国产APM32F103ZET6替换STM32F103ZET6经验分享

随着大变局时代的开启，美国对中国科技的打压，对中国芯片的锁脖，ST芯片价格的一再高涨，直接推动了国产芯片的发展。国内很多厂家也开始推出高性能、低价格的对标ST产品。由于价格问题，我也不得不考虑更换芯片，看了一些测评，有人推荐这一款APM32的单片机，价格比ST同型号的便宜，果断下单，以下是我使用APM32F103ZET6替换STM32F103ZET6的一些分享，参考了网上各路大神的资料后作的总结。

1 从手册中分析资源，基础信息一模一样

1.1 引脚定义

由下图可以看出相同封装的引脚分布完全一致。
 

 

1.2 结构框图

（1）都是M3内核，总体与STM32F103ZET6架构一致
外设上做了部分增加，APM32F103相较于STM32F103增加了I2C3和I2C4模块，还增加了动态存储控制器DMC，可外接SDRAM。
 
（2）多了EMMC
APM32F103有一个特别的功能，它有EMMC（外部存储器控制器），因此可以外接SDRAM，这使它可以存储大量临时数据，提升读取速度。如果不想外接也有SDRAM，APM32F103也有合封型号——APM32F103VCTxS。
 
（3）多了个FPU
如果在处理一些浮点数据的数学运算时，比如sin运算，使用FPU可以加快运算速度；STM32F103ZET6是没有的，因此在替换过程中，如果使用FPU，且使用了APM32F103ZET6官方提供的浮点运算库，注意算法中数据处理的效率是有很大提升的。
 
但是APM32F103ZET6的FPU有些不好的地方是，只对库中的数学运算有明显（提升至少5倍）加速效果，其它的运算无明显加速效果。
 
（4）多了个USB
STM32F103ZET6的CAN和USB共用一段SRAM，因此使用USB时可以使用CAN。
 

 

1.3 存储地址映射

经过对比下面两图可以得出，基本外设地址都是一致的，对于多出的功能都占用了ST原来的保留地址，这说明APM32F103是可以完全兼容STM32F103的。
 

 

1.4 时钟树

在某些应用场景需要超频使用（官方是不保证的），当系统时钟为96MHz、120MHz下，STM32F103ZET6的USB无法配置到48MHz，因此无法使用USB。但是APM32F103ZET6通过配置分频系数，当系统时钟为96MHz、120MHz时，依然可以使用USB.

1.5 最小系统电路

电源、时钟、复位、烧录接口、Boot电路一致。

2 用STM32F103xE的Keil工程、代码烧录到APM32F103xE中，实现基本烧录功能

在调试过程中使用的板子是APM32F103ZET6的mini板，使用的Keil工程是野火的例程。

2.1 编译工具

与ST完全相同，都可以使用keil和IAR。

2.2 烧录器

兼容ST，可以使用ST-LINK，还可以使用J-LINK和APEX-LINK。

2.3 烧录接口

支持JTAG和SWD。

2.4 编译下载

随便找一个野火的STM32F103的代码例程，验证一下不修改任何配置和ST的代码是否可以直接烧录使用
 

 

打开工程后点击魔术棒，板子还是选择STM32F103VE
 

 

接下来选择自己使用的烧录器，这里我用的是J-LINK
 

 

进入setting，设置flash download，还是添加对应型号的ST芯片
 

 

以上就配置结束了，然后再将例程里LED的引脚PB0和PB1修改成APM32103的LED引脚PE6和PE5
 

 

全部修改完成了，编译下载后，两个LED交替闪烁，说明验证成功，不用修改其他配置，选择好烧录器，直接烧录ST代码是可以使用的。

2.5 脱机编程器

市场上买的量产烧录器品牌（可以百度、淘宝搜索）有：周立功、希尔特、轩微、芯园、野火等，有些烧录器添加了AMP32F103ZET6的型号，有些没有。
 
本人只有芯园的烧录器，选择STM32F103ZET6的型号是可以烧录APM32F103ZET6。
 
至于其它的烧录器能否选择STM32F103ZET6的型号烧录APM32F103ZET6呢，由于没有烧录器，因此暂时无结论，后续有机会使用时再补充。
 
不过AMP32F103ZET6有官方的脱机编程器。

2.6 JTAG ID不同

具体差异如下：

（1）APM32F103ZET6的信息如下：
 

 

（2）STM32F103ZET6的信息如下：
 

 

如果代码中有使用JTAG ID作为判断信息的话，在替换过程中会出问题。

3 参数与电气特性的差异

在使用过程中，我们发现APM32F103ZE和STM32F103ZE的参数和电气特性不一样，在这种情况下，我们可能会遇到一些问题，以下通过手册对比总结了一些模块的差异。

3.1 时钟

3.1.1 温度、电压的环境引起HSI的精度差异

APM32的主频标称为96MHz，STM32的主频标称为72MHz；在高低温情况下，HSI作为时钟源时，APM32的时钟精度在（-2.8~2.4）%，但STM32的时钟精度在（-2.0~2.5）%，比APM32略高。
 
如果使用HSI作为系统时钟，且对精度要求较高、使用场景是；如果使用场景是3.3V的工作电压，且温度为25℃时，出厂精度都是±1%。

3.1.2 HSE起振时间差异引起系统时钟配置存在差异

在使用晶振作为HSE的时钟源时，APM32F103和STM32F103的起振温度时间存在差异，STM32F103起振稳定时间比APM32F103的快。
 
代码中判断是否起振稳定的方式是使用软件延时等待，设置的HSE_STARTUP_TIMEOUT数值是0x500，参考代码如下：
 

 

当晶振离开MCU的晶振连接引脚较远，或者匹配电容不合理，或者使用贴片晶振而不是直插晶振时，HSE_STARTUP_TIMEOUT的等待稳定时间不足以使晶振起振，会出现无法起振的情况，导致系统时钟为HSI的8MHz。
 
另外一方面，代码运行的速率差异，也会影响软件延时等待的实际时间。
 
解决方法是调大HSE_STARTUP_TIMEOUT，例如设置HSE_STARTUP_TIMEOUT为0x5000

3.2 FLASH

3.2.1 APM32F103xE的页擦时间、片擦时间、写时间比STM32F103xE的快

通过对比两种芯片的数据手册，我发现两者的Flash的性能参数有点区别：
（1）APM32的页擦除时间是2.7~3.5ms，STM32是20~40ms，比STM32快约7倍。
（2）APM32的16bit编程时间是33.7~40.5us，STM32是40~70us，比STM32快约20%。
 
如果运行的代码中存在软件延时等待擦写时间，注意调整代码。

3.2.2 Flash等待周期的配置差异

手册中系统频率与访问Flash等待时间关系如下（见用户手册）：
（1）STM32F103ZET6的手册
 

 

（2）APM32F103ZET6的手册
 

 

然而两家的Flash访问速度也不同，有时候不会安严格的按照手册配置，例如在自己编写代码配置系统时钟为48MHz时、Flash预取使能、等待周期设置为0时，就发现STM32F103ZET6可以正常工作，APM32F103ZET6就不能正常工作。
 
因此，在配置该参数时，建议还是严格按照官网提供的参数配置。
 
PS：我看了极海官网上的FAQ，发现有些人因为等待周期不够而出现很多错误，所以大家一定要尽量按照手册上的选择等待周期的个数！不确定够不够的，可以先设置多一个，毕竟“多多益善”嘛~

3.2.3 Flash擦写过程中关闭中断

在网上看到，APM32F103ZET6在执行擦写Flash时，最好先关闭中断，否则可能擦写Flash失败（个人没有遇到过这个问题），而STM32F103ZET6则不需要，

3.3 功耗

APM32F103较STM32F103相比，运行、睡眠、停机功耗较小，待机功耗较大，但都是在10uA以下，电池功耗基本一致。
 
如果是电池供电、且运行模式占用的运行时间较多，使用APM32F103ZET6的工作时间是比STM32F103ZET6的工作时间长。如果产时间在低功耗模式运行，工作时长则反之。

3.4 GPIO

3.4.1 GPIO配置为浮空输入的抗干扰能力

众所周知，在使用GPIO时，应配置相应的GPIO工作模式（见用户手册）。
但是在用作EXTI或是USART_Rx时，GPIO被配置为浮空输入模式后，发现无法读取稳定电平，这是怎么一回事呢？
 
原来，APM32F103的GPIO在用作浮空输入或复用推挽输出时，容易受到外界影响，导致读取或输出异常，此时有两个解决方案：
①换一种工作模式，通过软件修改成上拉输入或推挽输出；
②电压容易受到干扰，那就外接一个上拉电阻，让电平变稳定。

3.5 USBD与CAN共用

这是一个很惊喜的发现——APM32F103可以同时使用USBD和CAN！但是如果要实现这个目的，需要把CAN重新映射到复用引脚，此时是USBD2与CAN共用。
是的没错，APM32F103有两个USBD，但是由于两个USBD公用引脚、地址、寄存器、时钟，所以相当于只有一个USBD，只有在需要同时使用USBD和CAN时，才启用USBD2。
 
这里有两个使用的注意点：
① 在USBD2的基地址偏移0x1000处写0x0000 0001
② PA11和PA12引脚给USBD2使用，CAN使用其他引脚

3.6 运行代码的速度有差异

相信有不少人都会用for或while循环做延时，但是在实际运用时，发现软件延时在时间的精度上会有误差。
 
由此可见，APM和STM的芯片在代码的执行速度上有差异，大家千万别把用在STM的延时循环直接套在APM上！可能会因为启动时间不够长而导致系统时钟频率不对（别问我怎么知道的，血的教训[狗头]）。
 
当然，用定时器或者直接用时钟周期做精准定时的话，那就no problem了~

3.7 Boot0引脚接地问题

正常情况下，从主存储区（用户Flash，地址为0x0800 0000）启动，Boot0是必现接GND的。但是在查阅网上资料时，发现STM32F103ZET6的Boot0不接GND也能稳定从主存储区启动，APM32F103ZET6无法稳定从主存储区启动，有时候可以、有时候不能。
 
在实际应用中，如果是从主存储区启动，还是安安心心的按照官方的推荐将GND通过10kΩ电阻下拉到GND。

4 总结

以上是在mini板上编写了简单的测试代码，且在网上搜集、整理了资料进行分析，STM32F103ZET6有的功能、APM32F103ZET6也有，而且APM32F103ZET6额外比STM32F103ZET6多了些功能。

初步判断在不需要修改硬件、少量修改软件（看具体使用了哪些模块、哪些应用场景）的情况下，可以使用APM32F103ZET6是可以替换STM32F103ZET6，另外，APM32F103ZET6在价格、供货上也有优势，国产真的太香了，兄弟们还犹豫什么快下手。