代码收藏家技术教程 2025-02-24

STM32简介

认识STM32

STM32：ST指ST公司、M指Microcontroller（微控制器）
STM32是ST公司基于ARM Cortex-M内核开发的32位微控制器。
STM32功能强大、性能优异、片上资源丰富、功耗低、是一款经典的嵌入式微控制器。

如上图，STM主要有四个系列，高性能系列，主流系列，超低功耗系列和无线通信系列。
上面的介绍，STM32F2有398的CoreMark，就是内核跑分，跑分越高性能越好。还要120MHz的主频。右上角的STM32H7是一个双核的微控制器，可以看到他有两个主频的核心。

命名规则

ARM

ARM既指ARM公司，也指ARM处理器内核
ARM公司是全球领先的半导体知识产权（IP）提供商，全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构
ARM公司设计ARM内核，半导体厂商完善内核周边电路并生产芯片

ARM公司根据不同的应用场景生产出了不同系列的内核：
图中ARM7，ARM9，ARM11是以前生产的老版本的内核，这些型号称为经典的ARM处理器。在ARM11之后为了迎合时代的发展，更改了命名方式，推出了Cortex系列的内核。 R和M系列主要应用在手机领域，A系列主要应用在高端领域。像苹果的，联发科等一些公司的手机芯片都是使用的ARM架构进行设计的。
R的意思是RealTime，主要面向实时性很高的场景，例如硬盘控制器等。R系列和M系列发展较A系列就慢很多。

STM32F103C8T6

系列：主流系列STM32F1
内核：ARM Cortex-M3
主频：72MHz
RAM：20K（SRAM）
ROM：64K（Flash）
供电：2.0~3.6V（标准3.3V）
封装：LQFP48

片上资源

片上资源即外设（peripheral）

NVIC：管理中断，如配置中断优先级等。
SysTick：给操作系统提供定时服务。
RCC：使能外设时钟。
AFIO：复用功能端口重定义，及中断端口配置。
CAN：多应用于汽车领域
RTC：在STM32内部完成年月日、时分秒的计时功能，可接外部备用电池，掉电也可使用。
CRC：判断数据的正确性。
PWR：电源可睡眠，使功耗降低。

……
上图是STM32F1系列的所有外设，并不是所有型号都拥有全部外设。
具体型号的外设要在手册中去找，如下图

系统结构

上图是STM32F103C8T6这个芯片的系统结构。

Cortex-M3内核，内核引出三条总线；分别是ICode指令总线、DCode数据总线、System系统总线。其中ICode和DCode主要用以连接Flash闪存，Flash中存储的内容为我们所编写的程序。ICode指令总线就是用以加载指令程序的，DCode数据总线是用来加载数据的，比如常量和调试参数等。System系统总线连接其他东西上，如SRAM（用于存储程序运行时的变量数据）、FSMC（很少会用）等。

AHB（先进高性能总线） 系统总线用于挂在主要外设，挂载的一般是最基本的或者是性能比较高的外设，如复位和时钟控制（RCC）、SDIO、两个桥接（APB1和APB2）等。APB（先进外设总线），用于连接一般的外设。因为AHB与APB在总线协议、总线速度、数据传送格式之间的差异，故中间需要加两个桥接，完后数据的转换和缓存。APB2（一般与AHB同频）的性能比APB1高一些，故连接一些外设中稍微重要的部分，如GPIO、外设的一号（USART1、TIM1、ADC1……）。APB1则连接DAC、外设的其它号（USART2、TIM2……）。实际使用起来没什么区别，没有哪个更重要。

DMA（直接内存访问），可理解为内核CPU小秘书，若是有一些大量搬运数据的工作，为了减少CPU的工作量，给其它工作腾出时间，就将此工作交给DMA来做。
DMA主要用来做如数据搬运一样简单且反复要做的事情，其通过DMA总线连接到总线矩阵上，可以拥有和CPU一样的控制权，用于访问其它外设；当需要DMA搬运数据时，外设就会通过请求线发送DMA请求，然后DMA就会获得总线控制权，访问并转运数据，整个过程不需
要CPU的参与，省下CPU的时间来干其它事。

引脚定义

砖红色： 与电源相关的引脚；有FT则表示其可忍受5V电压，如果没有FT，需要5V的电平就需要加装电平转换电路。
蓝色： 与最小系统相关的引脚
绿色： I/O口、功能口相关引脚

表头上面有主功能和引脚名称，一般主功能和显示的功能和引脚名称是相同的。若不同，引脚的实际功能是主功能而不是引脚名称的功能。主功能也是上电后默认的功能。
默认复用功能：是IO口同时连接的外设功能（串口，中断等）引脚，在配置IO时可以选择是通用IO口（主功能）还是复用功能。即是使用主功能还是使用外设功能。
重定义功能：其作用是如果有两个功能同时复用在一个IO上，而且确实需要这两个功能，就可以把其中一个复用功能重映射到其他端口上（前提是，重定义功能的表里有对应的端口）。

VBAT： 备用电池供电引脚，其可接一个3V的电池，当系统电源断电时，备用电池可以给内部的RTC时钟和备份寄存器提供电源。
2号引脚： 是IO口或者侵入检测或RTC，IO口可根据程序输出或读取高低电平，是最基本也是最常用功能；侵入检测，当产品安全性比较高时，可以做一些防拆的触点，然后接到这个引脚上，若强行拆开设备，引脚断开，电平发生变化就会触发芯片的侵入信号，然后清空数据来保证安全。；RTC可用来输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或秒脉冲。
3、4号引脚： 是IO口或者接32.768KHz的RTC晶振。
5、6号引脚： 接系统主晶振，一般是8MHz。芯片内有锁相环电路，可以对8MHz的频率进行倍频，最终产生72MHz频率，作为系统的主时钟。
7号引脚： NRST为系统复位引脚，N表示它是低电平复位。
8、9号引脚： 是内部模拟部分的电源，如ADC、RC振荡器等。VSS为负极，接GND，VDD是正极，接3.3V。
10~19号引脚： 都为IO口，PA0兼具Wake-up功能，用于唤醒处于待机模式的STM32.
20号引脚： 为IO口或者BOOT1引脚，BOOT引脚是用来配置启动模式的。
23、24号： 的VSS_1（负极）和VDD_1（正极）是系统的主电源口。后面的VSS_2和VDD_2、VSS_3和VDD_3都是系统的主电源口，STM32内部采用分区供电的模式，把VSS都接GND，VDD都接3.3V即可。
25~33： 都为IO口。
34号加37号40号： 都是IO口或者调试端口；默认的主功能是调试端口，调试端口就是用来调试程序和下载程序的，STM32支持SWD和JTAG两种调试方式。SWD需要两根线，分别是SWDIO和SWCLK；JTAG需要5根线，分别是JTMS、JTCK、JTDI、JTDO、NJTRST。此处介绍用STLINK下载调试程序，在SWD调试方式时，PA15、PB3、PB4可以切换回普通的IO使用，但是要在程序中进行配置，不配置的话默认是不会为IO口的。
41-43及45~46： 都是IO口
44号： BOOT0做启动配置，和BOOT1一样。

启动配置

启动配置的作用就是指定程序开始运行的位置，一般情况下，程序都是在Flash程序存储器开始执行；当然在某些情况下，需要程序在别的地方开始执行，用来完成特殊的功能。这个别的地方并不是指程序内部的某条语句。
在所述STM32系列中可以通过配置BOOT0和BOOT1引脚，来选择三种启动模式。
BOOT0接0（即接地）： 此时BOOT1无论接什么，启动模式都为主闪存存储器模式。
BOOT1接地，BOOT0接1（即接3.3V电源）： 图中说是使用系统存储器来下载程序，其实就是使用串口下载。系统存储器中存的就是STM32中的一段BOOTLoader程序。其作用就是接收串口的数据，然后刷新到主闪存中，就可以使用串口下载程序。
当我们将引脚定义表中5个下载程序的引脚全部配置成IO口，那么无法使用STLink或者JLink下载程序了，此时就必须使用串口下载程序。
BOOT0接1，BOOT1接1： 配置内置SRAM启动，主要用来进行程序调试。用的比较少。
表6 最后一句话的意思为，BOOT引脚的值是在上电复位后的一瞬间是有效的，之后就随意了。引脚定义表中，PB2和BOOT1是同一个引脚，也就是上电后的一瞬间，是BOOT1功能，第四个时钟过后就是PB2的功能了。