STM32架构相关 |
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STM32架构相关
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整理了一下STM32相关的底层结构，有助于消化理解 先上几张图片（主要参照STM3210x系列） 1.芯片结构组成图：
2.STM32内部结构：
3.Cortex-M3模块结构图：
4.STM3210X内部结构：
桥：
一、时钟结构(时钟和复位模块，如参考上半部分所示) 系统复位后，所有外设全部关闭，但 SRAM 和 FLASH接口（FLITF）除外。 使用外设之前需打开该外设时钟，设置 RCC——AHBENR 寄存器 。
二、存储结构 ：（参考上半部分）
*存储组织：
Cortex-M3的存储系统采用统一编址方式，小端方式 4GB 的线性地址空间内，
寻址空间被分成 8 个主块 block0-block7 ，每块512MB。
片内Flash： 从 0x00000000开始（严格来讲是从0x08000000开始，到0x0800x xxxx结束，程序就烧到里面。）
片内SRAM：从 0x20000000开始（用来保存程序运行时产生的临时数据的随机存储器，运行时变量，堆栈的存放的地方）
包括：
代码空间
数据空间
位段、位段别名
寄存器
片上外设
外部存储器
外部外设
拓展延伸：e2prom ，存储掉电需要保存的数据；fsmc总线还可以扩展nor 和nand；
 
*FLASH：
由 Main Block 和 Information Block组成
Main Block：
存放用户程序，最高512KB
地址范围：0x0800 0000 – 0x0807 FFFF
小容量：16K-32K，最大4Kx64bit，共32x1K页
中容量：64K-128K，最大16Kx64bit，共128x1K页
大容量：256K-512K，最大64Kx64bit，共256x2K页
小容量：16K-32K，最大4Kx64bit，共32x1K页
互联型：最大32Kx64bit，共128x2K页
Information Block：
System Memory 2KB：0x1FFF F000 – 0x1FFF F7FF ISP Bootloader程序
Option Bytes 16B：0x1FFF F800 – 0x1FFF F80F
*SRAM：
最大64KB
地址范围：0x2000 0000 – 0x2000 FFFF
*片上外设地址映射：
*位段(bit-band)、位段别名 ：
M3存储空间中包括两个位段区，该区域即可字操作，又可位操作
SRAM最低1MB空间： 0x2000 0000 – 0x200F FFFF
外设最低1MB空间：0x4000 0000 – 0x400F FFFF
a.为方便位段区的操作，安排了两个32M的位段别名区
b.位段区中每一位 映射 位段别名区中的一个字
c.通过对别名区中某个字的读写操作，可以实现对位段区中某一位的读写操作
别名区，2个32MB：
SRAM：0x2200 0000 – 0x21FF FFFF
外设：0x4200 0000 – 0x41FF FFFF
位段别名区中的字与位段区的位映射公式：
bit_word_addr = bit_band_base + (byte_offset x 32) + bit_number x 4
例如：SRAM位段区中地址0x20000300字节中位2
0x22006008 = 0x22000000 + (0x300 x 32) + (2 x 4)
对别名区中某个字进行写操作：该字的第 0 位将影响位段区中对应的位
对别名区中某个字进行读操作：若位段区中对应的位为 0 则读的结果为 0x0 ，若位段区中对应的位为 1 则读的结果为 0x1
PS: 对别名区的读写可以实现对位段区中每一位的原子操作，而且仅只需要一条指令即可实现
*启动模式 :
STM32系统启动区：0x0000 0000 – 0x0007 FFFF，512KB
系统启动之后： CPU从位于0x0000 0000地址处的启动区开始执行代码
该区实际既无FLASH，也无SRAM，通过引导配置后，将实际引导区映射到启动区
系统复位后，在SYSCLK第4个上升沿，BOOT管脚的状态被保存，用户通过设置BOOT1，BOOT0的引脚状态选择启动模式
CPU从位于0x0000 0000地址处的启动区开始执行代码
0x0000 0000 实际是SP
0x0000 0004 是执行代码的地址
即使被映射到启动区，仍然可以在原存储空间访问相关存储器
从待机模式退出后，BOOT引脚状态被重新保存，待机时，BOOT管脚需保持
STM32F10x通过配置 BOOT[1:0]引脚选择三种不同启动模式
三、片上外设
STM32F10x外设
STM32F103xx增强型大容量外设
四、GPIO结构 共?(5) x 16个I/O口: PA0 ～ PA15 PB0 ～ PB15 PC0 ～ PC15 PD0 ～ PD15 PE0 ～ PE153.3V与5V兼容: PA8 ～ PA15 PB2 ～ PB4、 PB6 ～PB15 PC6 ～ PC12 PD0 ～ PD15 PE0 ～ PE15仅支持3.3V: PA0 ～ PA7，兼做 ADC_IN0 ～ ADC_IN7 PB0 ～ PB1，兼做 ADC_IN8 ～ ADC_IN9 PB5 PC0 ～ PC5，兼做 ADC_IN10 ～ ADC_IN15 PC13 ～ PC15
STM32系列的优点 先进的内核结构，STM32系列使用了ARM最新的、先进架构Cortex-M3内核 优秀的功耗控制，STM32处理器具有三种低功耗模式 运行模式时使用高效的动态耗电机制，在Flash中以72MHz全速运行时，如果开启外部时钟，处理器仅耗电27mA 待机状态时极低耗电，典型值2uA 电池供电时，提供低电压2.0～3.6V工作能力 灵活的时钟控制机制，用户可以根据自己所需的耗电/性能要求进行合理优化 RTC可独立供电，外接纽扣电池供电性能出众而且功能创新的片上外设 STM32 处理器片上外设的优势来源于双 APB 总线结构 其中有一个高速 APB，速度可达CPU 的运行频率，连接到该总线上的外设能以更高的速度运行 USB: 12Mbit/s USART: 4.5Mbit/s PI: 18Mbit/s IIC: 400kHz GPIO: 18MHz翻转 PWM: 定时器72MHz输入 针对 MCU 应用中最常见的电机控制，STM32 对片上外围设备进行一些功能创新 内嵌适合三相无刷电机控制的定时器和ADC 高级PWM定时器提供： 6路PWM输出 -> 死去产生 -> 边沿对齐和中心对齐波形 编码器输入 -> 霍尔传感器 -> 完整的向量控制环 紧急故障停机、 可与2路ADC同步、与其它定时器同步 可编程防范机制可用于防止对寄存器的非法写入 双通道ADC采样/保持，12位1uS，连续/独立模式，多触发源 等等
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