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STM32架构相关

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：

四个主动单元 :
        M3内核的ICode总线(I-bus)、DCode总线(D-bus)、 系统总线(S-bus)、DMA(DMA1、DMA2、以太网DMA) 
 
四个被动单元 :
        内部SRAM、内部闪存、FSMC、AHB到APB桥 
 
ICode总线 :
        将M3内核的指令总线与FLASH指令接口相连，用于指令预取
 
DCode总线:
        将M3内核的数据总线与FLASH数据接口相连，常量加载和调试 
 
系统总线 :
        将M3内核的系统总线与总线矩阵相连，协调内核与DMA访问 
 
DMA总线: 
        将DMA的AHB主控接口与总线矩阵相连，协调CPU的DCode和DMA到SRAM、闪存、外设的访问
 
总线矩阵:
        协调内核系统总线和DMA主控总线间的访问仲裁，仲裁采用轮换算法
        包含DCode、系统总线、DMA1和DMA2总线、被动单元 
 
AHB到APB桥 :
        两个AHB/APB桥在AHB和两个APB总线间提供同步连接
        APB1速度限于36MHz，APB2全速最高72MHz

 

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 ～ PE15

3.3V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

引脚 （48 64  ...）
开发工具 

 

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

 

posted on 2015-11-15 00:47  faihung  阅读(19382)  评论(0)  编辑  收藏  举报