第2章-STM32單片機結構和最小系統(tǒng)分解

退出嵌入式單片機原理及應用1ARM嵌入式系統(tǒng)概述2STM32單片機結構和最小系統(tǒng)3基于標準外設庫的C語言程序設計基礎4STM32通用輸入輸出GPIO5STM32外部中斷6STM32通用定時器7STM32通用同步/異步收發(fā)器USART8干脆存儲器存取DMA9STM32的模數(shù)轉換器ADC10STM32的集成電路總線I2C11STM32的串行外設接口SPI第2章STM32單片機結構和最小系統(tǒng)2.1STM32F103微限制器外部結構 STM32系列命名規(guī)則、LQFP64（64引腳貼片）封裝的STM32F103芯片2.2STM32F103總線和存儲器結構 總線結構、存儲結構、位帶2.3時鐘電路、復位電路、啟動配置2.4最小系統(tǒng)設計退出2.1STM32F103微限制器外部結構 STM32F103系列芯片包括從36腳至100腳不同封裝形式,STM32系列命名遵循確定的規(guī)則:退出芯片類型：F——通用快閃，L——低電壓（1.65～3.6V），W——無線系統(tǒng)芯片。103——ARMCortex-M3內(nèi)核，增加型；050——ARMCortex-M0內(nèi)核；101——ARMCortex-M3內(nèi)核，基本型；102——ARMCortex-M3內(nèi)核，USB基本型；105—ARMCortex-M3內(nèi)核，USB互聯(lián)網(wǎng)型；107——ARMCortex-M3內(nèi)核，USB互聯(lián)網(wǎng)型、以太網(wǎng)型；215/217——ARMCortex-M3內(nèi)核，加密模塊；405/407——ARMCortex-M4內(nèi)核，不加密模塊等。引腳數(shù)目：R——64PIN，F(xiàn)——20PIN，G——28PIN；K——32PIN，T——36PIN，H——40PIN，C——48PIN，U——63PIN，O——90PIN，V——100PIN，Q——132PIN，Z——144PIN，I——176PIN。B——128KBFlash（中容量），4——16KBFlash（小容量），6——32KBFlash（小容量），8——64KBFlash（中容量），C——256KBFlash（大容量），D——384KBFlash（大容量），E——512KBFlash（大容量），F(xiàn)——768KBFlash（大容量），G——1MKBFlash（大容量）。封裝信息：T——LQFP，H——BGA，U——VFQFPN，Y——WLCSP。工作溫度范圍：6——-40℃~85℃（工業(yè)級），7——-40℃~105℃（工業(yè)級）。2.1STM32F103微限制器外部結構1.芯片系列：STM32代表ST品牌Cortex-Mx系列內(nèi)核（ARM）的32位MCU。2.芯片類型：F——通用快閃，L——低電壓（1.65～3.6V），W——無線系統(tǒng)芯片。3.芯片子系列：103——ARMCortex-M3內(nèi)核，增加型；050——ARMCortex-M0內(nèi)核；101——ARMCortex-M3內(nèi)核，基本型；102——ARMCortex-M3內(nèi)核，USB基本型；105—ARMCortex-M3內(nèi)核，USB互聯(lián)網(wǎng)型；107——ARMCortex-M3內(nèi)核，USB互聯(lián)網(wǎng)型、以太網(wǎng)型；215/217——ARMCortex-M3內(nèi)核，加密模塊；405/407——ARMCortex-M4內(nèi)核，不加密模塊等。4.引腳數(shù)目：R——64PIN，F(xiàn)——20PIN，G——28PIN；K——32PIN，T——36PIN，H——40PIN，C——48PIN，U——63PIN，O——90PIN，V——100PIN，Q——132PIN，Z——144PIN，I——176PIN。5.Flash容量：B——128KBFlash（中容量），4——16KBFlash（小容量），6——32KBFlash（小容量），8——64KBFlash（中容量），C——256KBFlash（大容量），D——384KBFlash（大容量），E——512KBFlash（大容量），F(xiàn)——768KBFlash（大容量），G——1MKBFlash（大容量）。6.封裝信息：T——LQFP，H——BGA，U——VFQFPN，Y——WLCSP。7.工作溫度范圍：6——-40℃~85℃（工業(yè)級），7——-40℃~105℃（工業(yè)級）。8.可選項：此部分可以沒有，可以用于標示內(nèi)部固件版本號。

退出2.1STM32F103微限制器外部結構退出1.電源：VDD_x(x=1,2,3,4)、VSS_x(x=1,2,3,4):2.0-3.6;2.4-3.6VBAT:1.8-3.6VDDA,VSSA:ADC專用2.復位：NRST，低電平3.時鐘限制：OSC_IN,OSC_OUT:4-16MHzOSC32_IN,OSC32_OUT:32.768kHz4.啟動配置：BOOT0,BOOT1配置啟動模式5.輸入輸出口：PAx(x=0,1,2,…,15)、PBx(x=0,1,2,…,15)、PCx(x=0,1,2,…,15)、PD2?？勺鳛橥ㄓ幂斎胼敵?，還可經(jīng)過配置實現(xiàn)特定的其次功能，如ADC、USART、I2C、SPI等。2.2

STM32F103總線和存儲器結構2.2.1系統(tǒng)總線構架四個主動單元：Cortex-M3內(nèi)核的ICode總線（I-bus）、DCode總線（D-bus）、System總線（S-bus）和通用DMA（GP-DMA）。三個被動單元：內(nèi)部SRAM、內(nèi)部Flash存儲器、AHB到APB的橋（AHB2APBx，連接全部的APB設備）。STM32F10x處理器總線結構總線結構中各單元的功能ICode總線：將Flash存儲器指令接口與Cortex-M3內(nèi)核的指令總線相連接，用于指令預取；DCode總線：將Flash存儲器的數(shù)據(jù)接口與Cortex-M3內(nèi)核的DCode總線相連接，用于常量加載和調(diào)試訪問；System總線：將Cortex-M3內(nèi)核的System總線（外設總線）連接到總線矩陣；總線結構中各單元的功能DMA總線：將DMA的AHB主控接口與總線矩陣相連；總線矩陣：用于連接三個主動單元部件和三個被動單元,負責協(xié)調(diào)和仲裁Cortex-M3內(nèi)核和DMA對SRAM的訪問，仲裁接受輪換算法。AHB/APB橋：兩個AHB/APB橋在AHB和2個APB總線之間供應完全同步連接。2.3

時鐘電路、復位電路、啟動配置在STM32中有5個時鐘源，分別為HSI、HSE、LSE、LSI、PLL1.HSI：高速內(nèi)部時鐘信號8MHz通過8MHz的內(nèi)部RC振蕩器產(chǎn)生，并且可被干脆用做系統(tǒng)時鐘，或者經(jīng)過2分頻后作為PLL的輸入。2.HSE：高速外部時鐘信號4-25MHz可以通過外部干脆供應時鐘，從OSC_IN輸入，或運用外部陶瓷/晶體諧振器。HSI比HSE有更快的啟動時間，但頻率精確度沒有外部晶體振蕩器高。3.LSE：低速外部時鐘信號32.768KHZ振蕩器是一個32.768KHz的低速外部晶體/陶瓷振蕩器，它為RTC或其它功能供應低功耗且精確的時鐘源。4.LSI：低速內(nèi)部時鐘信號30-60KHzLSIRC擔當一個低功耗時鐘源的角色，它可以在停機和待機模式下保持運行，為獨立看門狗和自動喚醒單元供應時鐘。5.PLL：鎖相環(huán)倍頻輸出用來倍頻HIS或者HSE，時鐘輸入源可選擇為HSI/2、HSE或者HSE/2，倍頻可選擇為2～16倍，但是其輸出頻率最大不得超過72MHz。2.3.1時鐘限制

STM32F10x支持電源復位、系統(tǒng)復位、和備份區(qū)域復位三種復位形式。2.3.2

復位2.3.3啟動配置STM32F103x因為固定的存儲器映像，代碼區(qū)始終從地址0x00000000起先，通過ICode和DCode總線訪問。啟動之后，CPU從地址0x00000000獲得堆棧頂?shù)牡刂?，并從啟動存儲器?x00000004指示的地址起先執(zhí)行代碼。而數(shù)據(jù)區(qū)（SARM）始終從地址0x20000000起先，通過系統(tǒng)總線訪問。STM32F103x的CPU始終從ICode總線獲得復位向量，即啟動僅適合于從代碼區(qū)起先。而常用的程序代碼存放在Flash中，因此最典型的是從Flash啟動。STM32F103微限制器實現(xiàn)了一個特殊的機制，系統(tǒng)可以不僅僅從Flash存儲器啟動，還可以從系統(tǒng)存儲器或內(nèi)置SRAM啟動。2.4

最小系統(tǒng)設計典型的最小系統(tǒng)由微限制器芯片、供電電路、時鐘電路、復位電路、啟動配置電路和程序下載電路構成2.4最小系統(tǒng)設計1.電源：STM32F103系列微限制器的工作電壓在+2.0V~+3.6V之間。由于常用電源為5V，必需接受轉換電路把5V電壓轉換為2~3.6之間。電源轉換芯片REG1117-3.3是一款正電壓輸出的低壓降三端線性穩(wěn)壓電路，輸入5V電壓，輸出固定的3.3V電壓2.時鐘：時鐘通常由晶體振蕩器（簡稱晶振）產(chǎn)生，圖2-9中時鐘部分供應了兩個時鐘源，Y1是32.768kHz晶振，為RTC供應時鐘。Y2是8MHz晶振，為整個系統(tǒng)供應時鐘。3.復位：接受按鍵和愛護電阻電容構成復位電路，按下按鍵將觸發(fā)系統(tǒng)復位，具體電路如圖2-9中復位部分所示。4.啟動模式：啟動模式由BOOT0和BOOT1選擇，為了便于設置，BOOT0接電平，并且和BOOT1通過2X2插針相連，通過跳線可以配置三種不同啟動模式。5.下載：JTAG是一種國際標準測試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測試?，F(xiàn)在多數(shù)的高級器件都支持JTAG協(xié)議，如ARM