拇指兄弟的比拼战——Arduino AVR VS Arduino STM32

1万 · 2016-4-22 21:08

拇指兄弟的比拼战——Arduino AVR VS Arduino STM32

万事开头难，写一篇测评也是如此，大家都知道，这开头是废话，但是也是主题，不说不可。于是我根据这次要说的总体风格，就模仿一下鲁迅先生的开头吧。

我手里有两块开发板，一块是Arduino开发板，还有一块也是Arduino开发板。

Arduino一般是一个带有AVR单片机的完整系统板(一般的，也有Arduino用arm处理器,比如用STM32)。Arduino更倾向于创意，它弱化了具体的硬件的操作，它的函数和语法都非常简单，而且非常“傻瓜”。因此，Arduino在创客的世界是一个非常方便轻松实现“想法”的神器。

俗话说“够用就好”，而大多数应用环境并不是要求十分高大上的，而且高大上是有成本代价的，据说各种火星探测器(比如说勇气号和好奇号)的处理器性能都没有从前的诺基亚板机处理性能高。因此我们这里选择两块非常“下里巴人”级别的Arduino来一睹Arduino的魅力，并有意选择了搭载AVR单片机和搭载STM32单片机的Arduino来用心把玩。

经过笔者一阵搜刮，找到了两块拇指型的Arduino来把玩，这样也更加经济实惠，更贴合初学者以及学生，好用不贵。

这两款Arduino开发板就是：搭载ATtiny85的Digispark和搭载STM32F103的Maple mini。

我们先来看看两只靓仔的靓照吧，素颜的。

是不是以为很大呢，非也非也，我们把这俩宝贝放到笔记本键盘上看看就知道了。如下图所示，素颜实拍。

看出来了吧，拿自己的小拇指跟笔记本键盘的空格键比较一下，是不是两个中比较大的Maple mini 还没有你的小拇指长呢。我们再来对比一下搭载的两个单片机的主要参数。

根据基本的配置和封装来看两者相差十万八千里的。而又具备外观上的共同点：小巧。那么开发上都是基于Arduino标准的，会是一样吗?接下来我们一起分别讨论一下开发过程与开发环境。

Digispark(ATtiny85)软件开发流程

先来介绍一下AVR：AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。 1997年，由Atmel公司挪威设计中心的A先生和V先生，利用Atmel公司的Flash新技术，共同研发出RISC精简指令集高速8位单片机，简称AVR。至今，AVR将近20岁。

Digispark是一款以ATtiny85为主控MCU的Arduino开发板，不过属于第三方的，因此官方出品的Arduino开发软件是不提供该开发板的支持的，因此需要我们对Arduino IDE进行改造，安装额外的支持包。

下载并安装完成Arduino1.6.8版本后，启动程序：

1.单击“文件—>首选项—>附加开发板管理器网址：”输入

htp://digistump.com/package_digistump_index.json

如下图所示，然后单击“好”。

2.单击“工具—>开发板(开发板管理器)”，弹出管理器选项卡，等待更新索引完成后，类型选择“贡献”，如下图所示，选择Digistump AVR Boards by Digistump后点击安装。

等待完成后，我们开发环境也就搭建好了，接下来进行安装驱动DigisparkWindowsDriver 。下载地址附在测评最后。

在正确安装驱动程序后，在设备管理器会多出一个新的设备：

libusb-win32 Usb Devices/Digispark BootLoader

接下来断开开发板与PC机USB连接线，我们马上开始编程操作。

打开Arduino软件，单击工具—>开发板—>Digispark(Default – 16.5mhz)，如下图所：

编程器选项我们不用管，默认就行，这个不影响后面的操作。

接下来单击文件—>示例—>第三方库示例—>Digispark_Examples—>Start

这样就新建好了一个示例的工程，如下图

程序有了，那么符合电路图吗?我们再来看看电路原理图。

我们看到程序中，对端口0和1配置的高低电平交替并延时，也就是如果接LED的话表现为闪烁。那么电路原理图中给出的只有端口1(PB1)连接了LED，且高电平点亮。我们权且不动这个代码。接下来编译烧录测试。

1万 · 2016-4-22 21:09

我们这个时候还是不应该把开发板连接到PC的USB接口的，我们要先进行编译并上传，如下图所示。

按下上传选项或按钮后，系统即对代码进行编译，编译后出现如下图提示信息，要求连接设备的提示。

根据提示连接开发板和电脑USB接口，在等待几秒后，完成代码上传到MCU，即出现如下提示的成功消息。

说明：根据这个例程，我们可以知道在该环境下，端口名字就是：0～5对应P0～P5六个端口。如何重新给该端口起个名字呢?查找例程，可知通过int xxx =###的形式来重新定义端口的名字，如下图所示。

我们按照例子重写刚才的程序测试，如下图，证明这个思路是正确的。

关于管脚复用的其他功能，我们这里不再赘述，请根据相关头文件的配置来使用其他功能，并参考相关的Arduino软件编写相关教程，以及其他的示例程序。

Maple mini(STM32F103)软件开发流程

Maple Mini是Leaflabs推出的Maple的微型版本，其大小相当于一片口香糖。尽管尺寸很小，Maple Mini上还是有一个mini-B型USB接口，有LDO稳压器，可以非常方便的作为一个ARM处理器平台。Maple Mini适用在对空间要求苛刻的场合，也可以插在面包板上做原型开发。

由于官方没有提供移植开发环境至Arduino IDE官方最新版的json文件链，因此我们只能找到Leaflabs移植好的变种Arduino—maple-ide-0.0.12。这也是目前最新的一个版本。经笔者测试兼容Win10，如果使用的是Win8.1或更新版本的Windows系统，在安装驱动前需要禁用驱动程序强制签名。具体步骤请在搜索引擎搜索“禁用驱动程序强制签名”。

下载好Maple IDE后，解压缩，其中drivers文件夹就是所需要的驱动程序，连接PC和Maple mini开发板，打开设备管理器。

选择Maple 003，单击右键手动安装驱动程序，如下图，找到驱动文件夹。

完成后，感叹号消失，表明驱动安装成功。

接下来启动Maple，选择开发板，建立示例程序。

单击：Tools—Board—LeafLabs Maple Mini Rev2 to RAM(或Flash)。注意到这里有两种选择，一个是下载到RAM，一个是把目标代码下载到Flash。有什么区别呢?下载到RAM后运行速度快，断电后呢，程序不保存，下载到Flash断电后程序不消失，重新上电可以继续运行。

接下来选择示例程序。

单击File—Examples—Digital—Button。这里我们选择个按键例程测试，见下图，其他的例程也都是可以的。

之后弹出例程窗口，我们可以看到界面是英文的。

如上图所示，其中向右的箭头就是Upload(上传)按钮，我们现在可以连接Maple mini和PC。单击Upload按钮。

之后在下面绿色消息窗口显示处理进度与内容。

下面我们通过按下开发板的唯一用户按键试试。

我们回过头来再来看代码中的内容，采用了宏定义替代了Arduino惯用的数字编号，那么在哪儿找到这个宏定义的文件呢?答案就在\hardware\leaflabs\cores\maple\maple_mini.h头文件。如下图所示。

如上图所示，根据头文件中的宏定义，可以看出来，按键是在32号管脚，LED是在33管脚，对照开发板上标注的编号，刚好对应。我们根据这个头文件也知道了，如果使用其他编号的管脚，可以使用什么宏定义来替代管脚编码。而对于其他的操作也可以在同一文件夹下的其他头文件中找到，比如isButtonPressde()、toggleLED()等，这些均在io.h文件。

写到这里，大家应该发现了吧，不管Arduino怎么变化，总之都是在Arduino技术规范内的，不管是AVR的八位机，还是ARM的32位机器，只要在这个标准内，都可以用简单的Arduino标准，来操作。

1万 · 2016-4-22 21:09

我们也可以清楚的看出，这两个开发板虽然核心千差万别，但是开发流程几乎一模一样，除了Maple mini需要使用变种版的Arduino来实现外，而对于寄存器和外设的处理方式都是符合Arduino标准的。我们唯一要做的就是了解开发板提供了哪些资源，这些资源在Arduino的框架里定义成了什么名字，另外就是根据开发板的原理图，加入自己需要的部分。而对于想全面掌控MCU系统的每个细节的人，还是需要按照传统的方法来做，不过Arduino的确缩减了嵌入式的学习所用的时间成本，以及更加方便的使用体验，更适合要求不是非常非常高的用户和应用的使用。

另外本测评中所选用的开发板上，均是只有一片MCU，无需使用编程器进行烧录，因为他们都内置了Bootloader程序，这也做到了真正的单片机的单片系统应用。

附件：http://pan.baidu.com/s/1c2DdPyK