第2章 STM32单片机结构和最小系统课件.ppt
退出,嵌入式单片机原理及应用,1 ARM嵌入式系统概述2 STM32单片机结构和最小系统 3 基于标准外设库的C语言程序设计基础 4 STM32通用输入输出GPIO5 STM32外部中断6 STM32通用定时器7 STM32通用同步/异步收发器USART8 直接存储器存取DMA9 STM32的模数转换器ADC10 STM32的集成电路总线I2C11 STM32的串行外设接口SPI,第2章 STM32单片机结构和最小系统,2.1 STM32F103微控制器外部结构STM32系列命名规则、LQFP64（64引脚贴片）封装的STM32F103芯片2.2 STM32F103总线和存储器结构总线结构、存储结构、位带2.3 时钟电路、复位电路、启动配置2.4 最小系统设计,退出,2.1 STM32F103微控制器外部结构,STM32F103系列芯片包括从36脚至100脚不同封装形式,STM32系列命名遵循一定的规则:,退出,芯片类型：F通用快闪，L低电压（1.653.6V），W无线系统芯片。,103ARM Cortex-M3内核，增强型；050ARM Cortex-M0内核；101ARM Cortex-M3内核，基本型； 102ARM Cortex-M3内核，USB基本型；105ARM Cortex-M3内核，USB互联网型； 107ARM Cortex-M3内核，USB互联网型、以太网型；215/217ARM Cortex-M3内核，加密模块；405/407ARM Cortex-M4内核，不加密模块等。,引脚数目：R64PIN，F20PIN，G28PIN；K32PIN，T36PIN，H40PIN，C48PIN，U63PIN， O90PIN，V100PIN，Q132PIN，Z144PIN，I176PIN。,B128KB Flash（中容量），416KB Flash（小容量）， 632KB Flash（小容量），864KB Flash（中容量），C256KB Flash（大容量），D384KB Flash（大容量），E512KB Flash（大容量），F768KB Flash（大容量），G1MKB Flash（大容量）。,封装信息：TLQFP，HBGA，UVFQFPN，YWLCSP。,工作温度范围：6-4085（工业级）， 7-40105（工业级）。,2.1 STM32F103微控制器外部结构,1. 芯片系列：STM32代表ST品牌Cortex-Mx系列内核（ARM）的32位MCU。2. 芯片类型：F通用快闪，L低电压（1.653.6V），W无线系统芯片。3. 芯片子系列：103ARM Cortex-M3内核，增强型；050ARM Cortex-M0内核；101ARM Cortex-M3内核，基本型； 102ARM Cortex-M3内核，USB基本型；105ARM Cortex-M3内核，USB互联网型； 107ARM Cortex-M3内核，USB互联网型、以太网型；215/217ARM Cortex-M3内核，加密模块；405/407ARM Cortex-M4内核，不加密模块等。4. 引脚数目：R64PIN，F20PIN，G28PIN；K32PIN，T36PIN，H40PIN，C48PIN，U63PIN， O90PIN，V100PIN，Q132PIN，Z144PIN，I176PIN。5. Flash容量：B128KB Flash（中容量），416KB Flash（小容量）， 632KB Flash（小容量），864KB Flash（中容量），C256KB Flash（大容量），D384KB Flash（大容量），E512KB Flash（大容量），F768KB Flash（大容量），G1MKB Flash（大容量）。6. 封装信息：TLQFP，HBGA，UVFQFPN，YWLCSP。7. 工作温度范围：6-4085（工业级）， 7-40105（工业级）。8. 可选项：此部分可以没有，可以用于标示内部固件版本号。,退出,2.1 STM32F103微控制器外部结构,退出,1. 电源：VDD_x(x=1,2,3,4)、VSS_x(x=1,2,3,4):2.0-3.6;2.4-3.6VBAT:1. 8-3.6VDDA,VSSA:ADC专用2.复位：NRST，低电平3. 时钟控制：OSC_IN,OSC_OUT:4-16MHzOSC32_IN,OSC32_OUT:32.768kHz4. 启动配置：BOOT0,BOOT1配置启动模式5. 输入输出口：PAx(x=0,1,2,15)、PBx(x=0,1,2,15)、PCx(x=0,1,2,15)、PD2。可作为通用输入输出，还可经过配置实现特定的第二功能，如ADC、USART、I2C、SPI等。,2.2 STM32F103总线和存储器结构,2.2.1 系统总线构架,四个主动单元：Cortex-M3 内核的 ICode 总线（I-bus）、DCode 总线（D-bus）、 System 总线（S-bus）和通用 DMA（GP-DMA）。三个被动单元：内部SRAM、内部Flash 存储器、AHB 到 APB 的桥（AHB2APBx，连接 所有的 APB 设备）。,STM32F10 x 处理器总线结构,总线结构中各单元的功能,ICode 总线：将 Flash 存储器指令接口与 Cortex-M3 内核的指令总线相连接，用于指 令预取；DCode 总线：将 Flash 存储器的数据接口与 Cortex-M3 内核的 DCode 总线相连接，用于常量加载和调试访问；System 总线：将Cortex-M3 内核的 System 总线（外设总线）连接到总线矩阵；,总线结构中各单元的功能,DMA 总线：将DMA 的 AHB 主控接口与总线矩阵相连；总线矩阵：用于连接三个主动单元部件和三个被动单元,负责协调和仲裁Cortex-M3 内核和 DMA 对 SRAM 的访问，仲裁采用轮换算法。 AHB/APB 桥：两个 AHB/APB 桥在 AHB 和 2 个 APB 总线之间提供完全同步连接。,2.3 时钟电路、复位电路、启动配置,在STM32中有5个时钟源，分别为HSI、HSE、LSE、LSI、PLL1. HSI：高速内部时钟信号8MHz 通过8MHz的内部RC振荡器产生，并且可被直接用做系统时钟，或者经过2分频后作为PLL的输入。2. HSE：高速外部时钟信号4-25MHz 可以通过外部直接提供时钟，从OSC_IN输入，或使用外部陶瓷/晶体谐振器。HSI比HSE有更快的启动时间，但频率精确度没有外部晶体振荡器高。3. LSE：低速外部时钟信号32.768KHZ 振荡器是一个32.768KHz的低速外部晶体/陶瓷振荡器，它为RTC或其它功能提供低功耗且精确的时钟源。4. LSI：低速内部时钟信号30-60KHz LSIRC担当一个低功耗时钟源的角色，它可以在停机和待机模式下保持运行，为独立看门狗和自动唤醒单元提供时钟。5. PLL：锁相环倍频输出 用来倍频HIS或者HSE，时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2，倍频可选择为216倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz。,2.3.1 时钟控制,STM32F10 x支持电源复位、系统复位、和备份区域复位三种复位形式。,2.3.2 复位,2.3.3 启动配置,STM32F103x因为固定的存储器映像，代码区始终从地址0 x00000000开始，通过ICode和DCode总线访问。启动之后，CPU从地址0 x00000000获取堆栈顶的地址，并从启动存储器的0 x00000004指示的地址开始执行代码。而数据区（SARM）始终从地址0 x20000000开始，通过系统总线访问。 STM32F103x的CPU始终从ICode总线获取复位向量，即启动仅适合于从代码区开始。而常用的程序代码存放在Flash中，因此最典型的是从Flash启动。 STM32F103微控制器实现了一个特殊的机制，系统可以不仅仅从Flash存储器启动，还可以从系统存储器或内置SRAM启动。,2.4 最小系统设计,典型的最小系统由微控制器芯片、供电电路、时钟电路、复位电路、启动配置电路和程序下载电路构成,2.4最小系统设计,1. 电源：STM32F103系列微控制器的工作电压在+2.0V+3.6V之间。由于常用电源为5V，必须采用转换电路把5V电压转换为23.6之间。电源转换芯片REG1117-3.3是一款正电压输出的低压降三端线性稳压电路，输入5V电压，输出固定的3.3V电压2. 时钟：时钟通常由晶体振荡器（简称晶振）产生，图2-9中时钟部分提供了两个时钟源，Y1是32.768kHz晶振，为RTC提供时钟。Y2是8MHz晶振，为整个系统提供时钟。3. 复位：采用按键和保护电阻电容构成复位电路，按下按键将触发系统复位，具体电路如图2-9中复位部分所示。,4. 启动模式：启动模式由BOOT0和BOOT1选择，为了便于设置，BOOT0接电平，并且和BOOT1通过2X2插针相连，通过跳线可以配置三种不同启动模式。5. 下载：JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如ARM、DSP、FPGA器件等。采用4线的JTAG下载方式，有效节省IO口。,6. IO口：所有IO通过插针引出，方便扩展。大部分IO具有第二功能,第1章 ARM嵌入式系统概述,1.1 嵌入式系统简介嵌入式系统定义及特征、发展、应用1.2 ARM处理器ARM处理器分类、ARM-Cortex处理器、ARM-Cortex-M3处理器1.3 STM32F10 x系列微控制器STM32微控制器分类、内部结构、优点、开发工具,退出,
