第2章STM32单片机结构和最小系统分解.ppt
22页
退出退出嵌入式单片机原理及应用 •1 ARM嵌入式系统概述•2 STM32单片机结构和最小系统 •3 基于标准外设库的C语言程序设计基础 •4 STM32通用输入输出GPIO•5 STM32外部中断•6 STM32通用定时器•7 STM32通用同步/异步收发器USART•8 直接存储器存取DMA•9 STM32的模数转换器ADC•10 STM32的集成电路总线I2C•11 STM32的串行外设接口SPI 第第2章章 STM32STM32单片机结构和最小系统单片机结构和最小系统• •2 2.1 .1 STM32F103STM32F103微控制器外部结构微控制器外部结构STM32STM32系系列列命命名名规规则则、、LQFP64LQFP64（（6464引引脚脚贴贴片片））封封装装的的STM32F103STM32F103芯片芯片• •2 2.2 .2 STM32F103 STM32F103总线和存储器结构总线和存储器结构总线结构总线结构、、存储结构、位带存储结构、位带• •2.3 2.3 时钟电路、复位电路、启动配置时钟电路、复位电路、启动配置• •2.4 2.4 最小系统设计最小系统设计退出退出 2.1 STM32F103微控制器外部结构微控制器外部结构 STM32F103系列芯片包括从36脚至100脚不同封装形式,STM32系列命名遵循一定的规则:退出退出芯片类型：F——通用快闪，L——低电压（1.65～3.6V），W——无线系统芯片。
103——ARM Cortex-M3内核，增强型；050——ARM Cortex-M0内核；101——ARM Cortex-M3内核，基本型； 102——ARM Cortex-M3内核，USB基本型；105—ARM Cortex-M3内核，USB互联网型； 107——ARM Cortex-M3内核，USB互联网型、以太网型；215/217——ARM Cortex-M3内核，加密模块；405/407——ARM Cortex-M4内核，不加密模块等引脚数目：R——64PIN，F——20PIN，G——28PIN；K——32PIN，T——36PIN，H——40PIN，C——48PIN，U——63PIN， O——90PIN，V——100PIN，Q——132PIN，Z——144PIN，I——176PINB——128KB Flash（中容量），4——16KB Flash（小容量）， 6——32KB Flash（小容量），8——64KB Flash（中容量），C——256KB Flash（大容量），D——384KB Flash（大容量），E——512KB Flash（大容量），F——768KB Flash（大容量），G——1MKB Flash（大容量）。
封装信息：T——LQFP，H——BGA，U——VFQFPN，Y——WLCSP 工作温度范围：6——-40℃~85℃（工业级）， 7——-40℃~105℃（工业级） 2.1 STM32F103微控制器外部结构微控制器外部结构 1. 芯片系列：STM32代表ST品牌Cortex-Mx系列内核（ARM）的32位MCU2. 芯片类型：F——通用快闪，L——低电压（1.65～3.6V），W——无线系统芯片3. 芯片子系列：103——ARM Cortex-M3内核，增强型；050——ARM Cortex-M0内核；101——ARM Cortex-M3内核，基本型； 102——ARM Cortex-M3内核，USB基本型；105—ARM Cortex-M3内核，USB互联网型； 107——ARM Cortex-M3内核，USB互联网型、以太网型；215/217——ARM Cortex-M3内核，加密模块；405/407——ARM Cortex-M4内核，不加密模块等4. 引脚数目：R——64PIN，F——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——128KB Flash（中容量），4——16KB Flash（小容量）， 6——32KB Flash（小容量），8——64KB Flash（中容量），C——256KB Flash（大容量），D——384KB Flash（大容量），E——512KB Flash（大容量），F——768KB Flash（大容量），G——1MKB Flash（大容量）6. 封装信息：T——LQFP，H——BGA，U——VFQFPN，Y——WLCSP7. 工作温度范围：6——-40℃~85℃（工业级）， 7——-40℃~105℃（工业级）8. 可选项：此部分可以没有，可以用于标示内部固件版本号 退出退出 2.1 STM32F103微控制器外部微控制器外部结构构 退出退出1. 电源：VDD_x(x=1,2,3,4)、VSS_x(x=1,2,3,4)VBAT:1. 8-3.6VDDA,VSSA:ADC专用2.复位：NRST，低电平3. 时钟控制：OSC_IN,OSC_OUT:4-16MHzOSC32_IN,OSC32_OUT:32.768kHz4. 启动配置：BOOT0,BOOT1配置启动模式5. 输入输出口：PAx(x=0,1,2,…,15)、PBx(x=0,1,2,…,15)、PCx(x=0,1,2,…,15)、PD2。
可作为通用输入输出，还可经过配置实现特定的第二功能，如ADC、USART、I2C、SPI等 2.2 STM32F103总线和存储器结构总线和存储器结构 2.2.1 系统总线构架系统总线构架•四个主动单元：Cortex-M3 内核的 ICode 总线（I-bus）、DCode 总线（D-bus）、 System 总线（S-bus）和通用 DMA（GP-DMA）•三个被动单元：内部SRAM、内部Flash 存储器、AHB 到 APB 的桥（AHB2APBx，连接 所有的 APB 设备） STM32F10x 处理器总线结构处理器总线结构 总线结构中各单元的功能总线结构中各单元的功能•ICode 总线：将 Flash 存储器指令接口与 Cortex-M3 内核的指令总线相连接，用于指 令预取；•DCode 总线：将 Flash 存储器的数据接口与 Cortex-M3 内核的 DCode 总线相连接，用于常量加载和调试访问；•System 总线：将Cortex-M3 内核的 System 总线（外设总线）连接到总线矩阵； 总线结构中各单元的功能总线结构中各单元的功能•DMA 总线：将DMA 的 AHB 主控接口与总线矩阵相连；•总线矩阵：用于连接三个主动单元部件和三个被动单元,负责协调和仲裁Cortex-M3 内核和 DMA 对 SRAM 的访问，仲裁采用轮换算法。
• AHB/APB 桥：两个 AHB/APB 桥在 AHB 和 2 个 APB 总线之间提供完全同步连接 2.3 时钟电路、复位电路、启动配置时钟电路、复位电路、启动配置 在STM32中有5个时钟源，分别为HSI、HSE、LSE、LSI、PLL1. HSI：高速内部时钟信号8MHz 通过8MHz的内部RC振荡器产生，并且可被直接用做系统时钟，或者经过2分频后作为PLL的输入2. HSE：高速外部时钟信号4-25MHz 可以通过外部直接提供时钟，从OSC_IN输入，或使用外部陶瓷/晶体谐振器HSI比HSE有更快的启动时间，但频率精确度没有外部晶体振荡器高3. LSE：低速外部时钟信号32.768KHZ 振荡器是一个32.768KHz的低速外部晶体/陶瓷振荡器，它为RTC或其它功能提供低功耗且精确的时钟源4. LSI：低速内部时钟信号30-60KHz LSIRC担当一个低功耗时钟源的角色，它可以在停机和待机模式下保持运行，为独立看门狗和自动唤醒单元提供时钟5. PLL：锁相环倍频输出 用来倍频HIS或者HSE，时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2，倍频可选择为2～16倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz。
2.3.1 时钟时钟控制控制 STM32F10x支持电源复位、系统复位、和备份区域复位三种复位形式2.3.2 复位复位2.3.3 启动配置 STM32F103x因为固定的存储器映像，代码区始终从地址0x00000000开始，通过ICode和DCode总线访问启动之后，CPU从地址0x00000000获取堆栈顶的地址，并从启动存储器的0x00000004指示的地址开始执行代码而数据区（SARM）始终从地址0x20000000开始，通过系统总线访问 STM32F103x的CPU始终从ICode总线获取复位向量，即启动仅适合于从代码区开始而常用的程序代码存放在Flash中，因此最典型的是从Flash启动 STM32F103微控制器实现了一个特殊的机制，系统可以不仅仅从Flash存储器启动，还可以从系统存储器或内置SRAM启动 2.4 最小系统设计最小系统设计典型的最小系统由微控制器芯片、供电电路、时钟电路、复位电路、启动配置电路和程序下载电路构成 2.4最小系统设计 •1. 电源：STM32F103系列微控制器的工作电压在+2.0V~+3.6V之间。
由于常用电源为5V，必须采用转换电路把5V电压转换为2~3.6之间电源转换芯片REG1117-3.3是一款正电压输出的低压降三端线性稳压电路，输入5V电压，输出固定的3.3V电压•2. 时钟：时钟通常由晶体振荡器（简称晶振）产生，图2-9中时钟部分提供了两个时钟源，Y1是32.768kHz晶振，为RTC提供时钟Y2是8MHz晶振，为整个系统提供时钟•3. 复位：采用按键和保护电阻电容构成复位电路，按下按键将触发系统复位，具体电路如图2-9中复位部分所示 •4. 启动模式：启动模式由BOOT0和BOOT1选择，为了便于设置，BOOT0接电平，并且和BOOT1通过2X2插针相连，通过跳线可以配置三种不同启动模式»5. 下载：JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如ARM、DSP、FPGA器件等采用4线的JTAG下载方式，有效节省IO口 §6. IO口：所有IO通过插针引出，方便扩展大部分IO具有第二功能 第第1 1章章 ARMARM嵌入式系统概述嵌入式系统概述• •1.1 1.1 1.1 1.1 嵌入式系统简介嵌入式系统简介嵌入式系统简介嵌入式系统简介嵌入式系统定义及特征嵌入式系统定义及特征、、发展、应用发展、应用• •1.2 1.2 1.2 1.2 ARM ARM ARM ARM处理器处理器处理器处理器ARMARM处处 理理 器器 分分 类类 、、 ARM-CortexARM-Cortex处处 理理 器器 、、 ARM-ARM-Cortex-M3Cortex-M3处理器处理器• •1.3 1.3 1.3 1.3 STM32F10xSTM32F10xSTM32F10xSTM32F10x系列微控制器系列微控制器系列微控制器系列微控制器STM32STM32微微控控制制器器分分类类、、内内部部结结构构、、优优点点、、开开发发工工具具退出退出 。
