Cortex-M3培训讲义
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Cortex-M3寄存器等基础知识
Cortex-M3寄存器等基础知识1.寄存器 CM3拥有R0~R15通⽤寄存器和⼀些特殊功能寄存器 R0~R12这些通⽤寄存器，复位初始值都是不可预料的2.CM3有R0到R15的通⽤寄存器组注：绝⼤部分的16位thumb只能访问R0到R7，⽽32位thumb-2可以访问全部寄存器3.特殊功能寄存器3.1程序状态寄存器组（应⽤程序PSR+中断号PSR+执⾏PSR）3.2中断屏蔽寄存器组：⽤于控制异常的除能和使能3.3控制寄存器：⽤于定义特权级别和当前使⽤哪个堆栈指针4.操作模式和特权级别：两种操作模式(处理器模式)：Handler模式和线程模式（⽤于区分异常服务例程的代码和普通程序的代码）两种特权等级：特权级和⽤户级（是指在硬件层⾯上对存储器访问权限的设置）注：CM3在运⾏主程序（即线程模式）可以使⽤特权级别和⽤户级别；但是异常服务例程（即handler模式）只能使⽤特权级别。
当处于线程+⽤户模式时⼀些访问权限将被禁⽌将代码区分成⽤户级和特权级，有利于程序架构的稳定，如某⼀个⽤户代码出问题，不会使其成为害群之狗，因为⽤户级别的代码是禁⽌对⼀些要害寄存器操作的。
5.异常处理5.1CONTROL[0]=0;5.2CONTROL[0]=1;CONTROL[0]只有在特权级别下可以访问，若在⽤户级别想访问先通过"系统服务呼叫指令（SVC）"来触发SVC异常，然后在该异常的服务例程中可以修改CONTROL[0]。
6.下⾯是各操作模式的转换7.异常和中断可以有11个系统异常和最多240个外部中断（IRQ），具体芯⽚使⽤了多少要看芯⽚制造⼚商。
作为中断功能的强化，NVIC 还有⼀条NMI输⼊信号线，具体做什么由芯⽚制造商决定，NMI（not masked interrupted）8.向量表：当⼀个异常被CM3内核接受。
对应的异常Handler就会执⾏，向量表⽤来决定Handler的⼊⼝地址。
02010202通用Cortex-M3处理器结构与工作原理-PPT课件
• 什么是字：字的宽度由CPU的数据(功能)总线宽度来决定。 STM32就表示它的字宽是4个字节32位。
ØCM3的存储器组织 • CM3的地址空间是4GB, 程序可以在代码区， 内部SRAM区以及外部RAM区中执行。 • 但是因为指令总线与数据总线是分开的， 最理想的是把程序放到代码区，从而使取 指和数据访问各自使用自总线 • 具体4GB的粗线条划分如下图：
存储格式
• Cortex-M3 处理器将存储器看作从 0开始向上编号的字 节的线性集合。例如： • 字节 0-3 存放第一个被保存的字 • 字节 4-7 存放第二个被保存的字 • Cortex-M3 处理器能够以小端格式或大端格式访问存储 器中的数据字，而访问代码时始终使用小端格式。
• 注意： • 小端格式是 ARM 处理器默认的存储器格式。 • 在小端格式中，一个字中最低地址的字节为该字的最 低有效字节，最高地址的字节为最高有效字节。存储 器系统地址 0 的字节与数据线 7-0 相连。 • 在大端格式中，一个字中最低地址的字节为该字的最 高有效字节，而最高地址的字节为最低有效字节。存 储器系统地址 0的字节与数据线 31-24 相连。
• 调试接口
• 硬件调试解决方案，通过一个传统的JTAG口或一个适合小 封装器件的2线串行调试口（SWD），可以获得很高的处理 器系统可视度。 • 对于系统跟踪，处理器在数据观察点基础上集成了一个可 选的ETM（嵌入式跟踪宏单元），它可以被配置为特定的系 统事件触发。 • 为了简化这些系统事件的处理，一个串行观测器（Serial Wire Viewer，SWV）可以通过一个引脚输出标准的ASCII数 据流。 • Flash修补技术，使器件和系统开发者在调试或运行过程中， 可以修补从ROM到SRAM或Flash的代码错误，可避免昂贵的 重定制
高教社嵌入式系统实现(Cortex-M3基础与提高)(第二版)知识点课件05
STM32中断优 先级分组
第6讲 STM32F103的外部中断控制
STM32(Cortex-M3)中有两个优先级的概念：抢占式优先级和响 应优先级，也把响应优先级称作“亚优先级”或“副优先级”，每个 中断源都需要被指定这两种优先级。
4. 优先级冲突的处理 具有高抢占式优先级的中断可以在具有低抢占式优先级的中断处
个异常向量表管理起来，编号为0~15的称为内核异常，而16
以上的则称为外部中断。
➢ STM32向量表，优先级从-3至6的中断向量称为系统异常，优 先级为负的不能设置优先级，如复位RESET、不可屏蔽中断
NMI、硬错误HARDFAULT。
➢ 从优先级7开始的称为外部中断，优先级可自行设置。
STM32中的 中断源
认识几个中断 相关的函数
第6讲 STM32F103的外部中断控制
宏定义
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin)
功能描述 清除EXTI的线挂起位.
参数
__EXTI_LINE__:指定要清除的EXTI线.这个参数可以是 GPIO_PIN_x的任意组合，其中x可以是(0..15)
操作演示 与训练
第6讲 STM32F103的外部中断控制
STM32CubeMX和Keil软件在STM32F103系列单 片机开发中的应用——使用中断实现按键功能
实操演示：按键中断控制LED为例
步骤：
➢ STM32CubeMX设置输入和输出管脚、系统时钟、Jlink仿真器(5pin) ➢ STM32CubeMX设置中断与优先级分组等 ➢ 生成Keil项目代码 ➢ Keil项目中代码补充。
IRQn: 外部中断号。该参数可以是IRQn_Type枚举类型的枚举值
第三讲 Cortex-M3基础
向量表其实是一个WORD（32 位整数）数组，每个下标 对应一种异常，该下标元素的值则是该异常handler 的入 口地址。
在复位后，该寄存器的值为0。因此，在地址0 处必须包 含一张向量表，用于初始时的异常分配。
举例
如果发生了异常11（SVC），则NVIC 会计算出偏移 移量是11x4=0x2C，然后从那里取出服务程序的入口 地址并跳入。
程序代码也可以主动请求进入异常状态的（常用于系统调 用）。
CM3 的所有中断机制都由NVIC 实现。除了支持240 个外 中断之外，NVIC 还支持16‐4‐1=11 个内部异常源。
虽然CM3 是支持240 个外中断的，但具体使用了多少个 是由芯片生产商决定。
NMI
CM3 还有一个NMI（不可屏蔽中断）输入脚。
R13: 堆栈指针
Cortex‐M3 拥有两个堆栈指针，任一时刻只能使用其中的 一个。 主堆栈指针（MSP）：复位后缺省使用的堆栈指针，用 于操作系统内核以及异常处理。
进程堆栈指针（PSP）：由用户的应用程序代码使用。
R14：连接寄存器
当调用一个子程序时，为了减少访问内存的次数，由R14 存储返回地址，把返回地址直接存储在寄存器中，这与其 他大多数其它处理器都不一样。
当它被置为有效时，NMI 服务程序会无条件地执行,NMI 究竟被拿去做什么，还要视处理器的设计而定。
在多数情况下，NMI 会被连接到一个看门狗定时器，有时 也会是电压监视功能块，以便在电压掉至危险级别后警告 处理器。NMI 可以在任何时间被激活。
向量表
当一个发生的异常被CM3 内核接受，对应的异常handler （处理程序） 就会执行。为了决定handler（程序） 的入 口地址，CM3 使用了“向量表机制”。这里使用一张向 量表。
在复位后，该寄存器的值为0。因此，在地址0 处必须包 含一张向量表，用于初始时的异常分配。
举例
如果发生了异常11（SVC），则NVIC 会计算出偏移 移量是11x4=0x2C，然后从那里取出服务程序的入口 地址并跳入。
程序代码也可以主动请求进入异常状态的（常用于系统调 用）。
CM3 的所有中断机制都由NVIC 实现。除了支持240 个外 中断之外，NVIC 还支持16‐4‐1=11 个内部异常源。
虽然CM3 是支持240 个外中断的，但具体使用了多少个 是由芯片生产商决定。
NMI
CM3 还有一个NMI（不可屏蔽中断）输入脚。
R13: 堆栈指针
Cortex‐M3 拥有两个堆栈指针，任一时刻只能使用其中的 一个。 主堆栈指针（MSP）：复位后缺省使用的堆栈指针，用 于操作系统内核以及异常处理。
进程堆栈指针（PSP）：由用户的应用程序代码使用。
R14：连接寄存器
当调用一个子程序时，为了减少访问内存的次数，由R14 存储返回地址，把返回地址直接存储在寄存器中，这与其 他大多数其它处理器都不一样。
当它被置为有效时，NMI 服务程序会无条件地执行,NMI 究竟被拿去做什么，还要视处理器的设计而定。
在多数情况下，NMI 会被连接到一个看门狗定时器，有时 也会是电压监视功能块，以便在电压掉至危险级别后警告 处理器。NMI 可以在任何时间被激活。
向量表
当一个发生的异常被CM3 内核接受，对应的异常handler （处理程序） 就会执行。为了决定handler（程序） 的入 口地址，CM3 使用了“向量表机制”。这里使用一张向 量表。
微机原理与嵌入式接口技术课件：Cortex-M3 的指令系统与汇编程序设计
2. 寄存器移位寻址 寄存器移位寻址是Cortex-M3指令集特有的寻址方式。
Cortex-m3的指令系统与汇编程序设计
可用的移位操作如下： ·LSL： 逻辑左移， 寄存器中数据位低端空出的位补 0。 ·LSR： 逻辑右移， 寄存器中数据位高端空出的位补 0。 ·ASR： 算术右移， 移位过程中保持符号位不变， 即 若源操作数为正数， 则数据位的高端空出的位补 0， 否则 补 1。 ·ROR： 循环右移（Rotate Right）， 从数据位低端移 出的位填入数据位高端空出的位。 ·RRX： 带扩展的循环右移， 操作数右移一位， 高端 空出的位用原 Ｃ 标志值填充。
Cortex-m3的指令系统与汇编程序设计 例程 3.4 立即寻址应用示例。
说明： 前缀“＃”表示立即数， “0x”表示 16 进制数 值。
从表 3.2 可以看出， ARM 将 32 位指令分为两个部分。
Cortex-m3的指令系统与汇编程序设计
Cortex-m3的指令系统与汇编程序设计
立即数要满足一定的生成规则： 即每个立即数由一个 8 位的常数循环右移偶数位得到，其中循环右移的位数用一个 4 位二进制数的两倍表示。 如果立即数记作<immediate>， 8 位常数记作 immed＿8， 4 位的循环右移值记作 rotate_imm， 则有
Thumb－2 技术改善了 Thumb 指令集的性能， 它在原 有的 Thumb 指令的基础上进行了如下的扩充： 增加了一些 新的 16 位 Thumb 指令来改进程序的执行流程， 增加了一 些新的32 位 Thumb 指令以实现一些 ARM 指令的专有功能， 解决了之前 Thumb 指令集不能访问协处理器、 特权指令和 特殊功能指令的局限。 Thumb－2 指令集可以实现所有的功 能， 这样就不需要在 ARM／ Thumb 状态之间反复切换了， 代码密度和性能得到了显著的提高， 但值得注意的是 Thumb－2 并不支持 32 位 ARM 指令集。
Cortex-m3的指令系统与汇编程序设计
可用的移位操作如下： ·LSL： 逻辑左移， 寄存器中数据位低端空出的位补 0。 ·LSR： 逻辑右移， 寄存器中数据位高端空出的位补 0。 ·ASR： 算术右移， 移位过程中保持符号位不变， 即 若源操作数为正数， 则数据位的高端空出的位补 0， 否则 补 1。 ·ROR： 循环右移（Rotate Right）， 从数据位低端移 出的位填入数据位高端空出的位。 ·RRX： 带扩展的循环右移， 操作数右移一位， 高端 空出的位用原 Ｃ 标志值填充。
Cortex-m3的指令系统与汇编程序设计 例程 3.4 立即寻址应用示例。
说明： 前缀“＃”表示立即数， “0x”表示 16 进制数 值。
从表 3.2 可以看出， ARM 将 32 位指令分为两个部分。
Cortex-m3的指令系统与汇编程序设计
Cortex-m3的指令系统与汇编程序设计
立即数要满足一定的生成规则： 即每个立即数由一个 8 位的常数循环右移偶数位得到，其中循环右移的位数用一个 4 位二进制数的两倍表示。 如果立即数记作<immediate>， 8 位常数记作 immed＿8， 4 位的循环右移值记作 rotate_imm， 则有
Thumb－2 技术改善了 Thumb 指令集的性能， 它在原 有的 Thumb 指令的基础上进行了如下的扩充： 增加了一些 新的 16 位 Thumb 指令来改进程序的执行流程， 增加了一 些新的32 位 Thumb 指令以实现一些 ARM 指令的专有功能， 解决了之前 Thumb 指令集不能访问协处理器、 特权指令和 特殊功能指令的局限。 Thumb－2 指令集可以实现所有的功 能， 这样就不需要在 ARM／ Thumb 状态之间反复切换了， 代码密度和性能得到了显著的提高， 但值得注意的是 Thumb－2 并不支持 32 位 ARM 指令集。
高教社嵌入式系统实现(Cortex-M3基础与提高)(第二版)知识点课件11
通用。定时计数，PWM输 出，输入捕获，输出比较
主要应用于驱动DAC
定时器概述
定时器时钟布局
TIM1和TIM8是高级控制 定时器，时钟由APB2的 输出产生。 TIM2~TIM5是通用定时器， TIM6和TIM7是基本定时 器器，时钟由APB1输出 产生。
第9讲：定时器应用
定时器概述
功能引脚分布
➢ 因为TIMx_PSC控制寄存器具有缓冲，可以在运行过程中改变 它的数值，新的预分频数值将在下一个更新事件时起作用。
第9讲：定时器应用
时钟源 时间基
预分频系数从1变到2
预分频系数从1变到4
基本定时器
功能特点描述
第9讲：定时器应用
计数器从0累加计数到自动重装载数值(TIMx_ARR寄存器)，产生一个溢出，并重新从0开始计数。 每次计数器溢出可以产生更新事件UEV。(通过软件或使用从模式控制器)设置TIMx_EGR寄存器的
• 【影子寄存器的预装载特性】
通用定时器
功能特点描述
第9讲：定时器应用
STM3 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能特点包括：
位于低速的APB1总线上 16 位向上、向下、向上/向下(中心对齐)计数模式，自动装载计数器（TIMx_CNT）。 16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数 为 1～65535 之
寄存器特色
第9讲：定时器应用
定时器中的PSC/ARR/RCR/CCR寄存器具有预装载功能，即每类寄存器具有双寄 存器机制,分别由各自的影子寄存器和预装载寄存器组成；
影子寄存器是真正起作用的寄存器，预装载寄存器为影子寄存器提供缓冲，提 前做数据或指令准备；因为定时器工作往往具有一定周期性，如果每次我们的 参数修改都直接作用于实际寄存器，往往不可避免会影响到当前周期的正常计 数以及相关的输出动作。
主要应用于驱动DAC
定时器概述
定时器时钟布局
TIM1和TIM8是高级控制 定时器，时钟由APB2的 输出产生。 TIM2~TIM5是通用定时器， TIM6和TIM7是基本定时 器器，时钟由APB1输出 产生。
第9讲：定时器应用
定时器概述
功能引脚分布
➢ 因为TIMx_PSC控制寄存器具有缓冲，可以在运行过程中改变 它的数值，新的预分频数值将在下一个更新事件时起作用。
第9讲：定时器应用
时钟源 时间基
预分频系数从1变到2
预分频系数从1变到4
基本定时器
功能特点描述
第9讲：定时器应用
计数器从0累加计数到自动重装载数值(TIMx_ARR寄存器)，产生一个溢出，并重新从0开始计数。 每次计数器溢出可以产生更新事件UEV。(通过软件或使用从模式控制器)设置TIMx_EGR寄存器的
• 【影子寄存器的预装载特性】
通用定时器
功能特点描述
第9讲：定时器应用
STM3 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能特点包括：
位于低速的APB1总线上 16 位向上、向下、向上/向下(中心对齐)计数模式，自动装载计数器（TIMx_CNT）。 16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数 为 1～65535 之
寄存器特色
第9讲：定时器应用
定时器中的PSC/ARR/RCR/CCR寄存器具有预装载功能，即每类寄存器具有双寄 存器机制,分别由各自的影子寄存器和预装载寄存器组成；
影子寄存器是真正起作用的寄存器，预装载寄存器为影子寄存器提供缓冲，提 前做数据或指令准备；因为定时器工作往往具有一定周期性，如果每次我们的 参数修改都直接作用于实际寄存器，往往不可避免会影响到当前周期的正常计 数以及相关的输出动作。
高教社嵌入式系统实现(Cortex-M3基础与提高)(第二版)知识点课件04
➢ 设置或清除选定的数据端口位 ➢ GPIOx：选择GPIO口，此处x可以根据具体器件是A~G ➢ GPIO_Pin：指定要写的端口位，这个参数可以是GPIO_PIN_x（其中x可以是0..15）
中的一个 ➢ PinState：指定要写入所选位的值。这个参数可以是GPIO_PinState枚举值之一：
● 输出缓冲器被激活 ─ 开漏模式：输出寄存器上的‘0’激活N-MOS，而输出寄存器上的 ‘1’将端口置于高阻状态(PMOS从不被激活)。 ─ 推挽模式：输出寄存器上的‘0’激活N-MOS，而输出寄存器上的 ‘1’将激活P-MOS。
● 施密特触发输入被激活 ● 弱上拉和下拉电阻被禁止 ● 出现在I/O脚上的数据在每个APB2时钟被采样到输入数据寄存器 ● 在开漏模式时，对输入数据寄存器的读访问可得到I/O状态 ● 在推挽式模式时，对输出数据寄存器的读访问得到最后一次写的值。
STM32CubeMX和Keil软件在STM32F103系列 单片机开发中的应用——再操作演示
实操演示：按键控制LED为例
步骤：
➢ STM32CubeMX设置输入和输出管脚 ➢ STM32CubeMX设置系统时钟 ➢ STM32CubeMX设置Jlink仿真器(5pin) ➢ 生成Keil项目 ➢ Keil项目中代码补充。
隔内生成中断。 ➢ “__weak”函数：“弱函数”，用户可以在用户文件中重新定义一个同名函数，
最终编译器编译的时候，会选择用户定义的函数，如果用户没有重新定义这个函 数，那么编译器就会执行__weak 声明的函数
第5讲 STM32F103的GPIO输入控制
STM32F10XXX
I/O端口位基 本结构
第4讲 STM32F103的GPIO输出控制
STM32F10XXX
中的一个 ➢ PinState：指定要写入所选位的值。这个参数可以是GPIO_PinState枚举值之一：
● 输出缓冲器被激活 ─ 开漏模式：输出寄存器上的‘0’激活N-MOS，而输出寄存器上的 ‘1’将端口置于高阻状态(PMOS从不被激活)。 ─ 推挽模式：输出寄存器上的‘0’激活N-MOS，而输出寄存器上的 ‘1’将激活P-MOS。
● 施密特触发输入被激活 ● 弱上拉和下拉电阻被禁止 ● 出现在I/O脚上的数据在每个APB2时钟被采样到输入数据寄存器 ● 在开漏模式时，对输入数据寄存器的读访问可得到I/O状态 ● 在推挽式模式时，对输出数据寄存器的读访问得到最后一次写的值。
STM32CubeMX和Keil软件在STM32F103系列 单片机开发中的应用——再操作演示
实操演示：按键控制LED为例
步骤：
➢ STM32CubeMX设置输入和输出管脚 ➢ STM32CubeMX设置系统时钟 ➢ STM32CubeMX设置Jlink仿真器(5pin) ➢ 生成Keil项目 ➢ Keil项目中代码补充。
隔内生成中断。 ➢ “__weak”函数：“弱函数”，用户可以在用户文件中重新定义一个同名函数，
最终编译器编译的时候，会选择用户定义的函数，如果用户没有重新定义这个函 数，那么编译器就会执行__weak 声明的函数
第5讲 STM32F103的GPIO输入控制
STM32F10XXX
I/O端口位基 本结构
第4讲 STM32F103的GPIO输出控制
STM32F10XXX
5-CORTEX-M3指令系统PPT课件
算术右移ASR
Rm，ASR #n
功能：将寄存器Rm中的内容向右移动n位，左端用第31位的值来填充。 算术右移n位相当于将Rm除以2n。
例：MOV R1,R2 ,ASR #2
逻辑左移LSL
Rm，LSL #n
功能：将寄存器Rm中的内容向左移动n位，低位用0填充。 逻辑左移n位相当于将无符号数据做乘以2n 的操作。
例如：SUBNES R0,R1,#2
2021/4/9 .
4
Cortex-M3指令结构
❖指令条件码
条件码 助记符后缀
标志
含义
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101
EQ
Z置位
相等
NE
Z清零
不相等
CS
C置位
2021/4/9 .
3
Cortex-M3 指令结构
❖Cortex-M3指令的格式
Cortex-M3指令书写格式
<opcode>[<cond>][s]<Rd>, <Rn>[, <op2>]
<opcode>表示指令的操作码 <cond>表示指令执行的条件码 [s]用于决定指令执行结果是否影响程序状态寄存器PSR的值。 <Rd>表示目的寄存器 <Rn>表示第一源操作数，该操作数必须是寄存器数。 <op2>表示第二源操作数，该操作数可以是立即数、寄 存器或寄存器移位。
❖寄存器寻址
寄存器寻址指的是将寄存器中存放的数作为操作数，即在 指令中用寄存器名表示操作数。
例如：
MOV R0, #2
Rm，ASR #n
功能：将寄存器Rm中的内容向右移动n位，左端用第31位的值来填充。 算术右移n位相当于将Rm除以2n。
例：MOV R1,R2 ,ASR #2
逻辑左移LSL
Rm，LSL #n
功能：将寄存器Rm中的内容向左移动n位，低位用0填充。 逻辑左移n位相当于将无符号数据做乘以2n 的操作。
例如：SUBNES R0,R1,#2
2021/4/9 .
4
Cortex-M3指令结构
❖指令条件码
条件码 助记符后缀
标志
含义
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101
EQ
Z置位
相等
NE
Z清零
不相等
CS
C置位
2021/4/9 .
3
Cortex-M3 指令结构
❖Cortex-M3指令的格式
Cortex-M3指令书写格式
<opcode>[<cond>][s]<Rd>, <Rn>[, <op2>]
<opcode>表示指令的操作码 <cond>表示指令执行的条件码 [s]用于决定指令执行结果是否影响程序状态寄存器PSR的值。 <Rd>表示目的寄存器 <Rn>表示第一源操作数，该操作数必须是寄存器数。 <op2>表示第二源操作数，该操作数可以是立即数、寄 存器或寄存器移位。
❖寄存器寻址
寄存器寻址指的是将寄存器中存放的数作为操作数，即在 指令中用寄存器名表示操作数。
例如：
MOV R0, #2
第2章 Cortex-M3处理器-1
程序存储器
周期1 周期2 周期3 周期4 周期5 周期6
处理器执行一条 取指 译码 执行 指令的三个阶段
取指 译码 执行 取指 译码 执行 取指 译码 执行
3 在第3个周期，PC指向指令3，此时指令 1进入三级流水线的执行阶段，指令2进入译
码阶段，取出指令3。
21/47
三级流水线结构的指令执行顺序
9/47
（4）32位单周期乘法，硬件除法指令 （5）具有分组的堆栈指针 （ 6 ） 处 理 模 式 （ handler mode ） 和 线 程 模 式 （ thread mode） （7）Thumb状态和调试状态 （8）功耗低 （9）具有门数目少 （价格低）、调试成本低 （10）支持非对齐访问
10/47
寄存器(LR)、程序计数器（PC）、程序状态寄存器 （xPSR）、两个分组的SP寄存器。 6. 内存保护单元（MPU，可选） 7. 低成本调试解决方案 8. ROM表
16/47
三、总线结构
基于哈佛体系结构，有专门的数据总线和指令总线，使得数 据访问和指令存取可以并行进行，效率大大提高。
AMBA片上总线包括： （1）AHB（Advanced High performance Bus）系统总线：主 要用于高性能模块（如CPU、DMA等）之间的连接。 （2）APB（Advanced Peripheral Bus）外设总线：主要用于 低带宽的外设之间的连接。
AHB-AP
Cortex-M3处理器的结构
总线 矩阵
I-code 总线 D-code 总线
系统总线
11/47
2. 嵌 套 向 量 中 断 控 制 器 （ Nested Vector Interrupt Controller，NVIC）
周期1 周期2 周期3 周期4 周期5 周期6
处理器执行一条 取指 译码 执行 指令的三个阶段
取指 译码 执行 取指 译码 执行 取指 译码 执行
3 在第3个周期，PC指向指令3，此时指令 1进入三级流水线的执行阶段，指令2进入译
码阶段，取出指令3。
21/47
三级流水线结构的指令执行顺序
9/47
（4）32位单周期乘法，硬件除法指令 （5）具有分组的堆栈指针 （ 6 ） 处 理 模 式 （ handler mode ） 和 线 程 模 式 （ thread mode） （7）Thumb状态和调试状态 （8）功耗低 （9）具有门数目少 （价格低）、调试成本低 （10）支持非对齐访问
10/47
寄存器(LR)、程序计数器（PC）、程序状态寄存器 （xPSR）、两个分组的SP寄存器。 6. 内存保护单元（MPU，可选） 7. 低成本调试解决方案 8. ROM表
16/47
三、总线结构
基于哈佛体系结构，有专门的数据总线和指令总线，使得数 据访问和指令存取可以并行进行，效率大大提高。
AMBA片上总线包括： （1）AHB（Advanced High performance Bus）系统总线：主 要用于高性能模块（如CPU、DMA等）之间的连接。 （2）APB（Advanced Peripheral Bus）外设总线：主要用于 低带宽的外设之间的连接。
AHB-AP
Cortex-M3处理器的结构
总线 矩阵
I-code 总线 D-code 总线
系统总线
11/47
2. 嵌 套 向 量 中 断 控 制 器 （ Nested Vector Interrupt Controller，NVIC）
高教社嵌入式系统实现(Cortex-M3基础与提高)(第二版)教学课件2-1
GPIO_PinState
HSPPTMSC｜Wuxi
IOT1｜3 WXIC
具体操作1：选用外部高速晶振
14
HSPPTMSC｜Wuxi
IOT1｜4 WXIC
配置下载器
HSPPTMSC｜Wuxi
15
IOT1｜5 WXIC
配置引脚
HSPPTMSC｜Wuxi
16
IOT1｜6
Keil中的引脚初始化
每个端口有16个引脚。所有的GPIO引脚都可以配置成输入或输出模式 。输入模式又分为模拟输入、浮空输入、上拉输入、下拉输入；输出模 式又分为推挽输出、开漏输出、推挽式复用功能、开漏复用等。
HSPPTMSC｜Wuxi
IOT｜5 WXIC
1、GPIO简介
大部分GPIO为推挽输出，具有完整 I2C功能的是开漏结构；
HSPPTMSC｜Wuxi
端口配置寄存器
IOT｜WXIC
GPIO简介
8
I/O引脚可通过端口配置寄存器设置成不同的功能。
四种输入模式（结构图上半部分）：
上拉输入与下拉输入：与VDD相连的为上拉电阻，与VSS相连的为下拉 电阻。再经施密特触发器就把信号转化为0、1存储在输入数据寄存器。
浮空输入：不接上拉与下拉电阻，直接由触发器输入，由于其输入阻 抗较大，一般把这种模式用于标准的通讯协议如I2C、USART的接收端。
HSPPTMSC｜Wuxi
IOT｜WXIC
引脚配置
确定端口？打开端口时钟 确定是输入还是输出？ 确定速率
HSPPTMSC｜Wuxi
4
IOT｜4 WXIC
引脚配置模式之输入输出
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STM32F103RCT6共有64个引脚
STM32F103RCT6 有 常 用 GPIO(GPIO: General-Purpose Input /Output Ports ， 通 用 的 输入 输 出 端 口 ) 端 口 3 个 ， 分 别 是 GPIOA 、 GPIOB、GPIOC