STM32

微控制器原理及應(yīng)用陳蕾鄧晶主編蘇州大學(xué)出版社“十三五”江蘇省高校重點(diǎn)教材第二章STM32結(jié)構(gòu)【本章教學(xué)目標(biāo)】嵌入式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)嵌入式微處理器分類嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用STM32微控制器系列產(chǎn)品特點(diǎn)STM32F103主要性能主要內(nèi)容2.1STM32系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1.1Cortex-M3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1.2STM32的總線結(jié)構(gòu)2.2STM32存儲(chǔ)器組織2.2.1STM32存儲(chǔ)器映射2.2.2位段操作2.3STM32內(nèi)部資源2.3.1STM32功能結(jié)構(gòu)2.3.2STM32的引腳分布2.4STM32最小系統(tǒng)2.4.1電源電路2.4.2時(shí)鐘電路2.4.3復(fù)位電路2.4.4啟動(dòng)電路2.1STM32系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1.1Cortex-M3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由ARM公司推出的AMBA片上總線已經(jīng)成為一種主流的工業(yè)片上結(jié)構(gòu)，AMBA規(guī)范主要包括AHB系統(tǒng)總線（AdvancedHighperformanceBus）和APB外設(shè)總線（AdvancedPeripheralBus），二者分別適用于高速與相對(duì)低速設(shè)備的連接。CM3包含5個(gè)總線，即I-Code總線、D-Code總線、系統(tǒng)總線、外部專用外設(shè)總線和內(nèi)部專用外設(shè)總線，CM3內(nèi)部結(jié)構(gòu)及總線連接如圖2-1所示。圖2-1CM3內(nèi)部結(jié)構(gòu)及總線連接圖2.1.2STM32的總線結(jié)構(gòu)STM32的總線結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，STM32總線由以下部分構(gòu)成4個(gè)驅(qū)動(dòng)單元：Cortex-M3內(nèi)核ICode總線(I-bus)、DCode總線(D-bus)、系統(tǒng)總線(S-bus)、通用DMA1和通用DMA2。4個(gè)被動(dòng)單元：內(nèi)部SRAM、內(nèi)部閃存Flash、FSMC、AHB到APB的橋（AHB2APBx，連接所有的APB設(shè)備）ICode總線：將CM3內(nèi)核的指令總線與Flash存儲(chǔ)器指令接口相連接，用于指令預(yù)取。DCode總線：將CM3內(nèi)核DCode總線與Flash存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)接口相連接，用于常量加載和調(diào)試訪問。System總線：將CM3內(nèi)核的System總線(外設(shè)總線)連接到總線矩陣，用于訪問內(nèi)存和外設(shè)，包括SRAM、片上外設(shè)、片外RAM、片外擴(kuò)展設(shè)備以及系統(tǒng)級(jí)存儲(chǔ)區(qū)的部分空間。DMA總線：將DMA的AHB主控接口與總線矩陣相聯(lián)，總線矩陣協(xié)調(diào)CPU的DCode和DMA到SRAM、閃存和外設(shè)的訪問。圖2-2STM32的總線結(jié)構(gòu)圖2.2 STM32存儲(chǔ)器組織2.2.1STM32存儲(chǔ)器映射STM32將可訪問的存儲(chǔ)器空間分成8個(gè)主塊，每個(gè)塊為0.5GB即512MB，其他未分配給片上存儲(chǔ)器和外設(shè)存儲(chǔ)器空間都是保留的地址空間。STM32存儲(chǔ)器映射圖如圖2-3所示，4GB的線性地址空間內(nèi)，尋址空間被分成8個(gè)主塊：block0～block7，每塊512MB。 片內(nèi)Flash：0x00000000～0x1FFFFFFF，用于存放程序、表格和常數(shù)； 片內(nèi)SRAM：0x20000000～0x3FFFFFFF，用于存放程序中間變量與數(shù)據(jù)； 片上外設(shè)區(qū)：0x40000000～0x5FFFFFFF，用于片上外設(shè)。2.2.2位段操作MCS-51有位操作，STM32沒有位操作，而是通過位段區(qū)、位段別名區(qū)實(shí)現(xiàn)位操作即位段操作。CM3中支持位段操作的地址區(qū)稱為位段區(qū)。在尋址空間的另一地方，有一個(gè)“位段別名區(qū)”空間，從這個(gè)地址開始處，每一個(gè)字（32位）對(duì)應(yīng)位段區(qū)的一位；在位段區(qū)中，每一位都映射到位段別名區(qū)的一個(gè)字，對(duì)位段別名區(qū)的訪問最終會(huì)變換成對(duì)位段區(qū)的訪問。CM3存儲(chǔ)器空間包括2個(gè)位段（bitband）區(qū)，該位段區(qū)分別與2個(gè)32M的位段別名(bitbandAlias)區(qū)對(duì)應(yīng)，位段區(qū)中的每一位映射到位段別名區(qū)中的一個(gè)字，通過對(duì)位段別名區(qū)中某個(gè)字的讀/寫操作可實(shí)現(xiàn)對(duì)位段區(qū)中某一個(gè)位的讀/寫操作。位段區(qū)與位段別名區(qū)的映射關(guān)系如圖2-4所示。圖2-4位段區(qū)與位段別名區(qū)的映射關(guān)系圖2.3STM32內(nèi)部資源2.3.1STM32功能結(jié)構(gòu)STM32內(nèi)部總線和兩條APB總線將片上系統(tǒng)和外設(shè)資源緊密地連接起來，其中內(nèi)部總線是主系統(tǒng)總線，連接CPU、存儲(chǔ)器和系統(tǒng)時(shí)鐘等。APB1總線連接速率較低的外設(shè)，APB2總線連接速率較高的外設(shè)，如系統(tǒng)通用外設(shè)和中斷控制等。GPIO端口包括PA、PB、PC、PD、PE、PF和PG7個(gè)16位的GPIO端口，其它外設(shè)接口引腳都和GPIO端口的引腳功能復(fù)用，AF表示功能復(fù)用引腳。STM32F1xx系列內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2-5所示，不同型號(hào)的具體配置有所不同。STM32F1xx系列微控制器外設(shè)資源配置表2.3.2STM32的引腳分布STM32F103系列有最多7個(gè)16位的并行I/O端口：PA、PB、PC、PD、PE、PF和PG，既可作為輸入，也可作為輸出；既可按16位（半字）處理，也可按位處理。STM32F1xx系列微控制器引腳分布圖如圖2-6所示，這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的144引腳LQFP(Low-profileQuadFlatPackage)封裝的芯片。圖2-7是STM32芯片實(shí)物圖，它是512KB閃存100引腳的STM32F103VET6芯片。圖2-6STM32系列微控制器引腳分布圖圖2-7STM32F103VET6芯片實(shí)物圖2.4STM32最小系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的最小系統(tǒng)是指以某一微處理器為核心，可滿足其正常工作的組成部分，主要包括五個(gè)部分：電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、啟動(dòng)電路、下載調(diào)試電路。2.4.1電源電路STM32微處理器的工作電壓(VDD)為2.0～3.6V，通過內(nèi)置電壓調(diào)節(jié)器為內(nèi)核、內(nèi)存和片上外設(shè)提供所需的1.8V電源，因此，STM32的內(nèi)核電壓是1.8V，I/O端口電壓是3.3V。當(dāng)主電源VDD掉電后，通過VBAT引腳為實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）和備份寄存器提供電源。開發(fā)板上可以DC5V,或者USB5V,一般用電腦USB口供電。

R1：保險(xiǎn)電阻,

C1、C2：濾波電容,

AMS1117-3.3:把5V轉(zhuǎn)換成3.3V.2.4.2時(shí)鐘電路STM32系列微控制器有一個(gè)非常復(fù)雜的時(shí)鐘系統(tǒng)，由以下4個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘源組成：高速內(nèi)部時(shí)鐘HSI（HighSpeedInternal）：內(nèi)部RC振蕩器產(chǎn)生8MHz的頻率，可直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK或在2分頻后作為PLL輸入，但精度不高，不夠穩(wěn)定；高速外部時(shí)鐘HSE（HighSpeedExternal）：可接晶振/陶瓷諧振器，或外部時(shí)鐘源，頻率范圍為4MHz～16MHz，常用值為8MHz；精度高；低速內(nèi)部時(shí)鐘LSI（LowSpeedInternal）：內(nèi)部RC振蕩器可產(chǎn)生30～60KHz的頻率；低速外部時(shí)鐘LSE（LowSpeedExternal）：外接32.768KHz的晶振，主要供給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC。鎖相環(huán)倍頻輸出PLL（PhaseLockedLoop）時(shí)鐘輸入源可選擇為HSI/2、HSE或HSE/2，倍頻可選擇為2～16倍，但其輸出頻率最大不超過72MHz。一般開發(fā)板上的外接時(shí)鐘電路2.4.3復(fù)位電路STM32F1xx支持三種復(fù)位形式，分別為系統(tǒng)復(fù)位、電源復(fù)位和備份區(qū)域復(fù)位。

2.4.4啟動(dòng)電路STM32F1xx通過設(shè)置BOOT[1:0]引腳選擇3種不同的啟動(dòng)模式。通過設(shè)置BOOT[1:0]引腳，各種不同啟動(dòng)模式對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器物理地址將被映射到啟動(dòng)空間。2.4.5下載電路開發(fā)板支持JTAG下載和串口下載JTAG下載。JTAG一端接電腦，另一端接開發(fā)板串口下載

PL2303：USB轉(zhuǎn)串口練習(xí)題2-1Cortex-M3包含哪些總線？2-2STM32微