Mikrokontrolery STM32 to zdecydowanie najbardziej popularne mikrokontrolery z rdzeniami ARM Cortex-M na polskim rynku elektroniki wbudowanej. Stały się niejako pewnym standardem i punktem wyjścia w projektowaniu systemów mikrokontrolerowych i bardzo często to od nich zaczyna się „poważną” przygodę z programowaniem wbudowanym.

Nauka platformy STM32 od zera dawniej nie była taka prosta. Zestawy startowe były duże, skomplikowane i drogie, należało dokupić zewnętrzny programator i zdobyć na tyle wiedzy, aby poprawnie skonfigurować i uruchomić układ. Jednak wraz z pojawieniem się na rynku płytek Nucleo oraz przyjaznych narzędzi do programowania, praca z STM32 staje się coraz prostsza.

Poza płytkami rozwojowymi przygotowanymi przez samego producenta mikrokontrolerów, na rynek trafiło bardzo dużo modeli produkowanych przez firmy zewnętrzne. Niemałą popularnością w tym obszarze zdobyły płytki Bluepill, które zachwyciły użytkowników swoją prostotą i przystępną ceną. Dzięki tym płytkom można korzystać z dobrodziejstw platformy STM32 w sposób jak najbardziej dostępny dla każdego.

Produkty te mają jednak swoje wady. Tak jak większość chińskich płytek mają pewne wady konstrukcyjne, a wsparcie techniczne w razie problemów jest trudno osiągalne. Z tego powodu polskie biuro konstrukcyjne, Kamami, postanowiło opracować własną wersję zestawu, nazwaną BluePill+. Te produkty są w pełni kompatybilne z oryginałami, a ponadto poprawiono w nich kilka elementów, które sprawiały wcześniej problemy.

Rys. 1. Płytka KAmod BluePill+

Płytki ewaluacyjne KAmod BluePill+

Podobnie jak w oryginalnej płytce, głównym elementem BluePill+ jest mikrokontroler STM32F103C8T6. Układ ten zawiera rdzeń ARM Cortex-M3 o taktowaniu do 72 MHz, pamięć flash o pojemności 64 kB i pamięć SRAM o pojemności 20 kB. Szeroki wybór peryferiów obejmuje m.in. interfejsy USART, SPI, I²C, USB 2.0 FS i CAN, 37 wyprowadzeń I/O, dwa 12-bitowe przetworniki ADC, cztery timery, zegar RTC i zestaw trybów oszczędzania energii. Według producenta jest to mikrokontroler średniej wydajności do zastosowań takich jak sterowniki silników, peryferia do gier i PC, GPS, drukarki, skanery, systemy alarmowe i inne.

Moduł Bluepill+ oprócz samego mikrokontrolera ma też zamontowane złącze USB typu C. Port ten służy do zasilania płytki, programowania w trybie DFU, a także do komunikacji z komputerem. Ponadto moduł zawiera port SWD, który umożliwia programowanie mikrokontrolera za pomocą zewnętrznego programatora, takiego jak STLINK-V3MINIE czy STLINK-V2. Płytka oferuje także przyciski BOOT i NRST do wchodzenia w tryb programowania oraz resetowania płytki, a także przycisk i diodę LED do dyspozycji użytkownika. Moduł BluePill+ ma też dwa złącza po 20-pinów, na które wyprowadzono porty mikrokontrolera.

Rys. 2. Rozkład wyprowadzeń modułu BluePill+

W porównaniu do oryginalnej płytki, w BluePill+ poprawiono projekt PCB. Zadbano o lepszą stabilność zasilania oraz o większą odporność na wyładowania ESD, co chroni port USB. Ponadto zastosowano złącze USB typu C, w miejsce coraz bardziej archaicznego microUSB. Wybór trybu pracy mikrokontrolera jest też dokonywany za pomocą przycisków, a nie zworek, co jest o wiele wygodniejsze. Moduł jest dostępny w wersji przylutowanymi złączami oraz z dołączonymi złączami do samodzielnego przylutowania.

Rys. 3. Moduły BluePill+ w wersji z przylutowanymi i nieprzylutowanymi złączami

BluePill+ ma fabrycznie wgrany bootloader, który umożliwia programowanie mikrokontrolera za pomocą takich środowisk jak Arduino (z pakietem stm32duino) oraz STM32CubeIDE, bez potrzeby używania programatora. Tak, jak wspomniano, zestaw można też podłączyć do zewnętrznego programatora i uzyskać pełną integrację ze środowiskiem STM32Cube. Dodatkowo, na spodzie płytki jest miejsce do przylutowania zewnętrznej pamięci SPI Flash z serii W25xxx, co pozwala w razie potrzeby dodać do projektu pamięć Flash o pojemności od 512 Kbit do 4 Mbit.

Rys. 4. Miejsce do wlutowania pamięci SPI Flash

Wymiary płytki Kamod BluePill+ to 53,5 mm × 23 mm, czyli jest identyczna, co oryginalny BluePill.

Programowanie

Płytka Kamod BluePill+ umożliwia programowanie mikrokontrolera poprzez interfejs USB z użyciem Arduino IDE, co jest dość ciekawą opcją dla użytkowników tej platformy. Aby skonfigurować środowisko do pracy z układami STM32, należy wykonać następujące kroki:

• dodać do źródeł menedżera płytek (w Preferences) w Arduino IDE adres: https://github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/raw/main/package_stmicroelectronics_index.json
• poprzez menedżer płytek (Boards Manager) zainstalować pakiet „STM32 MCU based boards”
• zainstalować oprogramowanie STM32CubeProgrammer (https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeprog.html)

Następnie, po utworzeniu nowego szkicu, w zakładce Tools:

• należy wybrać płytkę: BluePill F103C8,
• ustawić Upload method na: Maple DFU Bootloader 2.0,
• opcję USB support ustawić na: CDC (generic Serial),
• U(S)ART support ustawić na: Enabled (generic Serial),
• Port komunikacyjny ustawić na zgodny z płytką BluePill+.

Rys. 5. Ustawienia w środowisku Arduino IDE dla płytki BluePill+

W tym momencie można już programować płytkę w środowisku Arduino IDE, tak jak jesteśmy do tego przyzwyczajeni przy innych płytkach.

Płytkę BluePill można także programować w ekosystemie STM32Cube, czyli z wykorzystaniem konfiguratora STM32CubeMX i środowiska STM32CubeIDE, lub też innych środowisk takich jak m.in. VS Code. Aby wgrać kod opracowany w ten sposób należy połączyć się z programatorem SWD, lub też wygenerować kod w środowisku programistycznym i wgrać plik binarny przez STM32CubeProgrammer. Obie metody nie powinny nastręczać problemów nawet początkującym użytkownikom mikrokontrolerów STM32.

Rys. 6. Wgrywanie kodu na mikrokontroler STM32 za pomocą STM32CubeProgrammer

Dokumentacja

Producenci płytki przygotowali obszerną dokumentację na swojej stronie internetowej https://wiki.kamamilabs.com/index.php?title=Kamod_BluePill_(PL). Można tam znaleźć między innymi schemat elektryczny płytki, szczegóły techniczne, dokładną instrukcję programowania i kod testowy do modułu.

Podsumowanie

Płytki KAmod BluePill+ są nowoczesną wersją bardzo popularnej platformy rozwojowej Bluepill. Zachowują pełną kompatybilność z oryginałem, a przy tym oferują kilka poprawek: m.in. większą stabilność zasilania, złącze USB-C, czy ochronę ESD. Płytki są bardzo dobrym pomysłem na rozpoczęcie przygody z platformą STM32. Zawierają układ STM32F103C8T6, który jest jednocześnie dość prosty do opanowania, a także pozwala na wykonanie w miarę rozbudowanych projektów. Płytka, dzięki wbudowanemu złączu rozszerzeń, umożliwia podłączenie dodatkowych modułów, co daje swobodę w wyborze elementów do współpracy z mikrokontrolerem. Niewątpliwą zaletą jest przystępna cena, co na pewno przypadnie do gustu początkującym i poszukującym tanich alternatyw dla Arduino.

Płytki KAmod BluePill+ z wlutowanymi złączami i KAmod BluePill+ bez wlutowanych złączy można kupić w sklepie internetowym Kamami.pl.