第二章

STM32F103微控制器目錄STM32F103概述STM32F103RCT6管腳定義STM32F103架構(gòu)STM32F103存儲(chǔ)器STM32F103片內(nèi)外設(shè)STM32F103異常與中斷本章小結(jié)ARM（AdvancedRISCMachine，高級(jí)精簡(jiǎn)指令集機(jī)器）也是ARM公司的注冊(cè)商標(biāo)。目前，ARM公司主推的具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的內(nèi)核為Cortex-M系列，意法半導(dǎo)體獲得了Cortex-M系列內(nèi)核的授權(quán)，推出了32位STM32微控制器。1STM32F1系列均集成了Cortex-M3內(nèi)核（所謂的內(nèi)核就是指?jìng)鹘y(tǒng)意義上的中央處理單元（CPU），包含運(yùn)算器、控制器和總線陣列）。不失一般性，本書(shū)以具體的STM32F103RCT6型號(hào)芯片為例展開(kāi)論述。本章內(nèi)容參考了STM32F103數(shù)據(jù)手冊(cè)和用戶參考手冊(cè)。2.1STM32F103概述2STM32F103RCT6芯片的主要特性如下：（1）集成了32位的ARMCortex-M3內(nèi)核，最高工作頻率可達(dá)72MHz，計(jì)算能力為1.25DMIPS/MHz（Dhrystone2.1），具有單周期乘法指令和硬件除法器；（2）具有512KB片內(nèi)FLASH存儲(chǔ)器和48KB片內(nèi)SRAM存儲(chǔ)器；（3）內(nèi)部集成了8MHz晶體振蕩器，可外接4~16MHz時(shí)鐘源；（4）2.0~3.6V單一供電電源，具有上電復(fù)位功能（POR）；（5）具有睡眠、停止、待機(jī)等三種低功耗工作模式；（6）64管腳LQFP封裝（薄型四邊引線扁平封裝），適合學(xué)生手工焊裝；（7）內(nèi)部集成了11個(gè)定時(shí)器：4個(gè)16位的通用定時(shí)器，2個(gè)16位的可產(chǎn)生PWM波控制電機(jī)的定時(shí)器，2個(gè)16位的可驅(qū)動(dòng)DAC的定時(shí)器，2個(gè)加窗的看門(mén)狗定時(shí)器和1個(gè)24位的系統(tǒng)節(jié)拍定時(shí)器（24位減計(jì)數(shù)）；3STM32F103概述4（8）2個(gè)12位的DAC和3個(gè)12位的ADC（16通道）；（9）集成了內(nèi)部溫度傳感器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC；（10）具有51根高速通用輸入輸出口（GPIO），可從其中任選16根作為外部中斷輸入口，幾乎全部GPIO可承受5V輸入（PA0~PA7、PB0~PB1、PB5、PC0~PC5和PC13~PC15除外）；（11）集成了13個(gè)外部通信接口：2個(gè)I2C、3個(gè)SPI（18Mbps，其中復(fù)用2個(gè)I2S）、1個(gè)CAN（2.0B）、5個(gè)UART、1個(gè)USB2.0設(shè)備和1個(gè)并行SDIO；（12）具有12通道的DMA控制器，支持定時(shí)器、ADC、DAC、SDIO、I2S、SPI、I2C和UART外設(shè)。（13）具有96位的全球唯一編號(hào)；（14）工作溫度為－40~85℃。STM32F103概述2.2STM32F103RCT6管腳定義56STM32F103RCT6管腳定義由左圖可知，芯片STM32F103RCT6包括3個(gè)16位的通用目的輸入/輸出口（GPIO），依次稱(chēng)為PA、PB、PC，以及1個(gè)3位的GPIO口PD，幾乎每個(gè)GPIO口都復(fù)用了其他的功能。芯片STM32F103RCT6大部分引腳名稱(chēng)的具體含義和用法在后面章節(jié)中介紹，其余的部分請(qǐng)參考STM32F103數(shù)據(jù)手冊(cè)和參考手冊(cè)。2.3STM32F103架構(gòu)78STM32F103架構(gòu)9STM32F103架構(gòu)2.4STM32F103存儲(chǔ)器10STM32F103RCT6芯片是32位的微控制器，可尋址存儲(chǔ)空間大小為232＝4GB，分為8個(gè)512MB的存儲(chǔ)塊，存儲(chǔ)塊0的地址范圍為0x0~0x1FFFFFFF。內(nèi)FLASH映射到地址空間0x08000000~0x0807FFFF（512kB），實(shí)際上只有低端256kB空間有效；系統(tǒng)存儲(chǔ)器（SystemMemory）映射到地址空間0x1FFFF000~0x1FFFF7FF（2kB），用戶選項(xiàng)字節(jié)（OptionBytes）映射到地址空間0x1FFFF800~0x1FFFF80F（16B）。同時(shí)，地址范圍0x0~0x7FFFF，根據(jù)啟動(dòng)模式要求，可以作為FLASH或系統(tǒng)存儲(chǔ)器的別名訪問(wèn)空間，例如，BOOT0＝0時(shí)，片內(nèi)FLASH同時(shí)映射到地址空間0x0~0x7FFFF和地址空間0x08000000~0x0807FFFF，即地址空間0x0~0x7FFFF是FLASH存儲(chǔ)器（對(duì)于STM32F103RCT6而言，只有0x0~0x3FFFF有效）。除這些之外，其他的空間是保留的。11STM32F103存儲(chǔ)器盡管STM32F103RCT6微控制器具有兩個(gè)APB總線，且這兩個(gè)總線上的外設(shè)訪問(wèn)速度不同，但是，芯片存儲(chǔ)空間中并沒(méi)有區(qū)別這兩個(gè)外設(shè)的訪問(wèn)空間，而是把全部APB外設(shè)映射到存儲(chǔ)塊2中，每個(gè)外設(shè)的寄存器占據(jù)1kB大小的空間，如下表所示。除了表中的地址空間外，存儲(chǔ)塊2中其他空間是保留的。12STM32F103存儲(chǔ)器STM32F103RCT6芯片不支持訪問(wèn)外部靜態(tài)存儲(chǔ)器，即無(wú)靜態(tài)存儲(chǔ)器（FSMC）服務(wù)，所以存儲(chǔ)塊3~6都是保留的。存儲(chǔ)塊7被Cortex-M3內(nèi)核的內(nèi)部外設(shè)占用。存儲(chǔ)區(qū)使用小端（Little-Endian）模式存儲(chǔ)，對(duì)于一個(gè)32位的字存儲(chǔ)區(qū)，可存入字（32位）、半字（16位）或字節(jié)（8位）數(shù)據(jù)，存入字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)存入字存儲(chǔ)區(qū)的低地址，字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存入字存儲(chǔ)區(qū)的高地址。13STM32F103存儲(chǔ)器2.5STM32F103片內(nèi)外設(shè)14STM32F103RCT6微控制器片內(nèi)具有多種高速總線，其中，指令總線，連接FLASH存儲(chǔ)器指令接口和Cortex-M3內(nèi)核；數(shù)據(jù)總線，連接FLASH存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)接口和Cortex-M3內(nèi)核；系統(tǒng)總線，通過(guò)總線陣列與DMA、AHB和APB總線相連接；DMA總線連接DMA控制器和總線陣列；高性能總線通過(guò)AHB-APB橋與高級(jí)外設(shè)總線相連接，AHB總線與總線陣列相連接。復(fù)雜而高效的總線系統(tǒng)是STM32F103RCT6高性能的基本保障。15STM32F103片內(nèi)外設(shè)STM32F103RCT6微控制器的片內(nèi)外設(shè)有CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）計(jì)算單元、復(fù)位與時(shí)鐘管理單元、通用目的和替換功能輸入輸出口（GPIO和AFIO）單元、ADC、DAC、DMA控制器、高級(jí)控制定時(shí)器TIM1和TIM8、定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）、獨(dú)立看門(mén)狗（IWDG）定時(shí)器、窗口看門(mén)狗（WWDG）定時(shí)器、SDIO、USB設(shè)備、CAN總線、串行外設(shè)接口SPI、I2C接口、通用同步異步串行口USART、芯片唯一身份號(hào)寄存器（96位長(zhǎng)）等。STM32F103RCT6芯片共有8個(gè)定時(shí)器，其中，TIM1和TIM8稱(chēng)為高級(jí)控制定時(shí)器，TIM2~TIM5稱(chēng)為通用定時(shí)器，TIM6和TIM7稱(chēng)為基本定時(shí)器，如下表所示。16STM32F103片內(nèi)外設(shè)除了上述的片內(nèi)功能模塊外，STM32F103RCT6還具有與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的外設(shè)模塊，這些模塊需要專(zhuān)用的通信時(shí)序和協(xié)議。2.6STM32F103異常與中斷17STM32F103RCT6微控制器具有10個(gè)異常和60個(gè)中斷，中斷優(yōu)先級(jí)為16級(jí)。異常與中斷的地址范圍為0x0~0x012C，如下表所示。18STM32F103異常與中斷19STM32F103異常與中斷20STM32F103異常與中斷21STM32F103異常與中斷22STM32F103異常與中斷2.7本章小結(jié)23本章詳細(xì)介紹了STM32F103RCT6微控制器的特點(diǎn)、引腳定義、內(nèi)部架構(gòu)、時(shí)鐘系統(tǒng)、存儲(chǔ)器配置等，簡(jiǎn)要介紹了STM32F103RCT6微控制器的片內(nèi)外設(shè)以及異常與中斷管理等。

本章內(nèi)容是全書(shū)的硬件基礎(chǔ)，芯片的存儲(chǔ)器、片內(nèi)外設(shè)和中斷系統(tǒng)合稱(chēng)為芯片的三要素