《STM32入門(mén)100步》第4期：STM32內(nèi)部重要功能(洋桃電子版)201712

PAGEPAGE1/7STM32入門(mén)100步系列教學(xué)文章STM32內(nèi)部重要功能全記錄杜洋 洋桃電子上一期我們講了內(nèi)核、存儲(chǔ)器和時(shí)鐘，它們都是單片機(jī)核心功能的一部分，沒(méi)有它們中的任何一個(gè)，單片機(jī)都不要其I/O端口、調(diào)試模式、定時(shí)器、看門(mén)狗【復(fù)位】復(fù)位功能是核心功能的一部分，大到PCPC越來(lái)越高級(jí)和穩(wěn)定，復(fù)位按鈕漸漸被取消了，但在主板上還是有復(fù)位電路的。單片機(jī)上的復(fù)位功能也有著類(lèi)似的變化，在我學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)，需要在單片機(jī)的一個(gè)復(fù)位專(zhuān)用引腳上接一個(gè)由電阻和電容組成的復(fù)位電路。如果沒(méi)有這個(gè)電路，單片機(jī)就沒(méi)法工作。近些年來(lái)的新款單片機(jī)都把復(fù)位功能內(nèi)置到單片機(jī)中，用戶甚至可以忽略復(fù)位這件事了。如果有必要，你可以在復(fù)位引腳上接一個(gè)按鍵用來(lái)手動(dòng)復(fù)位，除此之外不需其他操作。復(fù)位功能的作用是讓RAM中的數(shù)據(jù)清空，讓所有連接到復(fù)位的相關(guān)功能都回到剛開(kāi)始工作的（初始）狀態(tài)。在接STM322V時(shí)，2V時(shí)，監(jiān)控器讓單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。這個(gè)監(jiān)控器本質(zhì)上達(dá)到了上電復(fù)位的0升到3.3V（STM32的工作電壓）的過(guò)程，這個(gè)過(guò)一端接地。按下開(kāi)關(guān)可手動(dòng)復(fù)位，如圖1所示。圖1外接復(fù)位按鍵電路原理圖【電源管理】4個(gè)部分，分別是備用電源輸入、端口輸入/輸出、邏輯電源輸入和模擬電源輸入。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，藍(lán)色方框里是單片機(jī)內(nèi)部電路，方框之外是單片機(jī)的外部電路。2～3.6VARM內(nèi)核、存儲(chǔ)器、I/O端口和其他純數(shù)字電路工作了。邏輯輸入電壓還能讓I/OI/OLED數(shù)轉(zhuǎn)換器CC振蕩器和L倍頻等模擬電路上的。這兩部分電源輸入在引腳較多4腳以上）的單片機(jī)上是備用電源輸入是一個(gè)獨(dú)立的存在，它是專(zhuān)門(mén)給實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電的，以保證在邏輯電源斷開(kāi)后依然讓RTC保持1.8～3.6V的電池。如果你不想使用單片機(jī)內(nèi)部的RTC等功能，備用電源可以不接。圖2供電方案【低功耗】單片機(jī)在正常工作時(shí)，內(nèi)部大部分功能都處于開(kāi)啟狀態(tài)，最耗電的ARM100%全速運(yùn)行狀態(tài)。試想一下CPU100%CPU5%左右的工作量?？墒菃纹瑱C(jī)的內(nèi)核卻一直處在全速的狀態(tài)，只是單片機(jī)的性能遠(yuǎn)低于PC，發(fā)熱量低，你感覺(jué)不到而已。STM32單片機(jī)為應(yīng)對(duì)這樣的用戶需要，做出了低功耗功能。通過(guò)關(guān)掉一些耗電大的內(nèi)部功能來(lái)達(dá)到省電的目的，根據(jù)關(guān)掉的功能數(shù)量，可分為3睡眠模式，只關(guān)掉ARM內(nèi)核，其他所有功能正常工作。這種方式不怎么省電，但不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。因?yàn)椋ㄖ匦麻_(kāi)啟PC2%又被這個(gè)行為喚醒，處理鼠標(biāo)移動(dòng)的事件，完成后又回到幾乎工作時(shí)才關(guān)閉；缺點(diǎn)是只關(guān)內(nèi)核不夠省電。停機(jī)模式是睡眠模式的升級(jí)版，它將ARM內(nèi)核與幾乎所有內(nèi)部功能，包括外部高速晶體振蕩器和PLL都關(guān)掉了，只有中的數(shù)據(jù)還保存。喚醒的方式是外部中斷、RTC的鬧鐘還有USB接口喚醒，除此之外再?zèng)]有能恢復(fù)的方式，因?yàn)樗械膬?nèi)部功能都被關(guān)掉了，時(shí)鐘電路都不工作了。這有點(diǎn)像PC的睡眠模式，進(jìn)入后只有按電源按鍵才可以喚醒，喚醒后系統(tǒng)數(shù)據(jù)、你打開(kāi)的文件都還式，可以最大程度省電。SRAMRTCRTC鬧鐘由備用電源PC的關(guān)機(jī)，只有按電源按鈕才能復(fù)位啟動(dòng)。待機(jī)模式在實(shí)際的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中很少用到，因?yàn)橥C(jī)模式已經(jīng)很省電了，只有一些特殊需求才會(huì)用到。附表：低功耗模式表停機(jī)模式待機(jī)模式

關(guān)掉功能ARMARM內(nèi)部所有功能PLL、HSEARM內(nèi)部所有功能PLL、HSESRAM

喚醒方式所有內(nèi)部、外部功能的中斷/事件外部中斷輸入接口EXT（16I/OPVDRTCUSBNRSTIWDG專(zhuān)用喚醒WKUP引腳RTC鬧鐘到時(shí)【ADC】在電源管理的部分提到了C（模數(shù)轉(zhuǎn)換器C的功能是讀取模擬量的電壓，類(lèi)似于電壓表。如圖3O端口是輸入或輸出邏輯電平的，也就是高電平1）和低電平0。也就是ADCADC0V到電源電壓之間的具體電壓值，并把這個(gè)值變成一組數(shù)據(jù)。單片機(jī)的ADC81012STM32F103ADC12位的，對(duì)于一般的精度需要已經(jīng)足夠。圖3模擬量電壓關(guān)系【DMA】DMA功能是一種比較新的功能，它是代替CPUADCDMAADCADCADCADCSRAM4所示。這個(gè)過(guò)程需要內(nèi)核的過(guò)程參與，這占用DMA功能可以在這種數(shù)據(jù)讀取、存放的任務(wù)上完全解放內(nèi)核。它能ADCSRAMADCSRAMDMAFlashSRAM、I2C5STM32F103DMA77組數(shù)據(jù)傳遞DMA大大提高了內(nèi)核的工作效率，真的是很重要的功能。圖4DMA工作原理舉例圖5DMA可在多個(gè)功能之間相互傳遞數(shù)據(jù)【I/O端口】I/O端口，學(xué)習(xí)單片機(jī)最先接觸的往往就是I/OI/O端口ADC之外所有的邏輯電平的通信接口，包括我們后面要講的SPICAN等。早年的單片機(jī)沒(méi)有那么多通信接口，也都是靠I/O端口來(lái)模擬的，由此可見(jiàn)I/OI/O端口最原本的功能就是電平的輸入）和輸出，所以才用I和O兩個(gè)首字母作為它的名字。在寫(xiě)法上，正確的是，但也有省去斜線IOSTM32GPIO，都是可以的。STM32F10380I/O165PB、PC、PDPE，每組中16PA0STM32F103C8T64837I/O端口，其接口定義如圖6PA和PB163個(gè)，PD2個(gè)。每一個(gè)I/O端口都有8種工作模式，也就是I/O端口的狀態(tài)是輸出還是輸入？是輸入的話，是模擬量輸入還是邏I/O7GPIO8ADC輸入接口時(shí)使用的，浮空輸入是內(nèi)部不接電阻，下拉和上拉輸入是在I/O10kΩ的下I/O端口有很強(qiáng)的電流推動(dòng)能力，可以輸出一定量的電流，用于推動(dòng)一些元器件（如LED）工作。開(kāi)漏則時(shí)再說(shuō)吧。圖６I/O端口的引腳定義圖７I/O端口的工作模式【調(diào)試模式】ARM的內(nèi)核中，有一組用于仿真調(diào)試的接口。不僅是STM32ARM內(nèi)核的單片機(jī)都支持這個(gè)接口，它叫。JTAG接口的功能主要是做程序仿真。所謂仿真，就是不把程序下載到Flash里，而是在計(jì)算機(jī)端直接控制單片機(jī)內(nèi)核，使單片機(jī)能達(dá)到和運(yùn)行下載到Flash算機(jī)上模擬的，所以叫仿真。FlashJTAGI/OSTM32JTAG接口，還JATG8所示是調(diào)試接口與單片機(jī)的關(guān)系，可以看出JTAG是內(nèi)核的一部分，并不是一個(gè)獨(dú)52圖8調(diào)試接口的原理示意【定時(shí)器、看門(mén)狗、嘀嗒定時(shí)器】RTC9所示。STM32F10313個(gè)普通定時(shí)器，它們不僅能定時(shí)和計(jì)數(shù)，還能做很多復(fù)雜的工作。其功25秒，那么5秒后，看門(mén)狗定時(shí)器會(huì)讓單片機(jī)復(fù)位。但如果我