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STM32 F3系列微控制器整合了带有DSP与FPU指令、工作频率为72 MHz的32位ARM Cortex-M4内核和高级模拟外设，从而提高了灵活性。 该系列通过整合Cortex-M4内核、快速12位5 MSPS和精密16位sigma-delta ADC、可编程增益放大器（4档增益、精确度为1%）、快速50 ns比较器和工作频率为144 MHz的多功能时钟控制单元实现了嵌入式DSC设计创新，从而实现了最佳集成。
STM32 F3系列让设计者能够解决混合信号控制应用问题。 器件进行了优化，从而能够有效处理三相电机控制器、生化和工业传感器以及音频滤波器等电路的混合信号。 它们有助于简化设计，降低功耗，缩小PCB的尺寸，可广泛用于消费、医疗、便携式健身、系统监控与测量的实际应用。
新型STM32 F3系列与STM32 F1系列引脚兼容，扩大了STM32 Cortex-M4系列产品的阵容，现在ST Cortex-M4家族可提供低成本F3系列的和高性能的F4系列。STM32 F3系列包括带有64~256KB片上Flash存储器和48KB SRAM的器件，提供的封装选项包括WLCSP66（小于4.3 x 4.3 mm）、LQPF48、LQFP64、LQFP100和UFBGA100。