第二章STM32微处理器概述解读
4-STM32系列微控制器开发简介
杰出的功耗控制
代码在F1ash中以72 MHz的全速运行时，如果外部时钟开启，处理器仅消耗27 mA 电流； 待机状态时极低的电能消耗，典型的耗电值仅为2μA； 提供2.0～3.6 V的低电压工作能力，使CPU可以运用于电池供电系统。
B R T
电子系统设计
出众及创新的外设
可达12 Mbit／s的USB接口、高达4.5 Mbit／s的USART接口、可达18 Mbit／s的SPI 接口、可达400 kHz的I2C接口、最大翻转频率为18 MHz的GPIO、可使用最高72 MHz 时钟输入的PWM定时器、可达48 MHz的SDIO接口、从8 kHZ至96 kHz的I2S接口、 转 换时间为1μs，多达3个12位ADC、2通道12位DAC、2个独立的CAN接口、10/100 Mbit/s 自适应、硬件IEEE 1588规范的以太网接口。
B R T
电子系统设计
STM32处理器 分类：
B R T
电子系统设计
Cortex-M3 CPU 36/72 MHz
闪存 接口
最大512KB 闪存存储器 最大64KB SRAM
JTAG/SW 调试 嵌入式跟踪宏单元 嵌套向量中断控制器 1个系统时基定时器 多达12个DMA通道 SDIO SD/SDIO/MMC/CE-ATA CRC校验 桥
ARM
ARM公司于2007年推出的嵌人式开发工具MDK，是用来开发基于ARM内核微控 制器的嵌人式应用程序的开发工具； ARM公司的RealView编译工具集是面向ARM技术的编译器中，能够提供最佳性 能的一款编译工具；
B R T
电子系统设计
Keil MDK
Keil MDK集Keil公司的IDE环境μVision和ARM公司的RealView编译工具RVCT两 者优势于一体，提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强 大的仿真调试器在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这 些功能组合在一起； Keil MDK也是目前为数不多的完全支持Cortex-M3处理器开发的企业级开发工 具，并内含STM32F10x系列处理器片上外设固件库（Firmware Library）和完 整的数据手册； μVision当前最高版本是μVision4，它的界面和常用的微软VC++的界面相似， 界面友好，易学易用，适合不同层次的开发者使用。
stm32单片机工作原理介绍
stm32单片机工作原理介绍STM32单片机是一种基于ARMCortex-M内核的微控制器，广泛应用于工业自动化、控制系统、智能家居、医疗设备等领域。
其工作原理可以简单概括为：将代码存储在闪存中，由处理器执行代码控制外设的操作，实现各种功能。
具体来说，STM32单片机的工作原理包括以下几个方面：1. 内存管理STM32单片机内置了闪存、RAM和EEPROM等多种存储器，用于存储程序、数据和配置信息。
程序代码通常存储在闪存中，由处理器执行。
数据可以存储在RAM中，EEPROM则用于存储一些重要的配置信息，例如设备ID、网络配置等。
2. 外设控制STM32单片机内置了多种外设，包括GPIO、USART、SPI、I2C、ADC等。
这些外设可以被程序控制，实现各种功能。
例如，GPIO可以用于控制LED、按键等；USART可以用于串口通信；SPI和I2C可以用于连接外部设备；ADC可以用于模拟信号采集等。
3. 中断处理STM32单片机支持多种中断，包括外部和内部中断。
当外设发生事件时，例如USART接收到数据，就会触发中断，使得处理器暂停当前任务，执行中断处理程序。
中断处理程序可以读取外设数据，更新状态等，然后返回到原始任务。
4. 时钟控制STM32单片机需要一个稳定的时钟源，以保证处理器和外设的工作正常。
一般来说，STM32单片机内置了多个时钟源，例如高速内部振荡器、低速内部振荡器、外部晶振等。
程序可以通过配置寄存器，选择时钟源和时钟分频器，以满足不同的应用需求。
总之，STM32单片机的工作原理涉及到多个方面，包括内存管理、外设控制、中断处理和时钟控制等。
熟悉这些原理，可以更好地理解STM32单片机的应用和开发。
STM32使用说明
STM32使用说明STM32是一系列由STMicroelectronics公司开发的32位微控制器，它们集成了处理器核、存储器和外设，并能够在嵌入式系统中控制硬件设备。
STM32系列芯片为工业控制、汽车电子、消费电子等领域的各种应用提供了高性能和低功耗的解决方案。
下面将介绍STM32的使用说明，包括其主要特性、开发工具和开发流程。
首先，STM32微控制器的主要特性如下：1. 32位核心处理器：STM32系列采用ARM Cortex-M处理器，具有高性能和低功耗的特点。
2.多种型号选择：STM32微控制器有多种不同型号可供选择，包括主频、封装、存储容量等方面的差异，以满足不同应用的需求。
3.丰富的外设：STM32集成了丰富的外设，包括通用输入输出（GPIO）、通用串行接口（USART）、SPI接口、I2C接口、定时器和PWM 生成器等，可用于连接各种外部传感器和执行器。
4.低功耗模式：STM32支持多种低功耗模式，通过灵活地控制功耗，可以延长电池寿命或减少功耗。
5. 丰富的开发生态系统：STMicroelectronics为STM32提供了完整的开发工具链和开发文档，包括编译器、调试器、开发板和软件库等，方便开发者进行应用开发和调试。
其次，STM32的开发工具包括以下几个方面：1. STM32Cube软件套件：这是STMicroelectronics提供的一套软件工具，用于开发和配置STM32芯片。
它包括STM32CubeMX配置工具和STM32Cube库，可以帮助开发者生成初始化代码、配置外设和生成项目模板。
2. Keil MDK：Keil是ARM公司提供的一套开发工具，包括C编译器、调试器和集成开发环境（IDE），可以用于编写、编译和调试STM32的应用程序。
3. IAR Embedded Workbench：IAR是一家瑞典公司开发的嵌入式开发工具，包括C编译器、调试器和IDE，在STM32的开发中也有广泛应用。
第2章-STM32单片机应用基础与项目实践-微课版-屈微-清华大学出版社
2.3 STM32系列芯片
• 2004年ARM公司推出了Cortex-M3 MCU 内核。紧随其后，ST（意 法半导体）公司就推出了基于Cortex-M3内核的MCU，就是STM32。 STM32凭借其产品线的多样化、极高的性价比、简单易用的开发 方式，迅速在众多Cortex-M3 MCU中脱颖而出。
图 2.1 Cortex-M3 的内核架构简化框图
2.2.2 ARM Cortex-M3应用与编程
• Cortex-M3处理器是一个32位的处理器。内部的数据路径是32位的， 寄存器是32位的，寄存器接口也是32位的；Cortex-M3的指令和数 据各使用一条总线，所以Cortex-M3处理器对多个操作可以并行执 行，加快了应用程序的执行速度；Cortex-M3处理器使用Thumb-2 指令集，它允许32位指令和16位指令同时使用，代码密度与处理 性能大幅RM微处理器包括：ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、 ARM10E系列、ARM11系列、SecurCore系列、Inter的XScale、ARM Cortex系列等。
• 1. ARM7系列
• 适用于对价位和功耗要求较高的消费类应用，应用领域：工业控 制、Intenet设备、网络和调制解调器、移动电话等。
• Cortex-M3内核的架构如图2.1图所示，下面主要关注架构图中标 了序号的模块：寄存器组、NVIC、中断和异常、储存器映射、总 线接口、调试支持。
• Cortex-M3中央内核基于哈佛架构，指令和数据各使用一条总线， 所以Cortex-M3处理器对多个操作可以并行执行，加快了应用程序 的执行速度。内核流水线分3个阶段：取指、译码和执行。
• 7．StrongARM和XScale系列 • Inter StrongARM SA - 1100处理器是32位RISC微处理器； • 采用ARM体系结构高度集成，融合Inter的设计和处理技术及ARM体系结构的
stm32芯片简介
单片机存储器处理器成本STM32背景如果你正为项目的处理器而进行艰难的选择：一方面抱怨16位单片机有限的指令和性能，另一方面又抱怨32位处理器的高成本和高功耗，那么，基于ARM Cortex-M3内核的STM32系列处理器也许能帮你解决这个问题。
使你不必在性能、成本、功耗等因素之间做出取舍和折衷。
即使你还没有看完STM32的产品手册，但对于这样一款融合ARM和ST技术的“新生儿”相信你和我一样不会担心这款针对16位MCU应用领域的32位处理器的性能，但是从工程的角度来讲，除了芯片本身的性能和成本之外，你或许还会考虑到开发工具的成本和广泛度；存储器的种类、规模、性能和容量；以及各软件获得的难易，我相信你看完本专题会得到一个满意的答案。
对于在16位MCU领域用惯专用在线仿真器（ICE）的工程师可能会担心开发工具是否能够很快的上手？开发复杂度和整体成本会不会增加？产品上市时间会不会延长？没错，对于32位嵌入式处理器来说，随着时钟频率越来越高，加上复杂的封装形式，ICE已越来越难胜任开发工具的工作，所以在32位嵌入式系统开发中多是采用JTAG仿真器而不是你熟悉的ICE。
但是STM32采用串行单线调试和JTAG，通过JTAG调试器你可以直接从CPU获取调试信息，从而将使你的产品设计大大简化，而且开发工具的整体价格要低于ICE，何乐而不为？有意思的是STM32系列芯片上印有一个蝴蝶图像，据ST微控制器产品部Daniel COLONNA 先生说，这是代表自由度，意在给工程师一个充分的创意空间。
我则“曲解”为预示着一种蝴蝶效应，这种蝴蝶效应不仅会对方案提供商以及终端产品供应商带来举足轻重的影响，而且会引起竞争对手策略的改变……翅膀已煽动，让我们一起静观其变！STM32市面上流通的型号截至2010年7月1日，市面流通的型号有：基本型：STM32F101R6 STM32F101C8 STM32F101R8 STM32F101V8 STM32F101RBSTM32F101VB增强型：STM32F103C8 STM32F103R8 STM32F103V8 STM32F103RBSTM32F103VB STM32F103VE STM32F103ZESTM32系列的作用简介ARM公司的高性能”Cortex-M3”内核1.25DMips/MHz,而ARM7TDMI只有0.95DMips/MHz一流的外设1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻转速度低功耗在72MHz时消耗36mA(所有外设处于工作状态)，待机时下降到2μA最大的集成度复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等简单的结构和易用的工具 STM32F10x重要参数2V-3.6V供电容忍5V的I/O管脚优异的安全时钟模式带唤醒功能的低功耗模式内部RC振荡器内嵌复位电路工作温度范围：-40°C至+85°C或105°C STM32F101性能特点36MHz CPU 多达16K字节SRAM 1x12位ADC温度传感器 STM32F103性能特点72MHz CPU多达20K字节SRAM 2x12位ADC 温度传感 PWM定时器 CAN USBSTM32互联型系列简介：全新STM32互连型（Connectivity）系列微控制器增加一个全速USB（OTG）接口，使终端产品在连接另一个USB设备时既可以充当USB主机又可充当USB 从机；还增加一个硬件支持IEEE1588精确时间协议(PTP)的以太网接口，用硬件实现这个协议可降低CPU开销，提高实时应用和联网设备同步通信的响应速度。
stm32单片机的工作原理
stm32单片机的工作原理STM32单片机是一款广泛应用于嵌入式系统的微控制器，具有高性能、低功耗和丰富的外设资源等特点。
本文将详细介绍STM32单片机的工作原理，并对其各个部分进行解析。
一、概述STM32单片机是由意法半导体（STMicroelectronics）公司开发的一款32位微控制器。
它采用了先进的ARM Cortex-M内核，非常适用于嵌入式控制应用。
STM32单片机具有丰富的外设资源，如通用IO口、定时器、通信接口（如USART、SPI、I2C）等，可以满足不同应用的需求。
二、内核结构STM32单片机的内核结构采用了Harvard体系结构，主要由处理器核、存储器和总线组成。
处理器核负责指令执行和数据处理，存储器用于存储程序代码和数据，总线则用于连接处理器核和存储器。
1. 处理器核STM32单片机的处理器核采用了ARM Cortex-M系列的核心。
它具有强大的计算能力和高效的指令执行速度，支持多种指令集和调试接口，能够满足不同应用的需求。
处理器核负责执行存储在存储器中的程序代码，控制外设的操作，并根据指令完成相应的数据处理。
2. 存储器STM32单片机的存储器分为Flash存储器和RAM存储器两部分。
Flash存储器用于存储程序代码和常量数据，可在电源关闭后保持数据的不变性。
RAM存储器用于存储临时的变量和数据，速度较快但断电后数据会消失。
3. 总线STM32单片机的总线用于连接处理器核和存储器，同时也用于连接外设。
总线分为数据总线、地址总线和控制总线三部分。
数据总线用于传输数据，地址总线用于指定存储器或外设的地址，控制总线用于传递读写和控制信号。
三、外设资源STM32单片机具有丰富的外设资源，可以满足各种嵌入式控制应用的需求。
这些外设包括通用IO口、定时器、通信接口等。
1. 通用IO口通用IO口是STM32单片机最常用的外设之一，它可以配置为输入或输出，用于连接外部设备或传感器。
通用IO口的数量和类型取决于具体型号，一般都有多个引脚可供使用。
stm32的组成
stm32的组成STM32是一款由STMicroelectronics公司生产的32位微控制器系列，广泛应用于嵌入式系统领域。
STM32微控制器由核心处理器、存储器、外设和引脚等组成，其丰富的特性和强大的性能使其成为嵌入式系统设计的首选。
1. 核心处理器：STM32微控制器使用ARM Cortex-M系列核心处理器，如Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4等。
这些处理器具有低功耗、高性能和丰富的指令集，适用于嵌入式应用。
它们提供了高效的计算能力、良好的实时性能和出色的能源管理。
2. 存储器：STM32微控制器具有不同容量和类型的存储器，包括闪存存储器、RAM和EEPROM。
闪存存储器用于存储程序代码和数据，RAM用于临时存储数据，EEPROM用于非易失性存储。
存储器的大小和类型可以根据具体应用的需求进行选择。
3. 外设：STM32微控制器提供了丰富的外设，包括通用输入/输出口（GPIO）、通用串行总线（USART、SPI、I2C）、通用定时器和计数器（TIM）、模拟至数字转换器（ADC）、数字至模拟转换器（DAC）、通用同步/异步收发器（USART、USB、CAN）等。
这些外设可以满足不同嵌入式系统的需求，实现各种功能。
4. 引脚：STM32微控制器的引脚用于连接外部器件，如传感器、执行器、显示屏和通信设备等。
引脚的数量和类型根据具体微控制器型号的不同而有所差异，可满足不同应用的连接需求。
微控制器的引脚也具有多种功能，如GPIO、模拟输入、定时器输入捕获等。
5. 电源管理：STM32微控制器提供了多种电源管理功能，包括低功耗模式、供电电压检测、时钟管理等。
低功耗模式可以使微控制器在待机或睡眠状态下降低功耗，延长电池寿命。
供电电压检测用于监测供电电压的稳定性，保证微控制器正常工作。
时钟管理用于控制微控制器的时钟频率和源。
6. 开发工具：STM32微控制器配套了一系列的开发工具，如集成开发环境（IDE）、调试器和编译器等。
第02章 STM32F103微控制器PPT课件
JTDI
PB口
PB0
PB1 PB2/BOOT1
JTDO
USART1_RX/TIM1_CH3 USART1_CTS/USBDM /CAN_RX/TIM1_CH4 USART1_RTS/USBDP /CAN_TX/TIM1_ETR
SPI3_NSS/I2S3_WS
ADC12_IN8/TIM3_CH3 /TIM8_CH2N
精选PPT课件
4
2.2 STM32F103ZET6管脚定义
芯片STM32F103ZET6为144管脚LQFP144封装，其外型如图2-1所示。
图2-1 STM32F103ZE T6外型
精选PPT课件
5
图2-1可知，芯片STM32F103ZET6包括7个16位的通用目的输入输 出口（GPIO），依次称为PA、PB、PC、PD、PE、PF和PG口，几 乎每个GPIO口都复用了其他的功能（PG8和PG15例外）。芯片 STM32F103ZET6的各个管脚的定义如表2-1所示。
第2章 STM32F103微控制器
2.1 STM32F103概述 2.2 STM32F103ZET6管脚定义 2.3 STM32F103架构 2.4 STM32F103存储器 2.5 STM32F103片内外设 2.6 ST32F103异常与中断 2.7 本章小结
精选PPT课件
1
2.1 STM32F103概述
25
139
26
140
27
69
28
70
29
73
PB4
PB5 PB6 PB7
PB8
PB9 PB10 PB11
PB12
NJTRST
PB5 PB6 PB7
PB8
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SPI: 18Mbit/s GPIO:18MHz翻转
针对 MCU 应用中最常见的电机控制，STM32 对片上外围设备进行一些功能创新。 ● 内嵌适合三相无刷电机控制的定时器和 ADC
2.2 STM32F103x处理器的特点
● 高级PWM定时器提供： 6路PWM输出 死区产生 编码器输入 霍尔传感器 边沿对齐和中心对齐波形 完整的向量控制环 紧急故障停机,与2路ADC同步,与其它定时 器同步 可编程防范机制可用于防止对寄存器的非 法写入 ● 双通道ADC采样/保持,12位1uS,连续/独立 模式,多触发源
1. Cortex-M3系列微处理器的主要特点
Thumb-2 指令集架构（ISA）的子集。
哈佛处理器架构，在加载/存储数据的 同时能够执行指令取指。 三级流水线。
32 位单周期乘法。
具备硬件除法。 Thumb 状态和调试状态。 处理模式和线程模式。
2.1 Cortex-M3的体系结构
ISR 的低延迟进入和退出。
可中断-可继续的LDM/STM，PUSH/POP
ARMv6类型BE8/LE支持。
ARMv6 非对齐访问。
分支预测功能
2.1 Cortex-M3的体系结构
三级流水线及执行过程
2.1 Cortex-M3的体系结构
2.基于 Cortex-M3微处理器的结构
2.1 Cortex-M3的体系结构
标准NVIC包括一个NMI和32个通用物理中 断，可配置中断240个，优先级位3～8位。 通过与处理器的紧密结合，加快中断服务 程序（ISR）的执行。 通过寄存器硬件堆栈，加上退出和重启多 寄存器Load-Store操作，可以不用任何汇编 代码完成寄存器数据传送。 采用尾链（Tail-Chaining）技术，简化 激活和挂起的中断之间的数据传送。 进入中断和退出中断时，处理器状态硬件 自动保存和恢复，无须而外指令消耗。
2.2 STM32F103x处理器的特点
性能出众而且功能创新的片上外设
STM32处理器片上外设的优势来源于双A达CPU的运行频率, 连接到该总线上的外设能以更高的速度运行。
●
● ●
USB:
12Mbit/s
●
● ●
USART: 4.5Mbit/s
ARM Cortex-M3模块结构
ARM Cortex-M3模块结构
2.1 Cortex-M3的体系结构
3.基于 Cortex-M3微处理器的寄存器组
ARM Cortex-M3处理器内存映射
2.1 Cortex-M3的体系结构
4.Cortex-M3的工作模式与状态
• Cortex-M3处理器代码可以是特权执行或非特权执行。
CM3的存储器系统支持both小端配置和大端配置。
2.1 Cortex-M3的体系结构
5.Cortex-M3的NVIC嵌入式中断控制器
进入中断方式 入栈： 把8个寄存器的值压入栈。 取向量：从向量表中找出对应的中断服务程序入 口地址。 选择堆栈指针MSP/PSP，更新堆栈指针SP，更新 连接寄存器LR，更新程序计数器PC。 高效的低延迟异常处理 NVIC 的寄存器以存储器映射的方式来访问 使能与除能寄存器 悬起与“解悬”寄存器 优先级寄存器 活动状态寄存器
第二章 STM32微处理器概述
Cortex-M3的体系结构 STM32F103x处理器的特点 STM32F103x内部结构 STM32F103x的时钟结构 STM32F103x的存储结构 STM32F103x的启动模式 STM32F103x的片上外设
2.1 Cortex-M3的体系结构
2.2 STM32F103x处理器的特点
STM32系列的优点：
先进的内核结构
STM32系列使用了ARM最新的、先进架构Cortex-M3内核 优秀的功耗控制 STM32处理器具有三种低功耗模式 • 运行模式时使用高效的动态耗电机制，在Flash中以 72MHz全速运行时，如果开启外部时钟，处理器仅耗 电27mA。 • 待机状态时极低耗电，典型值2uA。 • 电池供电时，提供低电压2.0～3.6V工作能力。 灵活的时钟控制机制,用户可以根据自己所需的耗电/ 性能要求进行合理优化。 RTC可独立供电，外接纽扣电池供电。
2.2 STM32F103x处理器的特点
4.2个12位模数转换器,1us转换时间(16通道) 转换范围是0至3.6V 双采样和保持功能 温度传感器 5.低功耗 3种省电模式：睡眠、停机和待机模式 VBAT为RTC和后备寄存器供电调试模式 6.DMA 7通道DMA控制器 支持外设:定时器、ADC、USART、SPI和I2C
• 线程模式在复位之后为特权访问 。 • 这里需要注意的是，处理模式始终是特权访问的。
2.1 Cortex-M3的体系结构
4.Cortex-M3的存储器系统
CM3的存储器系统与从传统 ARM架构的相比，已
经有过脱胎换骨般的改革了：
CM3的存储器映射是预定义的，且规定好哪个位置
使用哪条总线。 CM3存储器系统支持“位绑定”(bit-band)操作。 CM3的存储器系统支持非对齐访问和互斥访问。这 两个特性是直到v7M时才出来的。
3. 时钟、复位和供电管理
2.0至3.6伏供电和I/O管脚
上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监
测器(PVD)、掉电监测器
内嵌4至16MHz高速晶体振荡器
内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器
内嵌40kHz的RC振荡器
内嵌PLL供应CPU时钟
内嵌使用外部32kHz晶体的RTC振荡器
2.2 STM32F103x处理器的特点
1.内核
ARM 32位的Cortex-M3 CPU 72MHz，高达90DMips，1.25DMips/MHz
单周期硬件乘法和除法——加快计算
2.存储器
从32K字节至128K字节闪存程序存储器
从6K字节至20K字节SRAM
2.2 STM32F103x处理器的特点