1、STM32嵌入式微控器嵌入式微控器快速上手快速上手陳志旺陳志旺 等等 編著編著電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社參考資料參考資料n喻金錢，喻斌喻金錢，喻斌. STM32F系列系列ARM Cortex-M3核微控核微控制器開發(fā)與應用制器開發(fā)與應用M. 清華大學出版社清華大學出版社.n彭剛，秦志剛彭剛，秦志剛. 基于基于ARMCortex-M3的的STM32系列嵌系列嵌入式微控制器應用實踐入式微控制器應用實踐M. 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社.n李寧李寧. 基于基于MDK的的STM32處理器開發(fā)應用處理器開發(fā)應用M. 北京北京航空航天大學出版社航空航天大學出版社.考試形式考試形式n總成績總成績 = 實驗

2、實驗40%+平時平時10%+期末期末50%n實驗時間：實驗時間：1-17周周,雙周周五上午雙周周五上午8:00n實驗地點：電子樓實驗地點：電子樓119主要內(nèi)容主要內(nèi)容n 1. 嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)簡介n 2. STM32簡介簡介n 3. 教學開發(fā)板教學開發(fā)板n 4. 工程模板的建立工程模板的建立1. 嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)簡介n1.1 嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)定義n1.2 嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的特點n1.3 嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的分類n1.4 嵌入式系統(tǒng)的應用嵌入式系統(tǒng)的應用n1.5 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展n1.6 通用計算機與嵌入式系統(tǒng)對比通用計算機與嵌入式系統(tǒng)對

3、比1.1 嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)定義n嵌入式系統(tǒng)（嵌入式系統(tǒng)（Embedded system），是一種），是一種“完全完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應用而設計的專用計算機嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應用而設計的專用計算機系統(tǒng)系統(tǒng)”，根據(jù)英國電器工程師協(xié)會（根據(jù)英國電器工程師協(xié)會（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定義，嵌入式系統(tǒng)為）的定義，嵌入式系統(tǒng)為“用用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置”。n與個人計算機這樣的通用計算機系統(tǒng)不同，嵌入式系與個人計算機這樣的通用計算機系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶

4、有特定要求的預先定義的任務。由統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特定要求的預先定義的任務。由于嵌入式系統(tǒng)只針對一項特殊的任務，設計人員能夠于嵌入式系統(tǒng)只針對一項特殊的任務，設計人員能夠?qū)λM行優(yōu)化，減小尺寸降低成本。對它進行優(yōu)化，減小尺寸降低成本。n嵌入式系統(tǒng)通常進行大量生產(chǎn)，所以單個的成本節(jié)約，嵌入式系統(tǒng)通常進行大量生產(chǎn)，所以單個的成本節(jié)約，能夠隨著產(chǎn)量進行成百上千的放大。能夠隨著產(chǎn)量進行成百上千的放大。 1.1 嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)定義n嵌入式系統(tǒng)的核心是由一個或幾個預先編程好以用來嵌入式系統(tǒng)的核心是由一個或幾個預先編程好以用來執(zhí)行少數(shù)幾項任務的微處理器或者單片機組成。與通執(zhí)行少數(shù)幾項任務的微處理器或

5、者單片機組成。與通用計算機能夠運行用戶選擇的軟件不同，嵌入式系統(tǒng)用計算機能夠運行用戶選擇的軟件不同，嵌入式系統(tǒng)上的軟件通常是暫時不變的，所以經(jīng)常稱為上的軟件通常是暫時不變的，所以經(jīng)常稱為“固件固件”。n國內(nèi)普遍認同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以國內(nèi)普遍認同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應用應用為中心，為中心，以以計算機技術計算機技術為基礎，為基礎，軟硬件軟硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專專用計算機系統(tǒng)用計算機系統(tǒng)。n一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架可以分成四個部分：處一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架可以分成四個部分：處理

6、器、存儲器、輸入輸出（理器、存儲器、輸入輸出（I/O）和軟件。）和軟件。 1.2 嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的幾個重要特征：嵌入式系統(tǒng)的幾個重要特征：n（1）系統(tǒng)內(nèi)核小系統(tǒng)內(nèi)核小。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應用于小型電子裝置由于嵌入式系統(tǒng)一般是應用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。 內(nèi)核，是一個操作系統(tǒng)的核心。是基于硬件的第一層軟件擴充，提供操作系統(tǒng)的最基本的功能，是操作系統(tǒng)工作的基礎，它負責管理系統(tǒng)的進程、內(nèi)存、 內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)設備驅(qū)動程序、文件和網(wǎng)絡系統(tǒng)，決定著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。n（2

7、）專用性強。專用性強。嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植，即使在同硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進行修改。同時針對不同的任務，往往需要對系統(tǒng)進行較大更改，進行修改。同時針對不同的任務，往往需要對系統(tǒng)進行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級升級”是完全兩個概念。是完全兩個概念。1.2

8、 嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的特點n（3）系統(tǒng)精簡系統(tǒng)精簡。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應用軟件的明嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設計及實現(xiàn)上過于復雜，這樣一方面利于顯區(qū)分，不要求其功能設計及實現(xiàn)上過于復雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全?？刂葡到y(tǒng)成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全。n（4）高實時性高實時性。高實時性的系統(tǒng)軟件高實時性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件代碼要求高本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。質(zhì)量和高可靠性。n（5）多任務的操作系統(tǒng)多

9、任務的操作系統(tǒng)。嵌入式軟件開發(fā)要想走向標準化，嵌入式軟件開發(fā)要想走向標準化，就必須使用多任務的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應用程序可以沒有就必須使用多任務的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應用程序可以沒有操作系統(tǒng)而直接在芯片上運行；但是為了合理地調(diào)度多任務，利操作系統(tǒng)而直接在芯片上運行；但是為了合理地調(diào)度多任務，利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS (Real Time Operating System)RTOS (Real Time Operating System)開發(fā)平臺，這樣才能保證開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實

10、時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。1.2 嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的特點n（6）專門的開發(fā)工具和環(huán)境。專門的開發(fā)工具和環(huán)境。系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。由于其本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設計完成以后用戶通常和環(huán)境。由于其本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才也是不能對其中的程序功能進行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。開發(fā)時往往有主機和目標機的概念，主機用于程序的開發(fā)，能進行開發(fā)。開發(fā)時往往有主機和目標機的概念，主機用于程序的

11、開發(fā)，目標機作為最后的執(zhí)行機，開發(fā)時需要交替結(jié)合進行。目標機作為最后的執(zhí)行機，開發(fā)時需要交替結(jié)合進行。 【自舉（bootstrapping）一詞來自于人都是靠自身的“自舉”機構(gòu)站立起來的這一思想。計算機必須具備自舉能力將自己所有的元件激活，以便能完成加載操作系統(tǒng)這一目的，然后再由操作系統(tǒng)承擔起那些單靠自舉代碼無法完成的更復雜的任務。自舉只有兩個功能：加電自檢和磁盤引導?！?1.3 嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的分類 （1）體系結(jié)構(gòu)。普林斯頓結(jié)構(gòu)（）體系結(jié)構(gòu)。普林斯頓結(jié)構(gòu)（馮諾依曼結(jié)構(gòu) ）和哈佛結(jié)構(gòu)）和哈佛結(jié)構(gòu)（2）指令集。）指令集。CISC（復雜指令系統(tǒng)）和（復雜指令系統(tǒng)）和RISC（精簡指令系

12、統(tǒng)）（精簡指令系統(tǒng)） （見表（見表1-2, P4）（3）嵌入式處理器種類。一般可以將嵌入式處理器分成）嵌入式處理器種類。一般可以將嵌入式處理器分成4類，即類，即n嵌入式微處理器嵌入式微處理器(Micro Processor Unit，MPU)n嵌入式微控制器嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU單片機單片機)n嵌入式嵌入式DSP處理器處理器(Digital Signal Processor，DSP)n嵌入式片上系統(tǒng)嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip，SoC) （見表（見表1-3, P5） 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu) ：單一存儲、統(tǒng)一編址、分時復用：單一存儲、

13、統(tǒng)一編址、分時復用哈佛結(jié)構(gòu)：分開存儲、獨立編址、兩倍帶寬、效率更高哈佛結(jié)構(gòu)：分開存儲、獨立編址、兩倍帶寬、效率更高CISC vs RISC1.4 嵌入式系統(tǒng)的應用嵌入式系統(tǒng)的應用（1）工業(yè)控制）工業(yè)控制 基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設備將獲得長足的發(fā)展，目前已基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設備將獲得長足的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的經(jīng)有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在應用中，網(wǎng)絡化是提位嵌入式微控制器在應用中，網(wǎng)絡化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過程控高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過程控制、數(shù)字機床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設備監(jiān)測、石油化工制、數(shù)字機床

14、、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設備監(jiān)測、石油化工系統(tǒng)。就傳統(tǒng)的工業(yè)控制產(chǎn)品而言，低端型采用的往往是系統(tǒng)。就傳統(tǒng)的工業(yè)控制產(chǎn)品而言，低端型采用的往往是8位單位單片機。但是隨著技術的發(fā)展，片機。但是隨著技術的發(fā)展，32位、位、64位的處理器逐漸成為工業(yè)位的處理器逐漸成為工業(yè)控制設備的核心，在未來幾年內(nèi)必將獲得長足的發(fā)展?？刂圃O備的核心，在未來幾年內(nèi)必將獲得長足的發(fā)展。（2）交通管理）交通管理 在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務方面，嵌入式系在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務方面，嵌入式系統(tǒng)技術已經(jīng)獲得了廣泛的應用，內(nèi)嵌統(tǒng)技術已經(jīng)獲得了廣泛的應用，內(nèi)嵌GPS模塊、模塊、GSM模塊的移動模塊的

15、移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設備設備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。隨時隨地找到你的位置。1.4 嵌入式系統(tǒng)的應用嵌入式系統(tǒng)的應用（3）信息家電）信息家電 這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應用領域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡化、這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應用領域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡化、智能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，智能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、網(wǎng)絡進行遠程控制。

16、在這些設備中，嵌入式也可以通過電話線、網(wǎng)絡進行遠程控制。在這些設備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。系統(tǒng)將大有用武之地。（4）家庭智能管理系統(tǒng)）家庭智能管理系統(tǒng) 水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(xiàn)更高，更準嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(xiàn)更高，更準確和更安全的性能。目前在服務領域，如遠程點菜器等已經(jīng)體現(xiàn)確和更安全的性能。目前在服務領域，如遠程點菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。（5）POS網(wǎng)絡及電子商務網(wǎng)絡及電子商務 公共交通無接觸智能卡公共交通

17、無接觸智能卡(Contactless Smartcard, CSC)發(fā)行系發(fā)行系統(tǒng)，公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動售貨機，各種智能統(tǒng)，公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動售貨機，各種智能ATM終端將全終端將全面走入人們的生活，到時手持一卡就可以行遍天下。面走入人們的生活，到時手持一卡就可以行遍天下。1.4 嵌入式系統(tǒng)的應用嵌入式系統(tǒng)的應用（6）環(huán)境工程與自然）環(huán)境工程與自然 水文資料實時監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地水文資料實時監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實時氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境震監(jiān)測網(wǎng)，實時氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣，地況復雜的地區(qū)

18、，嵌入式系統(tǒng)將實現(xiàn)無人監(jiān)測。惡劣，地況復雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實現(xiàn)無人監(jiān)測。（7）國防與航天）國防與航天 嵌入式芯片的發(fā)展將使機器人在微型化，高智能方面優(yōu)勢更加嵌入式芯片的發(fā)展將使機器人在微型化，高智能方面優(yōu)勢更加明顯，同時會大幅度降低機器人的價格，使其在工業(yè)領域和服務明顯，同時會大幅度降低機器人的價格，使其在工業(yè)領域和服務領域獲得更廣泛的應用。領域獲得更廣泛的應用。1.5 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展縱觀嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了以下縱觀嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了以下3個階段個階段 ：n以嵌入式微處理器為基礎的初級嵌入式系統(tǒng)以嵌入式微處理器為基礎的初級嵌入式系統(tǒng)n以嵌入式操作

19、系統(tǒng)為標志的中級嵌入式系統(tǒng)以嵌入式操作系統(tǒng)為標志的中級嵌入式系統(tǒng)n以以Internet和實時多任務操作系統(tǒng)為標志的高和實時多任務操作系統(tǒng)為標志的高級嵌入式系統(tǒng)級嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢嵌入式技術與嵌入式技術與Internet技術的結(jié)合正在推動著嵌入式技術的技術的結(jié)合正在推動著嵌入式技術的飛速發(fā)展，為嵌入式市場展現(xiàn)了美好的前景，同時也對飛速發(fā)展，為嵌入式市場展現(xiàn)了美好的前景，同時也對嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn)，未來嵌入式系統(tǒng)的幾嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn)，未來嵌入式系統(tǒng)的幾大發(fā)展趨勢：大發(fā)展趨勢： （1）嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)成了一項系統(tǒng)工程，開發(fā)廠商不僅）嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)成了一項系統(tǒng)工程，開發(fā)

20、廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還要提供強大的硬要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還要提供強大的硬件開發(fā)工具和軟件支持包。件開發(fā)工具和軟件支持包。（2）網(wǎng)絡化、信息化的要求隨著）網(wǎng)絡化、信息化的要求隨著Internet技術的成熟和帶技術的成熟和帶寬的提高而日益突出，以往功能單一的設備如電話、手寬的提高而日益突出，以往功能單一的設備如電話、手機、冰箱、微波爐等功能不再單一，結(jié)構(gòu)變得更加復雜，機、冰箱、微波爐等功能不再單一，結(jié)構(gòu)變得更加復雜，網(wǎng)絡互聯(lián)成為必然趨勢。網(wǎng)絡互聯(lián)成為必然趨勢。發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢（3）未來的嵌入式設備為了適應網(wǎng)絡發(fā)展的要求，必然要求）未來的嵌入式設備為了適應網(wǎng)絡發(fā)展的要

21、求，必然要求硬件上提供各種網(wǎng)絡通信接口。傳統(tǒng)的單片機對于網(wǎng)絡支持硬件上提供各種網(wǎng)絡通信接口。傳統(tǒng)的單片機對于網(wǎng)絡支持不足，而新一代的嵌入式處理器已經(jīng)開始內(nèi)嵌網(wǎng)絡接口，除不足，而新一代的嵌入式處理器已經(jīng)開始內(nèi)嵌網(wǎng)絡接口，除了支持了支持TCP/IP協(xié)議，還有的支持協(xié)議，還有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或或IrDA通信接口中的一種或者幾種，同時也需要通信接口中的一種或者幾種，同時也需要提供相應的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動軟件。軟件方面提供相應的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動軟件。軟件方面系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)核支持網(wǎng)絡模塊，甚至可以在設備上嵌入系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)核支持網(wǎng)絡模塊，甚至可以在設

22、備上嵌入Web瀏瀏覽器，真正實現(xiàn)隨時隨地用各種設備上網(wǎng)。覽器，真正實現(xiàn)隨時隨地用各種設備上網(wǎng)。 （4）精簡系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關鍵算法，降低功耗和軟硬成本。）精簡系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關鍵算法，降低功耗和軟硬成本。（5）提供更加友好的多媒體人機交互界面。）提供更加友好的多媒體人機交互界面。1.6 通用計算機與嵌入式系統(tǒng)對比通用計算機與嵌入式系統(tǒng)對比硬件平臺比較軟件平臺比較返回2. STM32簡介簡介nSTM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內(nèi)核。內(nèi)核。n按性能分成兩個不同的系列：按性能分成兩個

23、不同的系列：STM32F103“增強型增強型”系列和系列和STM32F101“基本型基本型”系列。系列。n增強型系列時鐘頻率達到增強型系列時鐘頻率達到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36MHz，以，以16位產(chǎn)品位產(chǎn)品的價格得到比的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。用戶的最佳選擇。n兩個系列都內(nèi)置兩個系列都內(nèi)置32K128K的閃存，不同的是的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設接口的組合。時鐘頻率的最大容量和外設接口的組合。時鐘頻率72MHz時，時，從閃存執(zhí)行代碼，

24、從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗功耗36mA，是，是32位市場上位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當于功耗最低的產(chǎn)品，相當于0.5mA/MHz。 2. STM32簡介簡介n2.1 歷史歷史n2.2 產(chǎn)品介紹產(chǎn)品介紹n2.3 Cortex-M3內(nèi)核內(nèi)核n2.4 應用應用2.1 STM32歷史歷史n意法半導體意法半導體 (STMicroelectronics) 集團于集團于1987年年6月月成立，是由意大利的成立，是由意大利的SGS 微電子公司和法國微電子公司和法國Thomson 半導體公司合并而成。半導體公司合并而成。1998年年5月，月，SGS-THOMSON Microelectronics 將公司名

25、稱改為意法半將公司名稱改為意法半導體有限公司導體有限公司,意法半導體是世界最大的半導體公司之意法半導體是世界最大的半導體公司之一。從成立之初至今，一。從成立之初至今，ST 的增長速度超過了半導體工的增長速度超過了半導體工業(yè)的整體增長速度。自業(yè)的整體增長速度。自1999年起，年起，ST 始終是世界十始終是世界十大半導體公司之一。大半導體公司之一。n2007年年6月月ST宣布了她的第一款基于宣布了她的第一款基于Cortex-M3并內(nèi)并內(nèi)嵌嵌32K128K閃存的閃存的STM32微控制器系列產(chǎn)品。微控制器系列產(chǎn)品。nARM公司在公司在2004年推出了年推出了CM3內(nèi)核，經(jīng)過內(nèi)核，經(jīng)過5年市場的年市場的

26、積累，包括積累，包括ST公司、公司、TI公司等一些半導體公司推出了公司等一些半導體公司推出了基于基于CM3內(nèi)核的微控制器產(chǎn)品。內(nèi)核的微控制器產(chǎn)品。ARMnARM（Advanced RISC Machines）是英國的一家微）是英國的一家微處理器企業(yè)，處理器企業(yè)， 也可以認為是對一類微處理器的通稱，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術的名字。還可以認為是一種技術的名字。n見表見表1-5（P10）nARM體系結(jié)構(gòu)定義了指令集和基于這一體系結(jié)構(gòu)下處體系結(jié)構(gòu)定義了指令集和基于這一體系結(jié)構(gòu)下處理器的編程模型?；谕瑯芋w系結(jié)構(gòu)可以有多種處理理器的編程模型?；谕瑯芋w系結(jié)構(gòu)可以有多種處理器

27、，每個處理器性能不同，所面向的應用也就不同。器，每個處理器性能不同，所面向的應用也就不同。nARMv7有三個分支，即：有三個分支，即： A-應用分支，面向應用，如手持設備。應用分支，面向應用，如手持設備。 R-實時分支，面向一般的實時控制。實時分支，面向一般的實時控制。 M-微處理機分支，面向深度嵌入系統(tǒng)。微處理機分支，面向深度嵌入系統(tǒng)。 ARM處理器系列處理器系列2.2 Cortex-M3內(nèi)核內(nèi)核Cortex-M3Cortex-M3系列微處理器的主要特點如下：系列微處理器的主要特點如下：（1 1）Thumb-2 Thumb-2 指令集架構(gòu)指令集架構(gòu)（ISA, Instruction Set

28、Architecture）。（2 2）哈佛處理器架構(gòu)，在加載）哈佛處理器架構(gòu)，在加載/ /存儲數(shù)據(jù)的同時能夠執(zhí)行指令取指。存儲數(shù)據(jù)的同時能夠執(zhí)行指令取指。（3 3）三級流水線。）三級流水線。（4 4）32 32 位單周期乘法。位單周期乘法。（5 5）具備硬件除法。）具備硬件除法。（6 6）ThumbThumb狀態(tài)和調(diào)試狀態(tài)。狀態(tài)和調(diào)試狀態(tài)。（7 7）處理模式和線程模式。）處理模式和線程模式。（8 8）ISRISR（Interrupt Service Routine）的低延遲進入和退出。的低延遲進入和退出。（9 9）可中斷）可中斷- -可繼續(xù)的可繼續(xù)的LDM/STMLDM/STM（批量傳輸數(shù)據(jù)的

29、指令 ），），PUSH/POPPUSH/POP。（1010）ARMv6ARMv6類型類型BE8/LEBE8/LE支持。支持。 （字節(jié)不變式大端模式big-endian /小端模式little-endian）（1111）ARMv6 ARMv6 非對齊訪問。非對齊訪問。（1212）分支預測功能）分支預測功能 關于指令集關于指令集nCortexM3處理器采用處理器采用ARMv7-M架構(gòu)，它包括所有的架構(gòu)，它包括所有的16位位Thumb指令集和基本的指令集和基本的32位位Thumb-2指令集架構(gòu)，指令集架構(gòu)，Cortex-M3處理器不能執(zhí)行處理器不能執(zhí)行ARM指令集。指令集。nThumb-2在在Thu

30、mb指令集架構(gòu)（指令集架構(gòu)（ISA）上進行了大量的改進，它）上進行了大量的改進，它與與Thumb相比，具有更高的代碼密度并提供相比，具有更高的代碼密度并提供16/32位指令的更高位指令的更高性能。性能。n為兼容數(shù)據(jù)總線寬度為為兼容數(shù)據(jù)總線寬度為16位的應用系統(tǒng)，位的應用系統(tǒng)，ARM體系結(jié)構(gòu)除了支持體系結(jié)構(gòu)除了支持執(zhí)行效率很高的執(zhí)行效率很高的32位位ARM指令集以外，同時支持指令集以外，同時支持16位的位的Thumb指令集。指令集。nThumb指令集是指令集是ARM指令集的一個子集，是針對代碼密度問題指令集的一個子集，是針對代碼密度問題而提出的，它具有而提出的，它具有16位的代碼寬度。與等價的位

31、的代碼寬度。與等價的32位代碼相比較，位代碼相比較，Thumb指令集在保留指令集在保留32位代碼優(yōu)勢的同時，大大的節(jié)省了系統(tǒng)位代碼優(yōu)勢的同時，大大的節(jié)省了系統(tǒng)的存儲空間。的存儲空間。Cortex-M3只支持最新的只支持最新的Thumb-2指令集，這樣設計的指令集，這樣設計的優(yōu)勢在于：優(yōu)勢在于：n免去免去Thumb和和ARM代碼的互相切換，對于早期的處理器來說，代碼的互相切換，對于早期的處理器來說，這種切換會降低性能。這種切換會降低性能。nThumb-2指令集的設計是專門面向指令集的設計是專門面向C語言的，切包括語言的，切包括If/Then結(jié)構(gòu)、硬件除法以及本地位域操作。結(jié)構(gòu)、硬件除法以及本地位

32、域操作。nThumb-2指令集允許用戶在指令集允許用戶在C代碼層面維護修改程序。代碼層面維護修改程序。nThumb-2指令集也包含了調(diào)用匯編代碼的功能。指令集也包含了調(diào)用匯編代碼的功能。綜合以上優(yōu)勢，新產(chǎn)品的開發(fā)將更易于實現(xiàn)，上市時間綜合以上優(yōu)勢，新產(chǎn)品的開發(fā)將更易于實現(xiàn)，上市時間也大為縮短。也大為縮短。三級流水線三級流水線-取指、譯碼、執(zhí)行取指、譯碼、執(zhí)行關于工作狀態(tài)關于工作狀態(tài)Coretx-M3處理器有處理器有2種工作狀態(tài)。種工作狀態(tài)。nThumb狀態(tài)：這是狀態(tài)：這是16位和位和32位位“半字對齊半字對齊”的的Thumb和和Thumb-2指令的執(zhí)行狀態(tài)。指令的執(zhí)行狀態(tài)。n調(diào)試狀態(tài)：處理器停

33、止并進行調(diào)試，進入該狀態(tài)。調(diào)試狀態(tài)：處理器停止并進行調(diào)試，進入該狀態(tài)。關于工作模式關于工作模式Cortex-M3處理器支持處理器支持2種工作模式：線程模式和處理模式。種工作模式：線程模式和處理模式。n在復位時處理器進入在復位時處理器進入“線程模式線程模式”，異常返回時也會進入，異常返回時也會進入該模式，特權和用戶（非特權）模式代碼能夠在該模式，特權和用戶（非特權）模式代碼能夠在“線程模線程模式式”下運行。下運行。n出現(xiàn)異常模式時處理器進入出現(xiàn)異常模式時處理器進入“處理模式處理模式”，在處理模式下，在處理模式下，所有代碼都是特權訪問的。所有代碼都是特權訪問的。關于中斷關于中斷nCortex-M3

34、的一個創(chuàng)新在于嵌套中斷向量控制器的一個創(chuàng)新在于嵌套中斷向量控制器（NVIC ，Nested Vectored Interrupt Controller），），是是Cortex-M3內(nèi)部的獨有集成單元。內(nèi)部的獨有集成單元。nNVIC 提供如下的功能：提供如下的功能：n可嵌套中斷支持可嵌套中斷支持n向量中斷支持向量中斷支持n動態(tài)優(yōu)先級調(diào)整支持動態(tài)優(yōu)先級調(diào)整支持n中斷延遲大大縮短中斷延遲大大縮短n中斷可屏蔽中斷可屏蔽ARM數(shù)據(jù)存儲格式數(shù)據(jù)存儲格式nCortex-M3 處理器能夠以小端格式或大端格式處理器能夠以小端格式或大端格式訪問存儲器中的數(shù)據(jù)字，而訪問代碼時始終使訪問存儲器中的數(shù)據(jù)字，而訪問代碼時

35、始終使用小端格式。用小端格式。 n小端格式是小端格式是 ARM 處理器默認的存儲器格式。處理器默認的存儲器格式。2.3 產(chǎn)品介紹產(chǎn)品介紹n在在STM32F105和和STM32F107互連型系列微控制器之互連型系列微控制器之前，意法半導體已經(jīng)推出前，意法半導體已經(jīng)推出STM32基本型系列、增強型基本型系列、增強型系列、系列、USB基本型系列、增強型系列；新系列產(chǎn)品沿基本型系列、增強型系列；新系列產(chǎn)品沿用增強型系列的用增強型系列的72MHz處理頻率。內(nèi)存包括處理頻率。內(nèi)存包括64KB到到256KB閃存和閃存和 20KB到到64KB嵌入式嵌入式SRAM。n新系列采用新系列采用LQFP64、LQFP1

36、00和和LFBGA100三種封三種封裝，不同的封裝保持引腳排列一致性，結(jié)合裝，不同的封裝保持引腳排列一致性，結(jié)合STM32平平臺的設計理念，開發(fā)人員通過選擇產(chǎn)品可重新優(yōu)化功臺的設計理念，開發(fā)人員通過選擇產(chǎn)品可重新優(yōu)化功能、存儲器、性能和引腳數(shù)量，以最小的硬件變化來能、存儲器、性能和引腳數(shù)量，以最小的硬件變化來滿足個性化的應用需求。滿足個性化的應用需求。 nLQFP也就是薄型QFP（Low-profile Quad Flat Package）指封裝本體厚度為1.4mm的QFP，是日本電子機械工業(yè)會制定的新QFP外形規(guī)格所用的名稱。nQFP封裝：這種技術的中文含義叫四方扁平式封裝技術（Quad F

37、lat Package），該技術實現(xiàn)的CPU芯片引腳之間距離很小，管腳很細。一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在100以上。該技術封裝CPU時操作方便，可靠性高；而且其封裝外形尺寸較小，寄生參數(shù)減小，適合高頻應用；該技術主要適合用SMT表面貼裝技術在PCB上安裝布線。nLFBGA封裝 ：也就是薄型FBGAnFBGA（ Fine-Pitch Ball Grid Array：細間距球柵陣列）是一種在底部有焊球的面陣引腳結(jié)構(gòu), 使封裝所需的安裝面積接近于芯片尺寸。BGA是英文Ball Grid Array Package的縮寫, 即球柵陣列封裝。2.3 產(chǎn)品介紹產(chǎn)品介紹n基

38、本型：基本型：STM32F101R6， STM32F101C8， STM32F101R8， STM32F101V8， STM32F101RB， STM32F101VBn增強型：增強型：STM32F103C8， STM32F103R8， STM32F103V8， STM32F103RB，STM32F103VB， STM32F103VE， STM32F103ZESTM32型號的說明型號的說明以以STM32F103RBT6這個型號的芯片為例，該型號的組成為這個型號的芯片為例，該型號的組成為7個部分，其命名規(guī)則如下：個部分，其命名規(guī)則如下：nSTM32：STM32代表代表ARM Cortex-M3內(nèi)核

39、的內(nèi)核的32位微控制器。位微控制器。nF：F代表芯片子系列。代表芯片子系列。n103：103代表增強型系列。代表增強型系列。nR：R這一項代表引腳數(shù)，其中這一項代表引腳數(shù)，其中T代表代表36腳，腳，C代表代表48腳，腳，R代代表表64腳，腳，V代表代表100腳腳，Z代表代表144腳。腳。nB：B這一項代表內(nèi)嵌這一項代表內(nèi)嵌Flash容量，其中容量，其中6代表代表32K字節(jié)字節(jié)Flash，8代表代表64K字節(jié)字節(jié)Flash，B代表代表128K字節(jié)字節(jié)Flash，C代表代表256K字字節(jié)節(jié)Flash，D代表代表384K字節(jié)字節(jié)Flash，E代表代表512K字節(jié)字節(jié)Flash。nT：T這一項代表封裝

40、，其中這一項代表封裝，其中H代表代表BGA封裝，封裝，T代表代表LQFP封封裝裝，U代表代表VFQFPN封裝。封裝。n6：6這一項代表工作溫度范圍，其中這一項代表工作溫度范圍，其中6代表代表-40-85， 7代表代表-40-105。STM32F103RBT6封裝引腳圖封裝引腳圖2.4 STM32F103性能性能nSTM32F系列屬于中低端的系列屬于中低端的32位位ARM微控制器，該系微控制器，該系列芯片是意法半導體（列芯片是意法半導體（ST）公司出品，其內(nèi)核是）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。n該系列芯片按片內(nèi)該系列芯片按片內(nèi)Flash的大小可分為三大類：的大小可分為三大類：n小容量（小

41、容量（16K和和32K）、）、n中容量（中容量（64K和和128K）、）、n大容量（大容量（256K、384K和和512K）。）。n芯片集成有芯片集成有USB，CAN，最多，最多8個定時器，個定時器，2個個ADC，SPI，IIC，USB，UART等多種功能。等多種功能。2.4 STM32F103性能性能n內(nèi)核：內(nèi)核：ARM32位位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz。單周期乘法和硬件除法。單周期乘法和硬件除法。n存儲器：存儲器：片上集成片上集成32512KB的的Flash存儲器。存儲器。6 64KB的的SRAM存儲器。存儲器。n時鐘、復位

42、和電源管理：時鐘、復位和電源管理：2.0 3.6V的電源供電和的電源供電和I/O接口的驅(qū)動電接口的驅(qū)動電壓；上電壓；上電/斷電復位；斷電復位；4 16MHz的晶振；內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的的晶振；內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的8MHz RC振蕩電路；內(nèi)部振蕩電路；內(nèi)部40kHz的的RC振蕩電路；用于振蕩電路；用于CPU時鐘的時鐘的PLL（Phase Locked Loop,鎖相環(huán)）；帶校準用于鎖相環(huán)）；帶校準用于RTC（real-time clock）的）的32kHz的晶振。可編程電壓檢測（的晶振。可編程電壓檢測（PVD）。）。n低功耗：低功耗：3種低功耗模式：休眠，停止，待機模式。為種低功耗模式：休眠，停止，待機

43、模式。為RTC和備份和備份寄存器供電的寄存器供電的VBAT（電池引腳）。（電池引腳）。n調(diào)試模式：調(diào)試模式：串行調(diào)試（串行調(diào)試（SWD）和）和JTAG接口。接口。nDMA (Direct Memory Access)：12通道通道DMA控制器。支持的外設：控制器。支持的外設：定時器，定時器，ADC，DAC，SPI，IIC和和UART。n2個個12位的位的us級的級的A/D轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（16通道）通道）：A/D測量范圍：測量范圍：0-3.6 V。雙采樣和保持能力。片上集成一個溫度傳感器。雙采樣和保持能力。片上集成一個溫度傳感器。2.4 STM32F103性能性能n2通道通道12位位D/A轉(zhuǎn)換器

44、轉(zhuǎn)換器：STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE獨有。獨有。n最多高達最多高達112個的快速個的快速I/O端口端口：根據(jù)型號的不同，有：根據(jù)型號的不同，有26，37，51，80，和，和112的的I/O端口，所有的端口都可以映射到端口，所有的端口都可以映射到16個外部中斷向個外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以接受量。除了模擬輸入，所有的都可以接受5V以內(nèi)的輸入。以內(nèi)的輸入。n最多多達最多多達11個定時器個定時器：4個個16位定時器，每個定時器有位定時器，每個定時器有4個個IC/OC/PWM或者脈沖計數(shù)器?；蛘呙}沖計數(shù)器。2個個16位的位的6通道高級控制定時器：

45、通道高級控制定時器：最多最多6個通道可用于個通道可用于PWM輸出。輸出。2個看門狗定時器（獨立看門狗個看門狗定時器（獨立看門狗和窗口看門狗）。和窗口看門狗）。Systick定時器：定時器：24位倒計數(shù)器。位倒計數(shù)器。2個個16位基本位基本定時器用于驅(qū)動定時器用于驅(qū)動DAC。n最多多達最多多達13個通信接口個通信接口：2個個IIC接口。接口。5個個USART接口。接口。3個個SPI接口，兩個和接口，兩個和IIS復用。復用。CAN接口（接口（2.0B）。）。USB 2.0全速接口。全速接口。SDIO接口。接口。nECOPACK封裝封裝：STM32F103xx系列微控制器采用系列微控制器采用ECOP

46、ACK封封裝形式（裝形式（一種無鉛的BGA封裝 ）。）。2.5 應用應用返回3. 教學開發(fā)板教學開發(fā)板返回4 工程模板的建立工程模板的建立4.1 ARM Cortex-M3處理器編程環(huán)境處理器編程環(huán)境需要準備的資料需要準備的資料: n1. STM32F10 x_StdPeriph_Lib_V3.5.0 (這是這是ST官網(wǎng)下載的固件庫完整版官網(wǎng)下載的固件庫完整版) n2. 安裝安裝MDK4.70a (Keil)n3. 注冊注冊License(破解破解,如果不破解只能支持如果不破解只能支持32K的代碼的代碼) 安裝成功后，桌面上安裝成功后，桌面上Keil4顯示圖標顯示圖標n固件庫是壓縮文件，解壓縮

47、后，準備編程時用。固件庫是壓縮文件，解壓縮后，準備編程時用。4.2 新建工程輸入工程名，保存選擇CPU，STM32F103VBn彈出對話框彈出對話框“Copy STM32 Startup Code to project .”，詢問是否添加啟動代碼到我們的工程中，詢問是否添加啟動代碼到我們的工程中，這里我們選擇這里我們選擇“否否”，因為我們使用的，因為我們使用的ST固件庫文固件庫文件已經(jīng)包含了啟動文件。件已經(jīng)包含了啟動文件。n接下來，在接下來，在Template工程目錄下面，新建工程目錄下面，新建3個個文件夾文件夾 CORE, USER, STM32F10 x_FWLib。nUSER用來放我們主

48、函數(shù)文件用來放我們主函數(shù)文件main.c,以及其他以及其他包括包括system_stm32f10 x.c 等等，等等，nCORE用來存放啟動文件等，用來存放啟動文件等，nSTM32F10 x_FWLib文件夾顧名思義用來存放文件夾顧名思義用來存放ST官方提供的庫函數(shù)源碼文件。官方提供的庫函數(shù)源碼文件。n還可以新建一個還可以新建一個OUTPUT文件夾，用來放。文件夾，用來放。HEX等編譯輸出的文件。等編譯輸出的文件。n下面要將官方的固件庫包里的源碼文件復制到我們的工程目錄文件夾下面。n我們只用到我們只用到arm目錄下面的目錄下面的startup_stm32f10 x_md.s文文件，這個文件是針

49、對中等容量芯片的啟動文件。件，這個文件是針對中等容量芯片的啟動文件。n其他兩個主要的為其他兩個主要的為startup_stm32f10 x_ld.s為小容量，為小容量，startup_stm32f10 x_hs.c為大容量芯片的啟動文件。這為大容量芯片的啟動文件。這里里copy進來是方便其他開發(fā)者使用小容量或者大容量芯進來是方便其他開發(fā)者使用小容量或者大容量芯片的用戶。片的用戶。將目錄下面的將目錄下面的src、inc文件夾文件夾copy到到STM32F10 x_FWLib文件夾下面。文件夾下面。src存放的是固件庫的存放的是固件庫的.c文件，文件，inc存放的是存放的是對應的對應的.h文件，每

50、個外設對應一個文件，每個外設對應一個.c文件和一個文件和一個.h頭文件。頭文件。下面將這些文件加入我們的工程中去。右鍵點擊下面將這些文件加入我們的工程中去。右鍵點擊Target1，選擇選擇Manage Components Project Targets一欄，將一欄，將Target名字修改為名字修改為Template,然后然后在在Groups一欄刪掉一個，建立三個一欄刪掉一個，建立三個Groups：USER, CORE, FWLIB. 點擊點擊OK.n下面我們往Group里面添加我們需要的文件。右鍵點擊點擊Tempate，選擇選擇Manage Components. 然后選擇需要添加文件的Gr

51、oup，這里第一步我們選擇FWLIB，然后點擊右邊的Add Files,定位到我們剛才建立的目錄STM32F10 x_FWLib/src下面，將里面所有的文件選中(Ctrl+A)，然后點擊Add，然后Close.可以看到Files列表下面包含我們添加的文件n下面我們點擊編譯按鈕下面我們點擊編譯按鈕 編譯工程，編譯工程，可以看到很多報錯，因為找不到庫文件。可以看到很多報錯，因為找不到庫文件。n下面要告訴MDK，在哪些路徑之下搜索相應的文件。n回到工程主菜單，點擊魔術棒，出來一個菜單，然后點擊 c/c+選項.然后點擊Include Paths右邊的按鈕。彈出一個添加path的對話框，然后我們將圖上面的3個目錄添加進去。記住，keil只會在一級目錄查找，所以如果你的目錄下面還有子目錄，記得path一定要定位到最后一級子目錄。然后點擊OK. n重新定位到c/c+界面，然后copy “STM32F10X_MD,USE_STDPERIPH_DRIVER”到 Define里面。在編譯之前，我們記得打開工程在編譯之前，我們記得打開工程USUR下