嵌入式系统设计(STM32)第1讲资料
ARM处理器系列
2.2 Cortex-M3内核
Cortex-M3系列微处理器的主要特点如下： （1）Thumb-2 指令集架构（ISA, Instruction Set Architecture）。 （2）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。 （3）三级流水线。 （4）32 位单周期乘法。 （5）具备硬件除法。 （6）Thumb状态和调试状态。 （7）处理模式和线程模式。 （8）ISR（Interrupt Service Routine）的低延迟进入和退出。 （9）可中断-可继续的LDM/STM（批量传输数据的指令 ），PUSH/POP。 （10）ARMv6类型BE8/LE支持。 （字节不变式大端模式big-endian /小端模式little-endian） （11）ARMv6 非对齐访问。 （12）分支预测功能
1.4 嵌入式系统的应用
（6）环境工程与自然 水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地 震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境 恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。 （7）国防与航天 嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化，高智能方面优势更加 明显，同时会大幅度降低机器人的价格，使其在工业领域和服务 领域获得更广泛的应用。
（5）多任务的操作系统。嵌入式软件开发要想走向标准化，
就必须使用多任务的操作系统。嵌入式系统的应用程序可以没有 操作系统而直接在芯片上运行；但是为了合理地调度多任务，利 用系统资源、系统函数以及专家库函数接口，用户必须自行选配 RTOS (Real Time Operating System) 开发平台，这样才能保证 程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。
STM32嵌入式微控器 快速上手
陈志旺 等 编著 电子工业出版社
参考资料
喻金钱，喻斌. STM32F系列ARM Cortex-M3核微控 制器开发与应用[M]. 清华大学出版社. 2. 彭刚，秦志刚. 基于ARMCortex-M3的STM32系列嵌 入式微控制器应用实践[M]. 电子工业出版社. 3. 李宁. 基于MDK的STM32处理器开发应用[M]. 北京 航空航天大学出版社.
2.1 STM32历史
意法半导体 (STMicroelectronics) 集团于1987年6月
成立，是由意大利的SGS 微电子公司和法国 Thomson 半导体公司合并而成。1998年5月，SGSTHOMSON Microelectronics 将公司名称改为意法半 导体有限公司,意法半导体是世界最大的半导体公司之 一。从成立之初至今，ST 的增长速度超过了半导体工 业的整体增长速度。自1999年起，ST 始终是世界十 大半导体公司之一。 2007年6月ST宣布了她的第一款基于Cortex-M3并内 嵌32K~128K闪存的STM32微控制器系列产品。 ARM公司在2004年推出了CM3内核，经过5年市场的 积累，包括ST公司、TI公司等一些半导体公司推出了 基于CM3内核的微控制器产品。
1.2 嵌入式系统的特点
（6）专门的开发工具和环境。系统开发需要开发工具
和环境。由于其本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常 也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才 能进行开发。开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发， 目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。 【自举（bootstrapping）一词来自于人都是靠自身的“自举”机构站立起 来的这一思想。计算机必须具备自举能力将自己所有的元件激活，以便 能完成加载操作系统这一目的，然后再由操作系统承担起那些单靠自举 代码无法完成的更复杂的任务。自举只有两个功能：加电自检和磁盘引 导。】
1.
考试形式
总成绩 = 实验40%+平时10%+期末50%
实验时间：1-17周,双周周五上午8:00 实验地点：电子楼119
主要内容
1. 嵌入式系统简介 2. STM32简介
3. 教学开发板
4. 工程模板的 1.2 嵌入式系统的特点 1.3 嵌入式系统的分类
1.6 通用计算机与嵌入式系统对比
硬件平台比较
软件平台比较
返回
2. STM32简介
STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的
嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。 按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型” 系列和STM32F101“基本型”系列。 增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能 最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品 的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品 用户的最佳选择。
发展趋势
（3）未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求 硬件上提供各种网络通信接口。传统的单片机对于网络支持 不足，而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除 了支持TCP/IP协议，还有的支持IEEE1394、USB、CAN、 Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或者几种，同时也需要 提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。软件方面 系统系统内核支持网络模块，甚至可以在设备上嵌入Web浏 览器，真正实现随时随地用各种设备上网。 （4）精简系统内核，优化关键算法，降低功耗和软硬成本。 （5）提供更加友好的多媒体人机交互界面。
1.1 嵌入式系统定义
嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来
执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成。与通 用计算机能够运行用户选择的软件不同，嵌入式系统 上的软件通常是暂时不变的，所以经常称为“固件”。 国内普遍认同的嵌入式系统定义为：以应用为中心， 以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统 对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专 用计算机系统。 一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处 理器、存储器、输入输出（I/O）和软件。
1.2 嵌入式系统的特点
嵌入式系统的几个重要特征：
（1）系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置
的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。 内核，是一个操作系统的核心。是基于硬件的第一层软件扩充，提 供操作系统的最基本的功能，是操作系统工作的基础，它负责管理 系统的进程、内存、 内核体系结构设备驱动程序、文件和网络系统， 决定着系统的性能和稳定性。
ARM
ARM（Advanced RISC Machines）是英国的一家微
处理器企业， 也可以认为是对一类微处理器的通称， 还可以认为是一种技术的名字。 见表1-5（P10） ARM体系结构定义了指令集和基于这一体系结构下处 理器的编程模型。基于同样体系结构可以有多种处理 器，每个处理器性能不同，所面向的应用也就不同。 ARMv7有三个分支，即： A-应用分支，面向应用，如手持设备。 R-实时分支，面向一般的实时控制。 M-微处理机分支，面向深度嵌入系统。
1.2 嵌入式系统的特点
（3）系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明
显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于 控制系统成本，同时也利于实现系统安全。
（4）高实时性。高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基
本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高 质量和高可靠性。
两个系列都内置32K～128K的闪存，不同的是SRAM
的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时， 从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上 功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。
2. STM32简介
2.1 历史
2.2 产品介绍 2.3 Cortex-M3内核 2.4 应用
（2）专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和
硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同 一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断 进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改， 程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级” 是完全两个概念。
1.3 嵌入式系统的分类
（1）体系结构。普林斯顿结构（冯· 诺依曼结构 ）和哈佛结构 （2）指令集。CISC（复杂指令系统）和RISC（精简指令系统） （见表1-2, P4） （3）嵌入式处理器种类。一般可以将嵌入式处理器分成4类，即 嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU) 嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU单片机) 嵌入式DSP处理器(Digital Signal Processor，DSP) 嵌入式片上系统(System On Chip，SoC) （见表1-3, P5）
1.4 嵌入式系统的应用
（3）信息家电 这将称为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、 智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里， 也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式 系统将大有用武之地。 （4）家庭智能管理系统 水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中 嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准 确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现 了嵌入式系统的优势。 （5）POS网络及电子商务 公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard, CSC)发行系 统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端将全 面走入人们的生活，到时手持一卡就可以行遍天下。
1.4 嵌入式系统的应用
1.5 嵌入式系统的发展 1.6 通用计算机与嵌入式系统对比
1.1 嵌入式系统定义
嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全
嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机 系统”，根据英国电器工程师协会（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为“用 于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。 与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系 统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由 于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够 对它进行优化，减小尺寸降低成本。 嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约， 能够随着产量进行成百上千的放大。
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STM32入门教程
前言一天入门STM32，仅一天的时间，是否有真的这么快。
不同的人对入门的理解不一样，这篇一天入门STM32的教程，我们先对入门达成一个共识，如果你有异议，一天入门不了，请不要较真，不要骂街，保持一个工程师该有的修养，默默潜心学习，因为你还有很大的上升空间。
我眼中的入门：（前提是你学过51单片机和C语言）1、知道参考官方的什么资料来学习，而不是陷入一大堆资料中无从下手。
2、知道如何参考官方的手册和官方的代码来独立写自己的程序，而不是一味的看到人家写的代码就觉得人家很牛逼。
3、消除对STM32的恐惧，消除对库开发的恐惧，学习是一个快乐而富有成就感的过程。
第1章一天入门STM32本章参考资料：《STM32中文参考手册》《CM3权威指南CnR2》学习本章时，配合《STM32中文参考手册》GPIO章节一起阅读，效果会更佳，特别是涉及到寄存器说明的部分。
1.151与STM32简介51是嵌入式学习中一款入门级的精典MCU，因其结构简单，易于教学，且可以通过串口编程而不需要额外的仿真器，所以在教学时被大量采用，至今很多大学在嵌入式教学中用的还是51。
51诞生于70年代，属于传统的8位单片机，如今，久经岁月的洗礼，既有其辉煌又有其不足。
现在的市场产品竞争激烈，对成本极其敏感，相应地对MCU的要求也更苛刻：功能更多，功耗更低，易用界面和多任务。
面对这些要求，51现有的资源就显得得抓襟见肘了。
所以无论是高校教学还是市场需求，都急需一款新的MCU来为这个领域注入新的活力。
基于这市场的需求，ARM公司推出了其全新的基于ARMv7架构的32位Cortex-M3微控制器内核。
紧随其后，ST（意法半导体）公司就推出了基于Cortex-M3内核的MCU—STM32。
STM32凭借其产品线的多样化、极高的性价比、简单易用的库开发方式，迅速在众多Cortex-M3MCU中脱颖而出，成为最闪亮的一颗新星。
STM32一上市就迅速占领了中低端MCU市场，受到了市场和工程师的无比青睐，颇有星火燎原之势。
STM32嵌入式系统原理-绪论
1/2/4x USART/LIN
Smartcard / IrDa Modem Control
0/1x SPI 1/2x I2C
Temp Sensor
**只有在Flash大于256KB（包含）的芯片上才包括DAC, EMI (144 pins), I2S, SDIO,图象传感器
Flash Size (bytes)
32kB-512kB Flash Memory 6kB-48kB SRAM 20B Backup Regs External Memory Interface**
Power Supply
Reg 1.8V
POR/PDR/PVD XTAL oscillators
32KHz + 4~16MHz
•出色的时钟安全模式
封装
电压范围2.0到3.6V I/O电压容限为5V
什么是STM32?
新的基于ARM内核的32位MCU系列 内核为ARM公司为要求高性能、低成本、低功
耗的嵌入式应用专门设计
的Cortex-M3内核
标准的ARM架构 超前的体系结构 高性能 低电压 低功耗 创新的内核以及外设 简单易用/自由/低风险
3 to 11* Channels
ARM Lite Hi-Speed Bus Matrix / Arbiter (max 72MHz)
•2V-3.6V 供电电压
72 MHz
CPU
Flash I/F
32kB-512kB Flash Memory 6kB-64kB SRAM 20B Backup Regs External Memory Interface** Image Sensor** Clock Control
第一章、嵌入式系统设计概论 ppt课件
在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、 汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类 产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。
ppt课件
12
经典应用
CISCO的路由器 华为、中兴的以太网交换机 恒基伟业的商务通PDA； 摩托罗拉的手机 美国宇航局的火星探测器 Sony的机器狗AIBO
ppt课件 7
后PC技术的时代
小到mp3，PDA等微型数字化产品，大到 网络家电，智能家电，车载电子设备 嵌入式系统是这个后PC时代的擎天之柱 1999年世界电子产品产值已超过12000亿 美元，2000年达到13000亿美元，预计 2005年，销售额将达18000亿美元。
ppt课件
8
普适计算是指使用小型计算设备、在位置 不断移动的过程中或在地理位置分布很广 的范围内，在不稳定的通信条件下实现联 机事务处理和企业核心数据访问。 普适计算是指无所不在的、随时随地可以 进行计算的一种方式； 主要针对移动设备； 普适计算设备可以一直或间断地连接着网 络
ppt课件 22
普适计算和无线互联及网络计算比较
ppt课件
5
历史
电脑用于控制设备或嵌入系统的历史几乎 电脑自身的历史一样长 计算机控制系统 单片机掀起电子化浪潮 微处理器高速发展推动了嵌入式系统
ppt课件
6
嵌入式系统的演变
8031/8051单片机系统，自行编写程序； 68360/386EX控制系统，自己编写简单的 操作系统； 32位嵌入式处理器＋pSoS嵌入式操作系 统＋tcp/ip协议栈； 各种SoC+嵌入式Linux/VxWorks+嵌入式 Web 设备server以及各种复杂网络协议栈 ＋GUI图形界面＋无线模块＝现代可移动 的网络智能设备
基于STM32的嵌入式系统原理与设计第一章ppt课件
–通过本章的学习，既可以掌握STM32的全貌，也可以学 习到重要的关于Cortex M3处理器内核和STM32器件的 细节信息
3
1.1 STM32性能和结构 1.1.1总体性能
以高密度的STM32F103VET6为例，能适合一般项目的 需要，价格在30元以下，避免由于FLASH和RAM太小 造成的瓶颈。 VET6的含义为：
P33图1-18.
35
1.SysTic定时器的位置和功能 2. SysTic定时器的4个寄存器 表1-12 表1-15 3. SysTic定时器编程（寄存器级别）。
P36代码1-10. 4. SysTic定时器编程（库函数级别）。
P36代码1-11. 库函数实现原理 P36代码1-12
36
STM32的常规定时器分为三类，包括 1.高级控制定时器TIM1和TIM8 2.通用定时器TIM2、TIM3、TIM4、TIM5 3.基本定时器TIM6、TIM7 三种定时器功能 P39表1-16
55
亮点嵌入式
56
+ 选择NOR这个块连接TFT控制器，采用8080接口(接 口详细信息见液晶驱动板设计部分)。8080接口需 16跟数据线，可以用FSMC_D[15..0]做数据线。
+ 写信号是FSMC_NWE,读信号是FSMC_NOE。 + 地址信号的设置 + 液晶控制器RS信号的设置
54
+ P48 1,3,5,7,8
V的含义为100pins,即100个管脚。 E表示512KB的FLASH。 T表示LQFP封装。 6 表示-40到85度的温度范围。
4
1.1 STM32性能和结构 1.1.2 系统结构分析
5
ห้องสมุดไป่ตู้
3
1.1 STM32性能和结构 1.1.1总体性能
以高密度的STM32F103VET6为例，能适合一般项目的 需要，价格在30元以下，避免由于FLASH和RAM太小 造成的瓶颈。 VET6的含义为：
P33图1-18.
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1.SysTic定时器的位置和功能 2. SysTic定时器的4个寄存器 表1-12 表1-15 3. SysTic定时器编程（寄存器级别）。
P36代码1-10. 4. SysTic定时器编程（库函数级别）。
P36代码1-11. 库函数实现原理 P36代码1-12
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STM32的常规定时器分为三类，包括 1.高级控制定时器TIM1和TIM8 2.通用定时器TIM2、TIM3、TIM4、TIM5 3.基本定时器TIM6、TIM7 三种定时器功能 P39表1-16
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亮点嵌入式
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+ 选择NOR这个块连接TFT控制器，采用8080接口(接 口详细信息见液晶驱动板设计部分)。8080接口需 16跟数据线，可以用FSMC_D[15..0]做数据线。
+ 写信号是FSMC_NWE,读信号是FSMC_NOE。 + 地址信号的设置 + 液晶控制器RS信号的设置
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+ P48 1,3,5,7,8
V的含义为100pins,即100个管脚。 E表示512KB的FLASH。 T表示LQFP封装。 6 表示-40到85度的温度范围。
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1.1 STM32性能和结构 1.1.2 系统结构分析
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ห้องสมุดไป่ตู้
实验指导书基于STM32的嵌入式系统原理与设计.docx
实验指导书（实验）课程名称：基于STM32的嵌入式系统设计实验实验一电路板焊接与调试-•实验简介完成实验板上部分兀件的焊接，焊接完成后进行基本测试。
实验目的及原理掌握STM32F103实验板的基本原理，掌握焊接电路板的基本技能，掌握下载测试程序的基本方法。
原理：详细内容参考教材《基于STM32的嵌入式系统原理与设计》MCU和周边电路如图为MCU及其周边电路。
图1 MCU及其周边电路1. 唤醒电路，高有效，不按时接220K 电阻下拉。
2. 复位电路，低有效。
带RC 启动复位。
3. 配置启动，用跳线选择B00T1和BOOTO 接高电平或低电平。
4. 高速晶振电路，采用8M 晶振，在STM32内部倍频为72M 。
5. AD 参考电路，采用LC 滤波，可跳线选择直接接VCC 或通过TL431稳压电路产生的参考电压。
6. 后备电池。
可通过跳线选择直接接VCC 或电池。
7. AD 输入，可选择使用RC 滤波，共8路。
&低速晶振电路，选用32. 768kHz 晶振，为产生准确的串口波特率。
USB 转串口电路USB 转串口电路可以方便没有串口的笔记本电脑用户通过USB 接口下载代码到FLASH 中，及进行RS232串行通信。
USB 转串口芯片是CP2102,该芯片稳定性较好。
当其正常工作的时候，灯LED6亮。
该 芯片DP/D+引脚连MINI USB 接口的脚3, DM/D-引脚连MINI USB 接口的脚2,为一对USB 输入输出线。
TXD 与 RXD 引脚接 MCU 的 PA10 (USART1_RX)和 PA9 (USART1_TX)。
I2C 接口电路Jusbm USB图2 USB 转串口接口电路14NCNCNCNCNCNCNCONS.LO(一XE- (一ON 二 N (INHdsfls 二N 二一二乂ON本书选择的EEPROM 是AT24C02是256字节的电可擦出PROM,通过I2C 协议与STM32 进行通信，连接十分简单。
嵌入式系统本一全册配套完整教学课件
27
（３）系统精简
嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分 ，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面 利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。
28
（４）高实时性OS
这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储 ，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实 时性。
29
（5）嵌入式软件开发走向标准化
独立或合作开发出嵌入式游戏（期望值：★★★） 掌握嵌入式软件编程（期望值：★★★） 掌握硬件设计知识（期望值：★★★★） 学会操作系统移植（期望值：★★★★）
成为嵌入式系统设计高手（期望值：★★★★★）
9
本节提要
1 为什么要学习嵌入式系统 2 嵌入式系统的定义、特点及架构 3 嵌入式系统与单片机、PC的区别 4 嵌入式系统的应用领域 5 嵌入式系统的发展趋势
Windows的内核则要大得多。
26
（２）专用性强
嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合 非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。
即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件 的变化和增减不断进行修改。
同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程 序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“ 升级”是完全不同的概念。
未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就 将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。
据说，“福特出售的‘计算能力’已超过了IBM”，由此 可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。
12
嵌入式技术正在形成一种产业
它们被广泛地应用到工业控制系统、仿真系统、医疗仪 器、信息家电、通信设备等众多领域中。
北京数字电视，凤凰数字卫视，高清晰、互动点播、 机顶盒。
（３）系统精简
嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分 ，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面 利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。
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（４）高实时性OS
这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储 ，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实 时性。
29
（5）嵌入式软件开发走向标准化
独立或合作开发出嵌入式游戏（期望值：★★★） 掌握嵌入式软件编程（期望值：★★★） 掌握硬件设计知识（期望值：★★★★） 学会操作系统移植（期望值：★★★★）
成为嵌入式系统设计高手（期望值：★★★★★）
9
本节提要
1 为什么要学习嵌入式系统 2 嵌入式系统的定义、特点及架构 3 嵌入式系统与单片机、PC的区别 4 嵌入式系统的应用领域 5 嵌入式系统的发展趋势
Windows的内核则要大得多。
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（２）专用性强
嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合 非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。
即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件 的变化和增减不断进行修改。
同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程 序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“ 升级”是完全不同的概念。
未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就 将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。
据说，“福特出售的‘计算能力’已超过了IBM”，由此 可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。
12
嵌入式技术正在形成一种产业
它们被广泛地应用到工业控制系统、仿真系统、医疗仪 器、信息家电、通信设备等众多领域中。
北京数字电视，凤凰数字卫视，高清晰、互动点播、 机顶盒。
STM32讲义1-概述
其他
汽车立体声音 响HD Radio扩展包 改装遮阳板 DVD / TV / MP3
嵌入式技术的应用－新兴硬件
服用的 RFID 芯片
GPS/蓝牙双拼模块芯片
龙芯2号增强型处理器芯片
Intel进入 二十倍数 时代，五 年后给我 们八十核 心处理器
Intel Tolapai计划要把南北桥、存储控制器 做在CPU芯片中
脑手机放在底座上成为电脑
韩国电信手机/电视遥 控器二合一产品
嵌入式技术的应用－智能家居
智能家居 智能家电
浙江大学智能割草机 智能型垃 圾桶 i.Master
DangerBomb 闹钟 不起床就爆炸啰
Roto-Rooter公司马桶 组合笔记本/ipod/冰 箱/Xbox360/健身
高科技的捕鼠器 遮断红外线光束掉下笼子
嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助 操作机器和设备的装置”（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 可以看出此定义是从应用上、功能上考虑 的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还 可以涵盖机电等附属装置。
数码相机 DV
嵌入式技术的应用－多媒体终端
IP电话 视频会议 可视电话
IP电话
网络视频电话
视频电话
语音识别电话
嵌入式技术的应用－家庭音响
引入计算机技术的音响
LG HD DVD/蓝光播放器
iPhone
Motorola支持M卡的 HD DVR 录像机
配备B&O与Core 2 Duo的P.Guerra家庭影院
嵌入式技术的应用－PMP
STM32嵌入式系统原理-绪论
评估技术可行性，分析实现系统功能所需的硬件和软件资源。
硬件选型与设计
选择STM32系列
根据系统需求和性能指标，选择合适的STM32系列芯片。
设计硬件电路
根据芯片规格书和系统需求，设计外围电路，包括电源、时钟、存 储、通信等模块。
制作硬件板
将设计好的电路制作成硬件板，进行焊接和调试。
软件编程与调试
工业自动化控制
• 工业自动化控制：STM32嵌入式系统广泛应用于工业自动化领域，如机器人 控制、自动化生产线监控、智能仪表等。通过STM32的稳定性和高效性，可 以实现精确的控制和实时的数据采集，提高生产效率和产品质量。
• 机器人控制：利用STM32控制机器人的运动轨迹和姿态，实现精确的定位和 操作，提高机器人作业的准确性和效率。
嵌入式系统在医疗设备领域中主要用于实 现医疗设备的智能化控制和管理，如医疗 监护仪、医用分析仪等。
02
STM32硬件架构
核心处理器
ARM Cortex-M内核
STM32微控制器基于ARM Cortex-M系列的MCU内核，具有高性能、低功耗 和易于编程的特点。
内核性能
ARM Cortex-M系列内核具有较高的指令执行速度和低功耗性能，能够满足各 种复杂的应用需求。
STM32CubeIDE
03
STMicroelectronics官方提供的集成开发环境。
编程语言与开发框架
01 C语言：嵌入式系统开发中最常用的编程语言 。
02 C语言：虽然不如C语言常用，但在某些项目 中也被使用。
03
ARM Cortex-M系列微控制器的HAL库和LL 库：STM32微控制器使用的标准库。
存储器
Flash存储器
用于存储程序代码和数据，具有非易 失性，能够在断电后保存数据。
硬件选型与设计
选择STM32系列
根据系统需求和性能指标，选择合适的STM32系列芯片。
设计硬件电路
根据芯片规格书和系统需求，设计外围电路，包括电源、时钟、存 储、通信等模块。
制作硬件板
将设计好的电路制作成硬件板，进行焊接和调试。
软件编程与调试
工业自动化控制
• 工业自动化控制：STM32嵌入式系统广泛应用于工业自动化领域，如机器人 控制、自动化生产线监控、智能仪表等。通过STM32的稳定性和高效性，可 以实现精确的控制和实时的数据采集，提高生产效率和产品质量。
• 机器人控制：利用STM32控制机器人的运动轨迹和姿态，实现精确的定位和 操作，提高机器人作业的准确性和效率。
嵌入式系统在医疗设备领域中主要用于实 现医疗设备的智能化控制和管理，如医疗 监护仪、医用分析仪等。
02
STM32硬件架构
核心处理器
ARM Cortex-M内核
STM32微控制器基于ARM Cortex-M系列的MCU内核，具有高性能、低功耗 和易于编程的特点。
内核性能
ARM Cortex-M系列内核具有较高的指令执行速度和低功耗性能，能够满足各 种复杂的应用需求。
STM32CubeIDE
03
STMicroelectronics官方提供的集成开发环境。
编程语言与开发框架
01 C语言：嵌入式系统开发中最常用的编程语言 。
02 C语言：虽然不如C语言常用，但在某些项目 中也被使用。
03
ARM Cortex-M系列微控制器的HAL库和LL 库：STM32微控制器使用的标准库。
存储器
Flash存储器
用于存储程序代码和数据，具有非易 失性，能够在断电后保存数据。
《嵌入式系统》课件_STM32
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2 STM32F103的硬件结构
2) GPIO（续）
单独的位设置或位清除
在单次APB2写操作里，可以只更改 一个或多个位。 通过对GPIOx_BSRR、GPIOx_BRR 中想要更改的位写’1’来实现的。没
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被选择的位将不被更改。
2 STM32F103的硬件结构
2) GPIO（续）
所有端口都有外部中断能力
如使用外部中断线，端口必须配置成
输入模式。
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启动：用户Flash、系统存储器、SRAM
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STM32F103xC, STM32F103xD and STM32F103xE >> Datasheet P12 performance line block diagram
2) GPIO（续）
外设的GPIO配置
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>> Datasheet P110
2 STM32F103的硬件结构
2) GPIO（续）
GPIO寄存器
端口配置低寄存器(GPIOx_CRL) (x=A..E)
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2 STM32F103的硬件结构
2) GPIO（续）
单独的位设置或位清除
在单次APB2写操作里，可以只更改 一个或多个位。 通过对GPIOx_BSRR、GPIOx_BRR 中想要更改的位写’1’来实现的。没
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被选择的位将不被更改。
2 STM32F103的硬件结构
2) GPIO（续）
所有端口都有外部中断能力
如使用外部中断线，端口必须配置成
输入模式。
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启动：用户Flash、系统存储器、SRAM
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STM32F103xC, STM32F103xD and STM32F103xE >> Datasheet P12 performance line block diagram
2) GPIO（续）
外设的GPIO配置
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>> Datasheet P110
2 STM32F103的硬件结构
2) GPIO（续）
GPIO寄存器
端口配置低寄存器(GPIOx_CRL) (x=A..E)
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嵌入式系统设计(STM32)第1讲
智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里， 也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式 系统将大有用武之地。 （4）家庭智能管理系统
水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中 嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准 确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现 了嵌入式系统的优势。 （5）POS网络及电子商务
ARM处理器系列
2.2 Cortex-M3内核
Cortex-M3系列微处理器的主要特点如下： （1）Thumb-2 指令集架构（ISA, Instruction Set Architecture）。 （2）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。 （3）三级流水线。 （4）32 位单周期乘法。 （5）具备硬件除法。 （6）Thumb状态和调试状态。 （7）处理模式和线程模式。 （8）ISR（Interrupt Service Routine）的低延迟进入和退出。 （9）可中断-可继续的LDM/STM（批量传输数据的指令 ），PUSH/POP。 （10）ARMv6类型BE8/LE支持。
国内普遍认同的嵌入式系统定义为：以应用为中心， 以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统 对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专 用计算机系统。
一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处 理器、存储器、输入输出（I/O）和软件。
1.2 嵌入式系统的特点
嵌入式系统的几个重要特征：
1.2 嵌入式系统的特点
（3）系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明
显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于 控制系统成本，同时也利于实现系统安全。
（4）高实时性。高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基
水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中 嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准 确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现 了嵌入式系统的优势。 （5）POS网络及电子商务
ARM处理器系列
2.2 Cortex-M3内核
Cortex-M3系列微处理器的主要特点如下： （1）Thumb-2 指令集架构（ISA, Instruction Set Architecture）。 （2）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。 （3）三级流水线。 （4）32 位单周期乘法。 （5）具备硬件除法。 （6）Thumb状态和调试状态。 （7）处理模式和线程模式。 （8）ISR（Interrupt Service Routine）的低延迟进入和退出。 （9）可中断-可继续的LDM/STM（批量传输数据的指令 ），PUSH/POP。 （10）ARMv6类型BE8/LE支持。
国内普遍认同的嵌入式系统定义为：以应用为中心， 以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统 对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专 用计算机系统。
一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处 理器、存储器、输入输出（I/O）和软件。
1.2 嵌入式系统的特点
嵌入式系统的几个重要特征：
1.2 嵌入式系统的特点
（3）系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明
显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于 控制系统成本，同时也利于实现系统安全。
（4）高实时性。高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基