NUCLEO-F767ZI开发板评测

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。

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

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

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

-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。