代码收藏家 STM32F407单片机开发进阶教程：STM32F407VET6单片机深度解析
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一.概要
单片机（MCU）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU内核、随机存储器SRAM、存储器FLASH、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。
STM32F407VET6单片机是ST公司基于ARM Cortex-M4内核开发的32位微控制器。
STM32F407VET6单片机主要特性
内核：ARM Cortex-M4
主频：168MHz系统主频,STM32F103主频是72MHz，STM32F407主频高很多。
RAM：192k（SRAM）
ROM：512k（Flash）
供电：2.0~3.6V（标准3.3V）
芯片实物图如下：
芯片引脚定义如下：
二.单片机型号命名规则
根据命名规则，STM32F407VET6就是高性能带DSP与FPU，100脚，512K闪存，LQFP贴片封装，-40~85度的工业级的单片机。
三.STM32F407系统架构
如图所示，左上角为内核（ARM Cortex-M4 168MHz），I-Code，S-Code和D-Code主要通过AHB总线连到Flash闪存，SRAM等。
Cortex‐M4内核：
ARM Cortex-M4内核，具有高性能、低功耗的特点。Cortex-M4内核采用了Thumb-2指令集，支持16位和32位指令，具有较高的运算能力和代码密度。此外，Cortex-M4内核还具有浮点单元（FPU）、数字信号处理（DSP）和内存保护等功能，能够满足各种嵌入式应用的需求。
FLASH闪存：
我们编写好的程序经过Keil5编译之后都是一条条指令，存放在FLASH中。内核（ARM Cortex-M4）通过I-Code总线来取里边的指令，所以FLASH主要是用来存程序，但也开放一部分空间可以存数据。
SRAM存储器：存放程序运行时的变量数据。
I-BUS总线：
此总线用于将 Cortex-M4 内核的指令总线连接到总线矩阵。内核通过此总线获取指令。
此总线访问的对象是包含代码的存储器（内部 Flash/SRAM 或通过 FSMC 的外部存储器）。
D-BUS总线：
此总线用于将 Cortex-M4 数据总线和 64 KB CCM 数据 RAM 连接到总线矩阵。内核通过
此总线进行立即数加载和调试访问。此总线访问的对象是包含代码或数据的存储器（内部Flash 或通过 FSMC 的外部存储器）。
S-BUS总线：
此总线用于将 Cortex-M4 内核的系统总线连接到总线矩阵。此总线用于访问位于外设或 SRAM 中的数据。
APB2,APB1系统总线：
用于挂载外设（GPIO、USART、I2C、SPI等这些外设）（APB2频率最高可以到84MHz，APB1最高只能到42MHz）。
System总线主要是用来访问外设寄存器，我们通常说的寄存器编程，即读写寄存器都是通过System总线来完成的。
DMA总线：可以用来传输数据，这个数据可以是某个外设的数据寄存器，也可以是SRAM或者FLASH中的数据。
四.STM32F40VET6单片机启动流程
通过单片机BOOT0引脚与BOOT1引脚的电平高低组合，配置单片机启动模式
我们一般都用下拉电阻配置BOOT0引脚为低电平，单片机的SWD下载口用下载器下载完代码，程序就能直接运行，这是最常用的启动模式。
STM32F40VET6单片机从FLASH的启动流程：
当芯片上电后采样到 BOOT0 引脚为低电平时，0x00000000 和 0x00000004 地址被映射到内部 FLASH 的首地址 0x08000000 和 0x0800 0004。因此，内核离开复位状态后，读取内部 FLASH 的 0x08000000 地址空间存储的内容，赋值给栈指针 MSP，作为栈顶地址，再读取内部 FLASH 的 0x08000004 地址空间存储的内容，赋值给程序指针 PC，作为将要执行的第一条指令所在的地址。完成这两个操作后，内核就可以开始从 PC 指向的地址中读取指令执行了，0x0800 0004是中断向量表的起始地址，这就是复位程序的入口地址，接着跳转到复位程序入口处，初始向量表，然后设置时钟，设置堆栈，最后跳转到main函数，即进入用户程序。
五.STM32F40VET6单片机主要外设资源
STM32F40VET6单片机集成了丰富的外设，比如GPIO,定时器，SPI，USART，CAN，USB，ADC，以太网等外设，这些丰富的外设能驱动很多各种接口的传感器，很多时候编程的工作也是对这些外设进行驱动编程。
红色圈出来的就是STM32F40VET6单片机外设资源:
STM32F40VET6单片机跟STM32F103C8T6单片机相比，多了 FSMC memory controller(存储器扩展)，Ethernet（以太网），USB OTG，Camera interface(摄像头接口)，12-bit DAC等外设。
六.开发过程中查看芯片数据手册的必要性
在编程的过程中，会经常查看一些资料，比如芯片数据手册会经常用到，作用比较大，主要需要查看哪几点，下面做个简单介绍：
1.单片机外设资源情况
编程的时候会了解是否存在这个外设，外设数量是否正确，FLASH的大小，RAM的大小，空间是否会超，需要查看确认。
2.STM32F407单片机内部框图
有时候需要知道某个外设是挂在哪个总线(APB1还是APB2)下面，最高主频多少，是否存在这个外设等信息，需要查看这个单片机框图。
3.STM32F407单片机管脚图
在代码的调试过程中，有时候需要确认硬件是否连接正确，就需要知道单片机相应引脚的定义。
4.STM32F407单片机每个管脚功能
在写代码过程中，需要知道这个引脚的基本功能，是否5V容忍(可以输入5V高电平)，可以复用配置成哪个外设，是否有附加功能等，需要查看这表格。
管脚复用功能表格，比如PC3引脚要想配置成SP2_MOSI，GPIOx_AFRL寄存器就得配置成AF5。
5.单片机功耗数据
在某些低功耗项目场景，需要知道配置成哪个低功耗模式更省电，不同主频功耗能符合功耗要求，需要查看这表格。
6.FLASH编程时间，擦写次数
在FLASH的存储操作中，需要知道编程时间，保证数据能正确写入，需要知道擦写次数，保证芯片不会因为擦写过多而损坏。
7.I/O特性表格
在I/O读取操作时，有些电压采集到的不是高电平或者低电平，需要查这表格确认读到的电压符合单片机读到的高低电平电压要求。
单片机的I/O都可以配置内部上拉下拉，上拉电阻，下拉电阻多大，一般都是40K,可以在这表格里查出来。
拉电流(输出电流)，灌电流(输入电流)能力
8.外设接口最大速度
还有一些外设的最大速度，比如SPI,IIC口的最快速度也都能在芯片手册中找到。
IIC接口：
SPI接口:
USART接口:
9.芯片供电电压范围
STM32单片机一般都是3.3V供电，电压是否符合要求，要看芯片手册供电范围。
七.STM32F407VET6单片机应用场景
工业自动化：STM32F407VET6具有丰富的外设接口，如USART、SPI、I2C、以太网等，可以方便地与各种传感器和执行器进行通信和控制。在工业自动化领域，它可以用于实现各种控制逻辑、数据采集和通信等功能。
智能交通：STM32F407VET6可以用于智能交通系统的控制和管理。例如，它可以用于控制交通信号灯、监控道路状况、检测车辆违章等，提高交通效率和安全性。
医疗电子：STM32F407VET6具有高精度，主频高的特点，可以用于医疗电子设备的控制和监测。例如，它可以用于实现医疗设备的自动化控制、数据采集和传输等功能。
八.总结
在了解STM32F407VET6单片机大概的内部信息和特性之后，基于STM32F407VET6的开发板，配合STLINK下载调试器，在Keil 5软件的加持下就可以进行编程操作了。
作者：光子物联单片机
