STM32单片机的系统架构 stm32单片机硬件基础

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编程小天匠 2023-12-07 14:43:47

文章标签 STM32单片机的系统架构嵌入式 stm32 引脚启动模式 文章分类 架构后端开发

STM32f1库函数开发学习

硬件基础

一. 硬件资源

可能用到的硬件资源：

HS0038 红外接收
DS18B20 数字温度传感器
24C02 EEPROM
JTAG/SWD
CH340G
AMS1117-3.3 电源稳压芯片
PS/2 接头
SD卡
W25Q64 64M FLASH 芯片
NRF24L01 无线通信

芯片命名规则
ST代表意法半导体
STM32代表ST品牌Cortex-Mx系列内核（ARM）的32位MCU
下一个字母( F/L/W )
F：通用快闪（FlashMemory）
F0xx和F1xx系列为2.0～3.6V
F2xx和F4xx系列为1.8～3.6V
L：低电压（1.65～3.6V）
W：无线系统芯片，开发版
103代表是增强型系列（101是基本型）
Z是引脚数，（Z-144脚、E-100脚…）
接下来的字母代表Flash容量（E-512K、D-348K、C-256K…）
封装：
T：LQFP
H：BGA
U：VFQFPN
Y：WLCSP/WLCSP64
温度范围：
6：-40℃-85℃ （工业级）
7：-40℃-105℃（工业级）

例如STM32F103RBT6：

STM32单片机的系统架构 stm32单片机硬件基础_STM32单片机的系统架构

二. 部分拓展硬件

以STM32F103RCT6为例，并讲解一部分外设应用：

STM32F103RCT6
———————资源———————
48KB SRAM
256KB FLASH
2 个基本定时器
4 个通用定时器
2 个高级定时器
2 个 DMA 控制器，共 12 个通道
3 个 SPI、2 个 IIC
5 个串口、1 个 USB、1 个 CAN
3 个 12位 ADC、1 个 12 位 DAC
1 个 SDIO 接口及 51 个通用 IO 口

1. 启动方式

处理器基本原理都相似，简单理解都是取指令、执行指令。从哪里取指令就涉及到存储介质了，ROM和RAM其实就是两种不同的存储介质（一个可以掉电保存，一个掉电不保存），他们都可以做为存储指令的介质。

关于ROM，RAM，FLASH等存储介质有关内的介绍，参见下文：
ROM，RAM，FLASH等存储介质的区别介绍

所谓启动，一般来说就是指我们下好程序后，重启芯片时，SYSCLK的第4个上升沿，BOOT引脚的值将被锁存。

STM32有3种启动方式，我们可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态，来选择在复位后的启动模式。

STM32单片机的系统架构 stm32单片机硬件基础_嵌入式_02

用户闪存存储器启动模式（Main Flash memory）
正常的用户工作模式，通过jtag和swd模式进行下载程序，重启后也直接从这启动程序。
系统存储器启动模式（system memory）
从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能是由厂家设置的。
SRAM启动（Embedded Memory）
SRAM，没有程序存储的能力，这个模式一般用于程序调试。

假如我只修改了代码中一个小小的地方，然后就需要重新擦除整个Flash，比较的费时，可以考虑从这个模式启动代码（也就是STM32的内存中），用于快速的程序调试，等程序调试完成后，在将程序下载到SRAM中。

查看BOOT所在位置的原理图：

STM32单片机的系统架构 stm32单片机硬件基础_嵌入式_03

Header 3X2 表示这是一个3X2的排针，那么我们只需要手动调整跳线帽就可以改变BOOT脚的高低电平，从而选择启动方式。

ISP下载，即In-System Programming，在线编程下载
选择ISP下载模式的时候，需要：
BOOT0 = 1，BOOT1 = 0
启动系统存储器用于串口下载，然后复位，下载，下载结束还需要将BOOT0接GND，手动复位，这样STM32才可以从Flash中启动。
关于STM32启动模式的详细阐述，参见下文：
STM32启动模式浅析

2. JTAG

STM32单片机的系统架构 stm32单片机硬件基础_引脚_04

SWD 和 JTAG 接口共用，而SWD 只需要最少 2 根线 (SWCLK 和 SWDIO) 就可以下载并调试代码，跟串口下载代码差不多，而且速度更快，可调试。

推荐使用SWD下载调试(详见后期软件调试内容)，摒弃JTAG

关于调试方法的区别，参见下文：
浅论各种调试接口（SWD、JTAG、Jlink、Ulink、STlink）的区别

3. EEPROM

EEPROM (Electrically Erasable Programmable read only memory)，带电可擦可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，是用户可更改的只读存储器(ROM)，其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程(重写)。
EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。
一般用于即插即用(Plug and Play，PnP)，自动配置低层计算机中的板卡和其他设备，然后告诉对应设备都做了什么。
区别于EPROM(Erasable Programmable ROM)芯片，EEPROM不需从计算机中取出即可修改，而EPROM一旦编程完成后，只能用强紫外线照射来擦除。

常用的24C02芯片：

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