STM32F10x最小系统.PPT

1、1Embedded System Development嵌入式系统与应用嵌入式系统与应用 2第6章 STM32F10 x最小系统F6.1 STM32F10 x6.1 STM32F10 x系列微控制器简介系列微控制器简介F6.2 6.2 基于基于Cortex-M3Cortex-M3的最小系统的最小系统F6.3 6.3 存储器与总线架构存储器与总线架构F6.4 6.4 电源控制电源控制F6.5 6.5 复位复位F6.6 STM326.6 STM32的时钟系统的时钟系统 F6.7 6.7 仿真器与开发板仿真器与开发板36.1 STM32系列微控制器简介FSTM32STM32系列是基于系列是基于ARM

2、 CortexARM Cortex M M核的核的3232位闪存微控制器位闪存微控制器，集成度高、性能高、实时性、数字信号处理、低功耗，集成度高、性能高、实时性、数字信号处理、低功耗、低电压操作的易开发的芯片，适合不同用户的需求。、低电压操作的易开发的芯片，适合不同用户的需求。4F片上存储器容片上存储器容量、集成外设量、集成外设、功能模块、功能模块、封装形式等有封装形式等有所区别。所区别。例：STM32F10X系列5FS ST TM M3 32 2F F1 10 0 x x系系列列产产品品编编号号67STM32F103系列芯片CORTEXM3 CPU72 MHz6kB-64kB SRAMARM

3、 Peripheral Bus(max 72MHz)2x 12-bit ADC16 channels / 1Msps1/2x I2C0/1x SPI1/2/4x USART/LINSmartcard / IrDaModem Control32/49/80* I/OsUp to 16 Ext. ITsFlash I/F32kB-512kBFlash MemoryTemp Sensor1x USB 2.0FS1x bxCAN 2.0B6x 16-bit PWM Synchronized AC Timer2x Watchdog2/3/5x 16-bit TimerExternal Memory In

4、terface*JTAG/SW DebugXTAL oscillators32KHz + 416MHzPower SupplyReg 1.8VPOR/PDR/PVDDMA 3 to 11* ChannelsNested vect IT Ctrl2x SPI/I2S*2x DAC*1x SDIO*Image Sensor*1x USART/LINSmartcard/IrDaModem-Ctrl1x SPIBridgeBridge1x Systic TimerARM Lite Hi-Speed BusMatrix / Arbiter (max 72MHz)Int. RC oscillators32

5、KHz + 8MHzPLLClock ControlRTC / AWUARM Peripheral Bus(max 36MHz)20B Backup Regs8STM32F103 功能框图91011第6章 STM32F10 x最小系统F6.1 STM32F10 x6.1 STM32F10 x系列微控制器简介系列微控制器简介F6.2 6.2 基于基于Cortex-M3Cortex-M3的最小系统的最小系统F6.3 6.3 存储器与总线架构存储器与总线架构F6.4 6.4 电源控制电源控制F6.5 6.5 复位复位F6.6 STM326.6 STM32的时钟系统的时钟系统F6.7 6.7 仿真器与

6、开发板仿真器与开发板F 126.2 基于Cortex-M3的最小系统F什么是最小系统？什么是最小系统？ 在尽可能减少上层应用的情况下，能够使系统运行的在尽可能减少上层应用的情况下，能够使系统运行的最小化模块配置。最小化模块配置。F“最小系统最小系统”称称“嵌入式核心控制模块嵌入式核心控制模块”更贴切一些更贴切一些。F最小系统的组成：最小系统的组成： 电源、时钟、复位电路、电源、时钟、复位电路、存储系统、调试系统。存储系统、调试系统。Cortex-M3Cortex-M3MPUFlashSRAMTimerResetJTAGUARTPower13基于Cortex-M3的最小系统F时钟模块时钟模块通常

7、经通常经ARMARM内部锁相环进行相应的倍频，内部锁相环进行相应的倍频，以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入F复位模块复位模块实现对系统的复位实现对系统的复位F电源系统：电源系统：F调试系统：调试系统：JTAG/SWJTAG/SW模块模块实现对程序代码的下载和调试实现对程序代码的下载和调试UARTUART模块模块实现对调试信息的终端显示实现对调试信息的终端显示F存储系统：存储系统：FlashFlash存储模块存储模块存放启动代码、操作系统和用户存放启动代码、操作系统和用户应用程序代码应用程序代码SDRAMSDRAM模块模块为系统运行提供动态存储空间，是系

8、为系统运行提供动态存储空间，是系统代码运行的主要区域统代码运行的主要区域14基于Cortex-M3的STM32F10 x最小系统15第6章 STM32F10 x最小系统F6.1 STM32F10 x6.1 STM32F10 x系列微控制器简介系列微控制器简介F6.2 6.2 基于基于Cortex-M3Cortex-M3的最小系统的最小系统F6.3 6.3 存储器与总线架构存储器与总线架构F6.4 6.4 电源控制电源控制F6.5 6.5 复位复位F6.6 STM326.6 STM32的时钟系统的时钟系统 F6.7 6.7 仿真器与开发板仿真器与开发板166.3存储器与总线架构F1 1、总线架构

9、、总线架构 STM32 STM32的各外围模块与的各外围模块与Cortex-M3Cortex-M3内核，通过各类总线内核，通过各类总线连接在一起，形成一个有机的整体。连接在一起，形成一个有机的整体。FCortex-M3Cortex-M3的的ICode ICode 、DCodeDCode、SystemSystem总线和总线和DMADMA总线总线四四个驱动单元，个驱动单元，F与闪存存储器接口、与闪存存储器接口、SRAMSRAM和和AHB2APBAHB2APB桥三个被动单元，桥三个被动单元，F通过总线矩阵联接在一起通过总线矩阵联接在一起。F总线矩阵采取轮换算法仲裁、协调内核总线矩阵采取轮换算法仲裁、

10、协调内核SystemSystem总线和总线和DMADMA主控总线之间的访问。主控总线之间的访问。AHBAHB外设通过总线矩阵与系统总线外设通过总线矩阵与系统总线相连，允许相连，允许DMADMA访问。访问。F两个两个AHB/APBAHB/APB桥在桥在AHBAHB和和2 2个个APBAPB总线间提供同步连接。总线间提供同步连接。APB1APB1操作速度限于操作速度限于36MHz36MHz，APB2APB2操作于全速操作于全速72MHz72MHz。172、存储器映像 STM32F1xx FCortex-M3Cortex-M3有有3232根根地址线，所以它地址线，所以它的寻址空间大小的寻址空间大小为

11、为232 bit=4GB232 bit=4GBF程序存储器、数程序存储器、数据存储器、外设据存储器、外设寄存器、输入输寄存器、输入输出端口被组织在出端口被组织在同一同一4GB4GB线性地址线性地址空间内。空间内。F把地址从把地址从0 x4000 0 x4000 00000000至至0 x5FFF 0 x5FFF FFFF(512MB )FFFF(512MB )的的地址分配给片上地址分配给片上外设。外设。18外设存储器映像 STM32F103外设寄存器组起始地址19外设存储器映像 STM32F103寄存器组起始地址20嵌入式闪存嵌入式闪存Flash 存储器映像存储器映像 *FSTM32F10 x

12、xx Flash STM32F10 xxx Flash 高密度高密度闪存模块的组织闪存模块的组织擦写次数：1000 次214、STM32F10X的三种启动模式F通过通过BOOT1:0引脚选择引脚选择不同启动模式，实现实例：不同启动模式，实现实例： 22STM32F10X的三种启动模式F通过选择管脚通过选择管脚设置设置BOOTBOOT配置，内置配置，内置FlashFlash、系统存储区、系统存储区、内置、内置SRAMSRAM会分别被映射到地址会分别被映射到地址0 x00(0 x00(启动存储区启动存储区) )；CPUCPU从的从的0 x0000_00040 x0000_0004地址的值给地址的值

13、给PCPC，开始执行代码，开始执行代码。F从从系统存储器系统存储器启动：厂家在如启动：厂家在如EPROMEPROM内置了内置了BootloaderBootloader代码，用户可以从代码，用户可以从USART1 USART1 或或USART2USART2接口接收数据和命接口接收数据和命令，对内置的令，对内置的FLASH FLASH 进行重新编程进行重新编程。ISPISP模式，在线编模式，在线编程。程。F从从SRAMSRAM启动：在应用程序的初始化部分，通过启动：在应用程序的初始化部分，通过NVICNVIC异常异常表和偏移寄存器，重新定位表和偏移寄存器，重新定位Vector TableVecto

14、r Table。23第6章 STM32F10 x最小系统F6.1 STM32F10 x6.1 STM32F10 x系列微控制器简介系列微控制器简介F6.2 6.2 基于基于Cortex-M3Cortex-M3的最小系统的最小系统F6.3 6.3 存储器与总线架构存储器与总线架构F6.4 6.4 电源控制电源控制F6.5 6.5 复位复位F6.6 STM326.6 STM32的时钟系统的时钟系统 F6.7 6.7 仿真器与开发板仿真器与开发板246.4 电源控制FCortex-M3Cortex-M3主要指标：主要指标：0.19W/MHz0.19W/MHz，1.25DMIPS/MHz1.25DMI

15、PS/MHz；F若达到若达到5DMIPS(Million Instructions executed Per 5DMIPS(Million Instructions executed Per Second,Second,每秒百万条指令每秒百万条指令) )的性能：的性能： Cortex-M3 Cortex-M3工作频率只需工作频率只需4MHz4MHz，功耗，功耗0.76W0.76W； 51 51单片机，单片机，工作频率需工作频率需60MHz60MHz，功耗，功耗30W30W；FSTM32F103STM32F103处理器系统频率为处理器系统频率为72MHz72MHz，处理器性能可达到，处理器性能可

16、达到90DMIPS90DMIPS，此时，此时Cortex-M3Cortex-M3功耗约功耗约14W14W左右左右。F在性能和功耗上达到了很高的水平在性能和功耗上达到了很高的水平！251、电源供电方案V VDDADDA/ /V VSSASSA独立电源独立电源/ /地地F2.0-3.6V，为为ADC、复、复位、位、RC振荡器和振荡器和PLL供供电电。F若若用用ADC，VDDA2.4V；VREF+电压电压：2.4VVDDA， VREF-引脚连到引脚连到VSSA。V VDDDD/V/VSSSS主电源主电源/ /地地F2.03.6V：通过内置调压：通过内置调压器提供器提供1.8V供内核用供内核用，3.3

17、V供供I/O管脚用。管脚用。VBAT：后备后备电池电池1.83.6V262、电源管理器FSTM32STM32内部集成了内部集成了上电复位上电复位PORPOR(Power On Reset)/(Power On Reset)/掉电掉电复位复位PDRPDR (Power Down Reset) (Power Down Reset)电路，系统在供电超过电路，系统在供电超过2V2V时工作；时工作；F内嵌可编程电压探测器内嵌可编程电压探测器PVDPVD检测检测V VDDDD，当低于当低于设定设定阀值阀值V VPORPOR/V/VPDRPDR时，时，会产生会产生复位复位中断中断，而不使用外部复位电路，而不

18、使用外部复位电路。约约2.5ms上电复位和掉电复位波形图FPVD (Programmable Voltage Detector)PVD (Programmable Voltage Detector)。F在在V VDDDD电压由低向高上升越过规定的阀值电压由低向高上升越过规定的阀值V VPORPOR之前，保持之前，保持芯片复位，当越过这个阀值后芯片复位，当越过这个阀值后t tRSTTEMPORSTTEMPO秒（待电源可靠供秒（待电源可靠供电），才开始取复位向量，并执行指令。电），才开始取复位向量，并执行指令。F在在V VDDDD电压由高向低下降越过规定的阀值电压由高向低下降越过规定的阀值V VP

19、DRPDR后，将在芯后，将在芯片内部产生片内部产生PVDPVD中断，进行中断，进行复位复位。273、三种低功耗模式F休休眠眠模模式式S Sl le ee ep p m mo od de e： 只只有有C CP PU U停停止止工工作作，调调压压器器1 1. .8 8V V区区供供电电工工作作，所所有有外外设设继继续续运运行行，在在中中断断/ /事事件件发发生生时时唤唤醒醒C CP PU U。F停停止止模模式式S St to op p m mo od de e： 调调压压器器以以低低功功耗耗模模式式提提供供1 1. .8 8V V来来保保持持S SR RA AM M和和寄寄存存器器的的内内容容。

20、 但但1 1. .8 8V V区区域域的的外外设设时时钟钟都都停停止止，P PL LL L、H HS SI I和和H HS SE E的的R RC C振振荡荡器器被被禁禁能能。当当外外部部中中断断源源（1 16 6个个外外部部中中断断线线之之一一）、P PV VD D输输出出、R RT TC C闹闹钟钟、或或者者U US SB B唤唤醒醒信信号号，退退出出停停止止模模式式。 28三种低功耗模式F待机模式待机模式Standby modeStandby mode： 追求最少的功耗，内部调压器被关闭，这样追求最少的功耗，内部调压器被关闭，这样1.8V1.8V区区域断电。域断电。 SRAMSRAM和寄存

21、器的内容也会丢失。和寄存器的内容也会丢失。只有备份寄存器和待机电路工作。只有备份寄存器和待机电路工作。RTC,IWDGRTC,IWDG和相关的时钟源不会停止。和相关的时钟源不会停止。当外部复位（当外部复位（NRSTNRST引脚）、引脚）、IWDGIWDG复位、复位、WKUPWKUP引脚出引脚出现上升沿或者现上升沿或者RTCRTC闹钟时间到时，退出待机模式。闹钟时间到时，退出待机模式。 294、电源控制寄存器组PWRF偏移地址偏移地址:0 x00h:0 x00h；复位值；复位值:0 x0000 0000:0 x0000 0000；F位位31:931:9，保留。始终读为，保留。始终读为0 0。F位

22、位8 8，DBPDBP，取消后备区域的写保护，取消后备区域的写保护，0 0禁止禁止/1/1允许；允许；F位位7:57:5，PLS2:0PLS2:0：PVDPVD电平选择，电平选择，000:2.2V000:2.2V，001:2.3V, 001:2.3V, 010010：2.4V, 2.4V, F位位4, PVDE4, PVDE，电源电压监测器使能，电源电压监测器使能，0 0禁止禁止/1/1允许；允许；F位位3 3，CSBFCSBF，置，置1 1清除清除SBFSBF待机位；待机位；F位位2 2，CWUFCWUF，置，置1 1，2 2个系统时钟后清除个系统时钟后清除WUFWUF唤醒位；唤醒位；F位位

23、1 1，PDDSPDDS，掉电深睡眠下，掉电深睡眠下，0 0停止模式停止模式/1/1待机模式；待机模式；F位位0 0，LPDSLPDS，PDDS=0PDDS=0停止模式时，停止模式时，0 0调压器开调压器开/1/1调压器关；调压器关；电源控制寄存器电源控制寄存器PWR_CRPWR_CR30电源控制寄存器组PWRF偏移地址偏移地址:0 x04h:0 x04h；复位值；复位值:0 x0000 0000:0 x0000 0000；F位位8 8，EWUPEWUP使能使能WKUPWKUP管脚，管脚，0 0禁止禁止/1/1待机模式唤醒；待机模式唤醒；F位位2 2，PVDPVD输出，输出， 0 0表明表明V

24、DDVDD高于阀值高于阀值VPVD /1VPVD /1低于；低于；F位位1 1，SBFSBF待机标志，待机标志， 0 0非待机模式非待机模式/1/1待机模式；待机模式；F位位0 0，WUFWUF唤醒标志，唤醒标志， 0 0没有发生唤醒事件没有发生唤醒事件/1/1在在WKUPWKUP管脚管脚上发生唤醒事件或出现上发生唤醒事件或出现RTCRTC闹钟事件。闹钟事件。FPWRPWR寄存器映像和复位值：寄存器映像和复位值：电源控制电源控制/ /状态寄存器状态寄存器PWR_CSRPWR_CSR31第6章 STM32F10 x最小系统F6.1 STM32F10 x6.1 STM32F10 x系列微控制器简介

25、系列微控制器简介F6.2 6.2 基于基于Cortex-M3Cortex-M3的最小系统的最小系统F6.3 6.3 存储器与总线架构存储器与总线架构F6.4 6.4 电源控制电源控制F6.5 6.5 复位复位F6.6 STM326.6 STM32的时钟系统的时钟系统 F6.7 6.7 仿真器与开发板仿真器与开发板326.5 复位FSTM32FSTM32F支持三种复位形式：支持三种复位形式：系统复位系统复位电源复位电源复位1.1.备份区域复位。备份区域复位。331、系统复位F系统复位将清除时钟控制状态寄存器系统复位将清除时钟控制状态寄存器RCC_CSRRCC_CSR中的复位中的复位标志和备用域寄

26、存器之外的所有寄存器。复位事件：标志和备用域寄存器之外的所有寄存器。复位事件：FNRSTNRST管脚上的低电平管脚上的低电平F窗口看门狗计时器计时终止（窗口看门狗计时器计时终止（WWDGWWDG复位）复位） F独立看门狗计数终止（独立看门狗计数终止（IWDGIWDG复位）复位） F软件复位（软件复位（SWSW复位）复位） F低功耗管理复位。低功耗管理复位。 342、电源复位F当以下事件中之一发生时，产生电源复位：当以下事件中之一发生时，产生电源复位：上电上电/ /掉电复位（掉电复位（POR/PDRPOR/PDR复位）复位）从待机模式中返回从待机模式中返回约约2.5ms上电复位和掉电复位波形图3

27、53、备份域复位F当以下事件中之一发生时，产当以下事件中之一发生时，产生备份区域复位。生备份区域复位。软件复位，备份区域复位可软件复位，备份区域复位可由设置备份区域控制寄存器由设置备份区域控制寄存器RCC_BDCRRCC_BDCR中的中的BDRSTBDRST位产生位产生。在在VDDVDD和和VBATVBAT两者掉电的前两者掉电的前提下，提下，VDDVDD或或VBATVBAT上电将引上电将引发备份区域复位。发备份区域复位。36第6章 STM32F10 x最小系统F6.1 STM32F10 x6.1 STM32F10 x系列微控制器简介系列微控制器简介F6.2 6.2 基于基于Cortex-M3C

28、ortex-M3的最小系统的最小系统F6.3 6.3 存储器与总线架构存储器与总线架构F6.4 6.4 电源控制电源控制F6.5 6.5 复位复位F6.6 STM326.6 STM32的时钟系统的时钟系统 F6.7 6.7 仿真器与开发板仿真器与开发板376.6 STM32时钟系统 F时钟系统是时钟系统是CPUCPU的脉搏，就像人的心跳一样。的脉搏，就像人的心跳一样。FSTM32STM32芯片为了实现低功耗，设计了一个功能完善但却非常芯片为了实现低功耗，设计了一个功能完善但却非常复杂的时钟系统。编程一个重要步骤，就是设置、开启外复杂的时钟系统。编程一个重要步骤，就是设置、开启外设时钟。设时钟。

29、F内部时钟是在芯片内部内部时钟是在芯片内部RCRC振荡器产生的，起振较快，芯片振荡器产生的，起振较快，芯片刚上电的时候使用内部高速时钟。刚上电的时候使用内部高速时钟。F外部时钟是由外部的晶振输入的，精度和稳定性好，上电外部时钟是由外部的晶振输入的，精度和稳定性好，上电之后通过软件配置再转用外部时钟信号。之后通过软件配置再转用外部时钟信号。F高速时钟是提供给芯片主体的主时钟，低速时钟只是提供高速时钟是提供给芯片主体的主时钟，低速时钟只是提供给芯片中的给芯片中的RTCRTC（实时时钟）及独立看门狗使用。（实时时钟）及独立看门狗使用。38STM32时钟系统STM32STM32的的4 4个时钟源个时钟

30、源: :FHSIHSI高速内部时钟：内部高速内部时钟：内部RCRC振荡器为时钟源，频率为振荡器为时钟源，频率为8MHz8MHz，但不稳定。内，但不稳定。内Interior Interior 外外ExteriorExteriorFHSEHSE高速外部时钟：外部晶振高速外部时钟：外部晶振(4(4 16MHz),16MHz),一般用一般用8MHz8MHz。 FLSELSE低速外部时钟：外部晶振，一般低速外部时钟：外部晶振，一般32.768KHz32.768KHz，主要提，主要提供给实时时钟供给实时时钟RTCRTC模块，还可选模块，还可选HSEHSE的的128128分频。分频。FLSILSI低速内部时

31、钟：内部低速内部时钟：内部RCRC振荡器产生，振荡器产生，40kHz40kHz，供独立，供独立看门狗看门狗IWDGIWDG使用，也可选为实时时钟使用，也可选为实时时钟RTCRTC的时钟源。的时钟源。F下图说明了下图说明了STM32STM32的时钟走向，从图的左边开始，从时的时钟走向，从图的左边开始，从时钟源一步步分配到外设时钟。钟源一步步分配到外设时钟。391、HIS高速内部时钟, 经PLLSRC开关, 给PLL锁相环倍频，或直接送SW开关。2、HSE高速外部时钟外接晶振8MHz，经PLLXTPRE、PLLSRC开关送PLL锁相环倍频，或直接送SW。3、PLL倍频锁相环，如倍频因子PLLMUL

32、选为9倍，则得72MHz的PLLCLK时钟；4、HSI、HSE、PLL经开关SW选择之后就是系统时钟SYSCLK了；5、经AHBAHB、APB1APB1、APB2APB2分频器得到各内核与外设的时钟源：HCLK、PCLK1、PCLK2等时钟；SWPLLXTPREPLLSRC40STM32时钟系统FPLLPLL锁相环倍频输出：时钟源的频率可能偏低，通过锁相环倍频输出：时钟源的频率可能偏低，通过PLLPLL电路可提高系统所需要的时钟频率，并且更稳定。电路可提高系统所需要的时钟频率，并且更稳定。FPLLPLL时钟输入源可选择为时钟输入源可选择为HSI/2HSI/2、HSEHSE或或HSE/2HSE/

33、2。倍频可选。倍频可选择为择为216216倍，倍，STM32F1xxSTM32F1xx的输出频率最大的输出频率最大72MHz72MHz。F系统时钟系统时钟SYSCLKSYSCLK经经AHBAHB分频器的分频器的HCLKHCLK时钟给时钟给AHBAHB总线、内总线、内核、内存、核、内存、DMADMA、系统定时器时钟等使用。、系统定时器时钟等使用。FAPB1APB1分频器：分频器： PCLK1 PCLK1， 36MHz 36MHz，供低速外设：电源接口，供低速外设：电源接口、备份接口、备份接口、CANCAN、USBUSB、I2C1I2C1、I2C2I2C2、UART2UART2、UART3UART

34、3、SPI2SPI2、窗口看门狗、窗口看门狗、Timer2Timer2、Timer3Timer3、Timer4Timer4FAPB2APB2分频器：分频器： PCLK2 PCLK2， 72MHz 72MHz，供高速外设：，供高速外设： UART1 UART1、SPI1SPI1、Timer1Timer1、ADC1ADC1、ADC2ADC2、GPIOGPIO口口(PAPE)(PAPE)等。等。41第6章 STM32F10 x最小系统F6.1 STM32F10 x6.1 STM32F10 x系列微控制器简介系列微控制器简介F6.2 6.2 基于基于Cortex-M3Cortex-M3的最小系统的最小

35、系统F6.3 6.3 存储器与总线架构存储器与总线架构F6.4 6.4 电源控制电源控制F6.5 6.5 复位复位F6.6 STM326.6 STM32的时钟系统的时钟系统 F6.7 6.7 仿真器与开发板仿真器与开发板426.7 仿真器与开发板FCortexCortex-M3-M3核集成了核集成了SWJ-DP(serial wire and JTAG)SWJ-DP(serial wire and JTAG)调试模调试模块，支持两种调试接口：块，支持两种调试接口：FJTAGJTAG调试接口调试接口(JTAG-DP)(JTAG-DP)为为AHP-APAHP-AP模块模块5 5针标准针标准JTAGJTAG接口。接口。 F串行调试接口串行调试接口(SW-DP)(SW-DP)为为AHP-APAHP-AP模块模块2 2针针( (时钟数据时钟数据) )接口。接口。43SWJ-DP接口F在在SWJ-DPSWJ-DP接口中，接口中，SW-DPSW-DP接口的接口的2 2个引脚和个引脚和JTAGJTAG接口的接口的5 5个引脚中的一些是复用的。个引脚中的一些是复用的。 FJTAGJTAG调试接口是默认的调试接口。通过调试接口是默认的调试接口。通过SWCLKSWCLK和和SWDIOSWDIO两两个引脚输出指定的序列（查手册）切换到个引脚输出指定的序列（查手册）切换到SW-DPSW-DP接