たくさんあるSTM32 Nucleoシリーズの中から自分に合ったものを選ぶ

STM32 NucleoはArduinoと同等な価格・アクセシビリティでありながら、ARMを使ったOS寄りなコードで動かせるので便利な時は便利。ただ毎回「たくさんある中のどのモデルがよいのか」で小一時間悩んでしまう、というか情報を見つけるのに手間取る。

そこでSTM32全体のシリーズ構成とともに、どういうときにどのNucleoが良さそうかを選べる指針となるようなページを作っておこうと思う。

大まかな指針

1. クロック周波数: 番号が大きいもの、High-performanceをうたったタイプ (たとえばF3..., F4..., F7...シリーズ)の方が速い
2. フラッシュメモリサイズ: 型番の最後の記号が大きいほうが大きい(たとえば...8よりは...Aや...Cの方が大きい)
3. ADCの数: 基本的には、ピン数の多いMCUの載ったもの (...Rxとか...Vxとか...Zxといった記号で終わる型番)のほうが多い
4. DACの数: モデルによる
5. タイマの数: モデルによる
6. 消費電力: Lではじまるシリーズ、とくに-Pで終わるシリーズがよい

STM32 シリーズ構成

ST microelectronicsのページには、この画像がある：

• シリーズごとに計算能力が違う（最初の画像の横軸）。能力が下がるほど、一般には安価。
• メインストリーム以外でも、より特定用途に最適化したモデルが存在する（High-performanceやLow-powerのように）
• STM32 NucleoでカバーされているMCUは、すべてのSTM32から見るとほんの一部。

具体的なラインナップ（2019年1月現在; 型番はNucleoになっているもののみ）：

Mainstream

エントリーモデル的な位置付け。

• 多くのモデル（F1以外）にDACとコンパレータを標準装備
• ADCの数もそこそこ（F1以外）。

シリーズ	Nucleo-32	Nucleo-64	Nucleo-144
F0	F031K6, F042K6	F030R8, F070RB, F072RB, F091RC	×
G0	×	G070RB, G071RB	×
F1	×	F103RB	×
F3	F301K8, F303K8	F302R8, F303RE, F334R8	F303ZE

High-performance

ハイエンド機（計算能力が強化されたモデル）。

• メインストリームよりもクロックが概して高速
• 確かFPUがついている（FPUはF3にもついている）
• 16bitタイマに加えて32bitタイマも標準装備。
• ただしDACやコンパレータは省かれている場合が多いので注意。

シリーズ	Nucleo-32	Nucleo-64	Nucleo-144
F2	×	×	F207ZG
F4	×	F401RE, F410RB, F411RE, F446RE	F412ZG, F413ZH, F429ZI, F439ZI
F7	×	×	F722ZE, F746ZG, F756ZG, F767ZI
H7	×	×	H743ZI

Ultra low-power

計算能力と引き換えに省電力をうたったモデル。

• 概してクロック周波数が低い
• その他のスペックはメインストリームのモデルと遜色ないように見える

シリーズ	Nucleo-32	Nucleo-64	Nucleo-144
L0	L011K4, L031K6	L010RB, L053R8, L073RZ	×
L1	×	L152RE	×
L4	L412KB, L432KC	L412RB-P, L433RC-P, L452RE, L452RE-P, L476RG	L496ZG, L496ZG-P
L4+	×	×	L4A6ZG, L4R5ZI, L4R5ZI-P
L5	×	×	×

Wireless

シリーズ	Nucleo-32	Nucleo-64	Nucleo-144
WB	×	×	×

Nucleoの分類

Nucleoの型番の読み方

大まかには、Nucleoの型番 ≒ STM32 MCUの型番。
型番はSTM32 MCUと同じものを使っている。

桁	1+2	3+4	5	6	7
意味	シリーズ名	プロダクトID	ピン数（パッケージ）	フラッシュメモリサイズ	Nucleo拡張機能
例	F334R8	F334R8	F301K8 (32ピン), F334R8 (64ピン), F207ZG (144ピン)	F031K6 (32kB), F301K8 (64kB)	L433RC-P

ピン数とフォームファクタ：Nucleo-32/64/144

型番の数字の後の"C"やら"R"やらは、大まかにはI/Oピンの本数で決まっている。

12-bit ADCの数も、これにある程度比例する形で決まっている。シリーズにもよるけれど、たとえば32ピンなら8–12個、64ピンなら15–25個、100ピン以上なら20–40個程度。

STM32 Nucleoには32ピン型(K)と64ピン型(R)、144ピン型(Z)のSTM32 MCUが載っていて、これに対応する形でNucleoにも3種類のフォームファクタがある。

おそらく一番メジャーなのはNucleo-64で、以下のような形（以下、いずれもSTMからのリンク）：

これがNucleo-32：

これがNucleo-144：

文字	MCUのパッケージ
C	LQFP48 / UFQFPN48
E	WLCSP25L
F	TSSOP20
G	UFQFPN28
K	LQFP32 / UFQFPN32
T	WLCSP36L
R	LQFP64
V	LQFP100
Z	LQFP144

フラッシュメモリサイズ

ピン数のIDの後にくる文字はフラッシュメモリのサイズを反映しているようだ。

文字	フラッシュサイズ
6	32kB
8	64kB
B	128kB
C	256kB
D	384kB
E	512kB
F	768kB
G	1024kB
H	1536kB
I	2048kB

Nucleo拡張機能

上記の例のように"-P"がつくボードにはDC/DCコンバータが内蔵されていて、RUN時（書き込んだプログラムを動かすとき）にはそこから給電する。電圧の無駄がなくなるので省電力になるようだ。

個別スペック（I/Oなど）

コメントは、64ピンモデルのNucleoのスペックを見て得た感想。

Mainstream

F0 series

「標準構成」のNucleo。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
F030R8	64	Cortex-M0	48MHz	7		16
F031K6	32	Cortex-M0	48MHz	5	1	10
F042K6	32	Cortex-M0	48MHz	5	1	10
F070RB	64	Cortex-M0	48MHz	8		16
F072RB	64	Cortex-M0	48MHz	8	1	16	1	2	2
F091RC	64	Cortex-M0	48MHz	8	1	16	1	2	2

G0 series

標準構成でも、「計算多め」の方にステータスが振ってある。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
G070RB	64	Cortex-M0+	64MHz	8		1
G071RB	64	Cortex-M0+	64MHz	10	1			2	2

F1 series

「最小構成」モデル。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
F103RB	64	Cortex-M3	72MHz	4

F3 series

「標準構成」の高機能エディションで、FPUが積んである。計算能力高め、出力多め。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
F301K8	32	5	1	8		1	2
F302R8	64	5	1	15		1	3
F303K8	32	7	1	9		3	2
F303RE	64	9	1	22		2	7
F303ZE	144	10	1	40		2	7
F334R8	64	7	1	12		3	3

High-performance

F2 series

ハイエンド系の中でも中間的なバランスのもの。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
F207ZG	144	12	2	24	×	2	×

F4 series

F2シリーズに比べてタイマ機能強化、出力少なめ。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
F401RE	64	Cortex-M4	84MHz	6	2	16
F410RB	64	Cortex-M4	84MHz	6	2	16
F411RE	64	Cortex-M4	100MHz	6	2	16
F412ZG	144	Cortex-M4	100MHz	12	2	16
F413ZH	144	Cortex-M4	100MHz	13	2	16		2
F429ZI	144	Cortex-M4	180MHz	12	2	24		2
F439ZI	144	Cortex-M4	180MHz	12	2	24		2
F446RE	64	Cortex-M4	180MHz	12	2	16		2
F446ZE	64	Cortex-M4	180MHz	12	2	24		2

F7 series

F4よりさらに高速。I/OまわりはF4とほぼ同等。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
F722ZE	144	Cortex-M7	216MHz	12	2	16		2
F746ZG	144	Cortex-M7	216MHz	12	2	24		2
F756ZG	144	Cortex-M7	216MHz	12	2	24		2
F767ZI	144	Cortex-M7	216MHz	12	2	24		2

H7 series

最高速のモデル。I/Oまわりもメインストリーム系より充実。とくに16-bit ADCがついているのが特徴か。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
H743ZI	144	Cortex-M7	400MHz	18	2		20	2	2

Ultra low-power

シリーズ	コア	クロック周波数(最大)	備考
L0	Cortex-M0+	32 MHz	M0コアの標準モデル
L1	Cortex-M3	32 MHz	タイマ機能・I/O多め
L4	Cortex-M4	80 MHz	計算能力強化モデル
L4+	Cortex-M4	80–120 MHz	L4をたぶんちょっと改良

L0 series

L系の中の標準モデル。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
L010RB	64	Cortex-M0+	32MHz	3					2
L011K4	32	Cortex-M0+	32MHz	3		10			2
L031K6	32	Cortex-M0+	32MHz	4		10			2
L053R8	64	Cortex-M0+	32MHz	5		16		1	2
L073RZ	64	Cortex-M0+	32MHz	7		16		2	2

L1 series

L0に比べてタイマ機能・I/O多め。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
L152RE	64	Cortex-M3	32MHz	8	1	21		2	2

L4 series

L0から計算能力（速度）を強化したモデル。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
L412KB(/RB-P)	32(64)	Cortex-M4	80MHz	5	1	10			1
L432KC(/RC-P)	32(64)	Cortex-M4	80MHz	7	1	10		2	2
L452RE(-P)	64	Cortex-M4	80MHz	8	1	16		1	2
L476RG	64	Cortex-M4	80MHz	11	2	16		2	2
L496ZG(-P)	144	Cortex-M4	80MHz	11	2	24		2	2

L4+ series

L4を（たぶん）ちょっと改良したモデル。

モデル	ピン数	コア	クロック周波数	16-bitタイマ	32-bitタイマ	12-bit ADC	16-bit ADC	12-bit DAC	コンパレータ
L4A6ZG	144	Cortex-M4	80MHz	11	2	24		2	2
L4R5ZI(-P)	144	Cortex-M4	120MHz	11	2	16		2	2