存儲器與總線架構(gòu)

關(guān)于存儲器與總線架構(gòu)第1頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月一、系統(tǒng)構(gòu)架1、STM32系統(tǒng)包含的基本單元四個驅(qū)動單元：

Cortex-M3內(nèi)核ICode總線(I-bus)、DCode總線(D-bus)和系統(tǒng)總線(S-bus)，GP-DMA(通用DMA)三個被動單元： 內(nèi)部SRAM，內(nèi)部閃存FLASH存儲器，AHB到APB的橋(AHB2APBx)，它連接所有的APB設(shè)備第2頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示第3頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月ICode總線：該總線將Cortex-M3內(nèi)核的指令總線與Flash指令接口相連接，指令預(yù)取在此總線上完成。DCode總線：該總線將Cortex-M3內(nèi)核的DCode總線與閃存存儲器的數(shù)據(jù)接口相連接(常量加載和調(diào)試訪問)。系統(tǒng)總線：此總線連接Cortex-M3內(nèi)核的系統(tǒng)總線(外設(shè)總線)到總線矩陣，總線矩陣協(xié)調(diào)著內(nèi)核和DMA間的訪問。DMA總線：此總線將DMA的AHB主控接口與總線矩陣相聯(lián)，總線矩陣協(xié)調(diào)著CPU的DCode和DMA到SRAM、閃存和外設(shè)的訪問。第4頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月總線矩陣：此總線矩陣協(xié)調(diào)內(nèi)核系統(tǒng)總線和DMA主控總線之間的訪問仲裁。此總線矩陣由3個驅(qū)動部件(CPU的DCode、系統(tǒng)總線和DMA總線)和3個被動部件(閃存存儲器接口、SRAM和AHB2APB橋)構(gòu)成。

AHB外設(shè)通過總線矩陣與系統(tǒng)總線相連，允許DMA訪問。AHB/APB橋(APB)：兩個AHB/APB橋在AHB和2個APB總線間提供同步連接。APB1操作速度限于36MHz，APB2工作在全速狀態(tài)(最高72MHz)。第5頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月二、存儲器組織1、存儲器的組織方法程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、寄存器和輸入輸出端口被組織在同一個4GB的線性地址空間內(nèi)。數(shù)據(jù)字節(jié)以小端格式存放在存儲器中。一個字中最低地址字節(jié)被認(rèn)為是該字的最低位字節(jié)，而最高地址字節(jié)是最高位字節(jié)?？稍L問的存儲器空間被分成8個512MB的主要塊，其他所有沒有分配給片上存儲器和外設(shè)的存儲器空間都是保留的地址空間第6頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月2、存儲器映像第7頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（續(xù)圖）第8頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月3、外設(shè)存儲器映像

起始地址外設(shè)總線寄存器映像0x40022400-0x40023FFF保留0x40022000-0x400223FF閃存存儲器接口0x40021400-0x40021FFF保留AHB0x40021000-0x400213FF復(fù)位和時鐘控制0x40020400-0x40020FFF保留0x40020000-0x400203FFDMA第9頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月0x40013C00-0x40013FFF保留0x40013800-0x40013BFFUSART10x40013400-0x400137FF保留0x40013000-0x400133FFSPI10x40012C00-0x40012FFFTIM1時鐘0x40012800-0x40012BFFADC2APB10x40012400-0x400127FFADC10x40012000-0x40011FFF保留0x40011800-0x40011BFFGPIO端口E0x40011400-0x400117FFGPIO端口D0x40011000-0x400113FFGPIO端口C0X40010C00-0x40010FFFGPIO端口B第10頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月0x40010800-0x40010BFFGPIO端口A0x40010400-0x400107FFEXTI0x40010000-0x400103FFAFIO

0x40008000-0x400077FF保留0x40007000-0x400073FF電源控制0x40006C00-0x40006FFF后備寄存器(BKP)APB10x40006800-0x40006BFF保留0x40006400-0x400067FFbxCAN0x40006000-0x400063FFUSB的SRAM256x16位0x40005C00-0x40005FFFUSB寄存器0x40005800-0x40005BFFI2C20x40005400-0x400057FFI2C1第11頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月0x40005000-0x40004FFF保留0x40004800-0x40004BFFUSART30x40004400-0x400047FFUSART20x40004000-0x40003FFF保留0x40003800-0x40003BFFSPI20x40003400-0x400037FF保留APB10x40003000-0x400033FF獨(dú)立看門狗(IWDG)0x40002C00-0x40002FFF窗口看門狗(WWDG)0x40002800-0x40002BFFRTC0x40002400-0x40000FFF保留0x40000800-0x40000BFFTIM4定時器0x40000400-0x400007FFTIM3定時器0x40000000-0x400003FFTIM2定時器第12頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月4、STM32F10X中各接口部件中的寄存器

STM32F103系列微控制器嵌入的各種接口部件都有三大類寄存器：控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和狀態(tài)寄存器，每一類寄存器都包含了多個寄存器，它們在相同的基地址下具有不同的偏移地址。例：TIM2定時器的基地址是：0x40000000

控制寄存器1的偏移地址是：00H

控制寄存器2的偏移地址是：04H

從模式控制寄存器的偏移地址是：08HDMA/中斷使能寄存器的偏移地址是：0CH等第13頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月由上表述可得到它們的物理地址是：控制寄存器1的物理地址是：0x40000000

控制寄存器2的物理地址是：0x40000004

從模式控制寄存器的物理地址是：

0x40000008DMA/中斷使能寄存器的物理地址是：

0x4000000C等因此對這些寄存器的操作實(shí)際上就是對其物理地址中內(nèi)容的操作第14頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月5、嵌入式SRAM

STM32F10x內(nèi)置20K字節(jié)的靜態(tài)SRAM，它可以以字節(jié)、半字(16位)或全字(32位)訪問，SRAM的起始地址是0x20000000第15頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月6、嵌入式閃存高性能的閃存模塊有以下的主要特性：128K字節(jié)閃存擦寫次數(shù)：100萬次存儲器結(jié)構(gòu)：閃存存儲器有主存儲塊和信息塊組成（1）主存儲塊為16Kx64位，每個主存儲塊又劃分為128個1K字節(jié)的頁。（2）信息塊為320x64位，每個信息塊又劃分為一個2K字節(jié)和一個0.5K字節(jié)的頁第16頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月三、啟動配置啟動模式選擇管腳啟動模式說明BOOT1BOOT0x0用戶Flash用戶閃存被選為啟動區(qū)域01系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)存儲器被選為啟動區(qū)域11內(nèi)嵌SRAM內(nèi)嵌SRAM被選為啟動區(qū)域

在STM32F10x里，可以通過BOOT[1:0]引腳選擇三種不同啟動模式第17頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月四、STM32F10X提供的固件庫

固件庫包括了程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和覆蓋所有外部特性的宏單元，還包括設(shè)備驅(qū)動的描述以及每個外圍模塊的實(shí)例。為了方便用戶的編程，STM32F10X對接口部件中寄存器的操作轉(zhuǎn)變成了對固件庫的操作。即只要調(diào)用固件庫中的相關(guān)函數(shù)，就可以完成對接口寄存器的操作。

STM32F10X中固件庫中的函數(shù)是以接口部件來分類的。第18頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月1、STM32固件庫的定義規(guī)則STM32固件庫中使用的縮寫詞：縮寫外圍模塊/單元縮寫外圍模塊/單元ADC模/數(shù)轉(zhuǎn)換PWR電源控制BKP備份寄存器RCC復(fù)位和時鐘控制CAN控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)RTC實(shí)時時鐘DMA直接存儲器存取控制SPI串行外圍接口EXTI外部中斷控制器SysTick系統(tǒng)tick定時器FLASHFlash存儲器TIM通用定時器GPIO通用I/OTIM1先進(jìn)的控制定時器I2CI2C接口USART通用同步異步接收傳送器IWDG獨(dú)立看門狗WWDG窗口看門狗NVIC嵌套向量中斷控制器第19頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）固件庫的命名規(guī)則

PPP表示外圍模塊的縮寫系統(tǒng)文件名和源/頭文件名以“stm32f10x_”的形式表示，例如stm32f10x_conf.h。在單一文件中使用的常量在該文件中定義，在多個文件中使用的常量定義在頭文件中，所有的常量以大寫字母表示。寄存器當(dāng)作常量看待。同樣以大寫字母表示。第20頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

外圍模塊功能函數(shù)的名字需要有相應(yīng)的外圍模塊縮寫加下劃線這樣的前綴。每個單詞的首寫字符需要大寫。例SPI_SendData

使用PPP_InitTypeDef中指定的參數(shù)初始化PPP外圍模塊的函數(shù)，被命名為PPP_Init。復(fù)位PPP外圍模塊寄存器為默認(rèn)值的函數(shù)，命名為PPP_DeInit。將PPP_InitTypeDef結(jié)構(gòu)體中的每個成員設(shè)置為復(fù)位值的函數(shù)，命名為PPP_StructInit。第21頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

用來使能或禁止指定的PPP外圍模塊的函數(shù)，命名為PPP_Cmd

用來使能或禁止指定的PPP外圍模塊的某個中斷資源的函數(shù)，命名為PPP_ITConfig

用來使能或禁止指定的PPP外圍模塊的DMA接口的函數(shù)，被命名為PPP_DMAConfig。用來設(shè)置某個外圍模塊的函數(shù)，總是以“Config”結(jié)尾。第22頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

用來檢測指定PPP的標(biāo)志是否被置位或清0的函數(shù)，命名為PPP_GetFlagStatus。用來清除某個PPP的標(biāo)志的函數(shù)，命名為PPP_ClearFlag

用來檢驗(yàn)指定PPP的中斷是否發(fā)生的函數(shù)，命名為PPP_GetITPendingBit

用來清除某個PPP中斷掛起位的函數(shù)，命名為PPP_ClearITPendingBit第23頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）代碼標(biāo)準(zhǔn)變量定義了18個變量類型，在頭文件stm32f10x_type.h中

Typedefsignedlongs32；

Typedefsignedshorts16；

Typedefsignedchars8；

Typedefvolatilesignedlongv32；

Typedefvolatilesignedshortv16；

Typedefvolatilesignedcharv8；

Typedefunsignedlongu32；

Typedefunsignedshortu16；

Typedefunsignedcharu8；第24頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月 Typedefunsignedlongconstuc32；

Typedefunsignedshortconstuc16；

Typedefunsignedcharconstuc8；

Typedefvolatileunsignedlongvu32；

Typedefvolatileunsignedshortvu16；

Typedefvolatileunsignedcharvu8；

Typedefvolatileunsignedlongconstvuc32；

Typedefvolatileunsignedshortconstvuc16；

Typedefvolatileunsignedcharconstvuc8；第25頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

布爾（bool）類型布爾類型在頭文件stm32f10x_type.h中定義Typedefenum{ FALSE=0，

TRUE=！FALSE}bool；

標(biāo)志狀態(tài)（FunctionlState）類型標(biāo)志狀態(tài)類型在頭文件stm32f10x_type.h中定義Typedefenum{ RESET=0，

SET=！RESET}FlagStatus；第26頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

功能狀態(tài)（FunctionlState）類型功能狀態(tài)類型在頭文件stm32f10x_type.h中定義Typedefenum{ DISABLE=0，

ENABLE=！DISABLE}FunctionlState；

錯誤狀態(tài)（FunctionlState）類型錯誤狀態(tài)類型在頭文件stm32f10x_type.h中定義Typedefenum{ ERROR=0，

SUCCESS=！ERROR}ErrorStatus；第27頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）外圍模塊指向外圍模塊的指針，用來訪問外圍模塊控制寄存器。外圍模塊控制寄存器結(jié)構(gòu)stm32f10x_map.h包含了所有外圍模塊結(jié)構(gòu)的定義。下面是一個SPI寄存器結(jié)構(gòu)的聲明Typedefstruct{ vu16 CR1 /*SPI控制寄存器1*/ u16 RESERVED0/*保留0*/ vu16 CR2 /*SPI控制寄存器2*/ u16 RESERVED1/*保留1*/第28頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月 vu16 SR /*SPI狀態(tài)寄存器*/ u16 RESERVED2 /*保留2*/ vu16 DR /*SPI數(shù)據(jù)寄存器*/ u16 RESERVED3 /*保留3*/ vu16 CRCPR /*SPICRC多項(xiàng)式寄存器*/ u16 RESERVED4 /*保留4*/ vu16 RXCRCR /*SPIRxCRC寄存器*/ u16 RESERVED5 /*保留5*/ vu16 TXCRCR /*SPITxCRC寄存器*/ u16 RESERVED6 /*保留6*/}SPI_TypeDef

每個外圍模塊的寄存器名是該寄存器的縮寫，用大寫表示。RESERVEDi（i是正數(shù)，作為保留域的下標(biāo)）表示保留域。第29頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

外圍模塊聲明所有外圍模塊在stm32f10x_map.h中聲明。下面給出了SPI外圍模塊的聲明#ifndefEXT#DefineEXTextern#endif ┅#definePERIPH_BASE （（u32）0x40000000）#defineAPB1PERIPH_BASE PERIPH_BASE#defineAPB2PERIPH_BASE （PERIPH_BASE+0x10000） ┅/*SPI2基地址的定義*/#defineSPI2_BASE （APB1PERIPH_BASE+0x3800） ┅第30頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月/*SPI2外圍聲明*/#ifndefDEBUG ┅#ifdef_SPI2#defineSPI2 ((SPI_TypeDef*)SPI2_BASE)

#endif /*_SPI2*/

┅#else /*DEBUG*/ ┅#ifdef_SPI2EXTSPI_TypeDef *SPI2#endif /*_SPI2*/ ┅#endif /*DEBUG*/第31頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月說明：（1）定義標(biāo)簽_SPI，用來在應(yīng)用程序中引入SPI外圍模塊庫（_SPI標(biāo)簽定義在stm32f10x_conf.h中）。（2）定義label_SPIn，用來訪問SPIn的外圍寄存器（_SPIn標(biāo)簽定義在stm32f10x_conf.h中）。（3）為了進(jìn)入調(diào)試模式，用戶必須在頭文件stm32f10x_conf.h中定義標(biāo)簽DEBUG。這樣就構(gòu)成了一個指向SRAM中外圍模塊結(jié)構(gòu)體的指針，從而使調(diào)試變的簡單，并且所有寄存器的設(shè)置可以通過轉(zhuǎn)儲一個外圍變量來實(shí)現(xiàn)。第32頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月2、STM32固件庫的層次結(jié)構(gòu)（1）示例（Examples）文件夾Examples包含每個外