嵌入式系统设计(STM32)第1讲资料
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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
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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
单片机原理与嵌入式系统设计[张齐]PPT第1章
![单片机原理与嵌入式系统设计[张齐]PPT第1章](https://img.taocdn.com/s3/m/64fdef1a52d380eb62946da5.png)
可装卸性 强实时性 统一的接口 操作方便、简单 提供强大的网络功能 强稳定性，弱交互性 固化代码： 更好的硬件适应性
1.4 嵌入式操作系统
基本概念
——实时操作系统（RTOS）
实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执 行的背景程序，用户的应用程序是运行于RTOS之上的 各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源(包括 存储器、外设等)管理、消息管理、任务调度、异常处 理等工作。在RTOS支持的系统中， 每个任务均有一个 优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切换各 个任务，保证对实时性的要求。
ROM
RAM
外设1
CPU 外设2
单板计算机
嵌入式微控制器
嵌入式微控制器又称单片机，它是将整个计算机系 统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理 器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线 逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输 出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。 为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍 复位 看门狗 晶振 生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是 部件 部件 部件 存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地 和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本。 定时器 I/O CPU核 部件 部件 和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单 片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。 中断 SRAM ROM 微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外 部件 部件 部件 设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。 嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代 表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300、数目 众多ARM芯片等。目前MCU占嵌入式系统约70％的市场份额。
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。
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。
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
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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
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嵌入式技术的应用－PMP
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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。
1. 嵌入式系统简介
1.1 嵌入式系统定义 1.2 嵌入式系统的特点 1.3 嵌入式系统的分类 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”。
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.
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. 工程模板的建立
（见表1-3, P5）
冯·诺依曼结构 ：单一存储、统一编址、分时复用
哈佛结构：分开存储、独立编址、两倍带宽、效率更高
CISC vs RISC
1.4 嵌入式系统的应用
（1）工业控制 基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已
经有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提 高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控 制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工 系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是8位单 片机。但是随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业 控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。
（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）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。
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 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”。
（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。
（2）交通管理 在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系
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
1. 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.
（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)
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。
【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。】
1.3 嵌入式系统的分类
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：