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STM32F301x6/8系列基于高性能ARM®Cortex®-M4 32位RISC内核，工作频率高达72 MHz，并嵌入浮点单元（FPU）。该系列包含高速嵌入式内存（高达64 KB的闪存、16 KB的SRAM）和广泛的增强I/O和内存连接到两条APB总线的外围设备。这些设备提供一个快速12位ADC（5 Msps）、三个比较器、一个运算放大器、最多18个电容感应通道、一个DAC通道、一个低功耗RTC、一个通用32位定时器、一个专用于电机控制的定时器、最多三个通用16位定时器和一个驱动DAC的定时器。它们还具有标准和高级通信接口：三个I2C、最多三个USART、最多两个带多路全双工I2S的SPI和一个红外发射器。STM32F301x6/8系列在-40至+85°C和-40至+105°C温度范围内工作，电源电压为2.0至3.6 V。一套全面的省电模式允许低功耗应用的设计。STM32F301x6/8系列提供32针、48针、49针和64针封装的设备。随所选设备的不同，所包含的一组外围设备也会发生变化。
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