50;
HID_Buffer[3] = 0;
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, HID_Buffer, 4);
HAL_Delay(100);
HID_Buffer[0] = 0x00;
HID_Buffer[1] = 0;
HID_Buffer[2] = 0;
HID_Buffer[3] = 0;
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, HID_Buffer, 4);
HAL_Delay(100);
}
}
(14)编译工程文件，并下载程序到NUCLEO-F767ZI开发板中。然后将开发板的CN13对应的USB接口连接到电脑。
图3-21 工程运行 (15)在设备管理器中就会发现，NUCLEO-F767ZI开发板已经被识别成了HID鼠标。
图3-22 NUCLEO-F767ZI开发板识别为HID鼠标 (16)打开画图板，按下蓝色用户按键B1，就会看到，在画图板上画出了一个正方形!
图3-23 运行效果 整个开发测试过程大家可以看到，使用STM32 Cube MX+STM32 Cube F7 HAL库开发的过程中，工程的引脚配置，时钟选择和片内外设以及一些常用的中间件配置等工作完全由STM32 Cube MX软件自动完成，而且能够快速生成各种主流IDE的工程文件，为用户节省了大量的工作，从而使用户更专注于工程核心功能的实现，简化工作难度!!!
3、以太网测试
NUCLEO-F767ZI开发板与之前的NUCLEO开发板另一个不同之处在于板载了一个以太网接口，当然这次不能少了以太网接口的功能测试!
这次我准备通过ST的HAL库提供的官方例程去入手测试一下，但是不巧的是，在NUCLEO-F767ZI开发板的官方例程包中没有发现关于以太网接口的例程，非常遗憾!
图3-24 NUCLEO-F767ZI开发板例程 不过发现在NUCLEO-746ZG的例程中有以太网接口的例程，STM32不同型号的产品兼容性很强，而且软件层次非常清楚，很方便移植。
图3-25 NUCLEO-746ZG以太网例程 那下面就把NUCLEO-746ZG的例程移植过来，体验一下NUCLEO-F767ZI开发板的以太网功能。
首先分析一下例程，该工程是使用STM32作为一个网络服务器，提供HTTP访问，运行在FREE-RTOS系统上的基于lwip的小型TCP/IP协议栈。
图3-26 以太网工程分析 (1)将LwIP工程复制到NUCLEO-F767ZI开发板的例程文件夹下，使用MDK打开功能，然后删掉不必要的文件，把工程中的STM32F746相关的内容全部改为STM32F767相关。
(2)在MDK中编译功能文件，之后下载程序至NUCLEO-767ZI开发板。
图3-27 移植好的以太网工程 (3)使用网线将NUCLEO-F767ZI开发板与路由器连接，给NUCLEO-767ZI开发板上电，等待至LD1绿色LED点亮，NUCLEO-767ZI开发板分配好IP地址，登陆路由器可以查看获得的IP地址为192.168.0.100。
图3-28 以太网演示
图3-29 路由器为NUCLEO-767ZI开发板分配IP
(4)在计算机的浏览器地址栏输入http://192.168.0.100/，即可打开工程内置的网页，包括两个页面，一个是主页面，一个是该工程运行的任务及状态页面。
图3-30 以太网工程演示
图3-31 以太网工程演示 整个移植过程非常顺利，大家可以进一步分析该功能代码，便会很快入门，以及在该工程基础上修改自己的网页页面等。
上面结合NUCLEO-F767ZI的板载资源对NUCLEO-F767ZI开发板的开发过程进行了一些测试，再一次体会了ST的生态系统的强大方便之处!
但是这里也有一些遗憾之处，比如板载的STM32F767ZI内置功能丰富的存储器、图形处理器和通信外设，特别是图形处理性能强大的Chrom-ART加速器、硬件JPEG加速器、TFT-LCD显示控制器等。由于低成本的Nucleo-144本身不带有这些，这里就没有办法进行体验测试了，而且目前也没有类似功能的低成本的Nucleo扩展板，想要体验的话，只能选择高价位的STM32F769I探索板和全功能评估板了。
四、总结
NUCLEO-F767ZI开发板是意法半导体ST公司为STM32F7打造的低成本评估板，属于Nucleo-144系列开发板，是目前Nucleo系列开发板中性能最高的一款。开发板自带ST-LINK V2编程调试器、1个USB OTG接口、1个以太网接口、3个用户LED和1个用户按键，提供ST Zio(兼容Arduino™ Uno Revision 3)和ST morpho 2种类型外扩接口，同时多种开发工具和软件库帮助用户快速开发。板载一颗ARM® Cortex®-M7内核处理器STM32F767ZI，以其丰富的片上资源让复杂的图形应用能远胜其它微控制器，可用于便携或穿戴式电子产品、智能楼宇和工业控制器、个人医疗设备等领域。
参考：
1、NUCLEO-F767ZI资料
2、STM32F767ZI资料
3、STM32CubeF7嵌入式软件库资料
社区近期将开展NUCLEO-F767ZI开发板试用，敬请期待，更多试用点这里
本文转自21IC中国电子网,作者：刘昆磊,转载已获得授权。 | 
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发表于 2016-6-24 12:25 AM
