第二章

STM32F103微控制器目錄STM32F103概述STM32F103RCT6管腳定義STM32F103架構STM32F103存儲器STM32F103片內外設STM32F103異常與中斷本章小結ARM（AdvancedRISCMachine，高級精簡指令集機器）也是ARM公司的注冊商標。目前，ARM公司主推的具有知識產權的內核為Cortex-M系列，意法半導體獲得了Cortex-M系列內核的授權，推出了32位STM32微控制器。1STM32F1系列均集成了Cortex-M3內核（所謂的內核就是指傳統意義上的中央處理單元（CPU），包含運算器、控制器和總線陣列）。不失一般性，本書以具體的STM32F103RCT6型號芯片為例展開論述。本章內容參考了STM32F103數據手冊和用戶參考手冊。2.1STM32F103概述2STM32F103RCT6芯片的主要特性如下：（1）集成了32位的ARMCortex-M3內核，最高工作頻率可達72MHz，計算能力為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FLASH存儲器和48KB片內SRAM存儲器；（3）內部集成了8MHz晶體振蕩器，可外接4~16MHz時鐘源；（4）2.0~3.6V單一供電電源，具有上電復位功能（POR）；（5）具有睡眠、停止、待機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），適合學生手工焊裝；（7）內部集成了11個定時器：4個16位的通用定時器，2個16位的可產生PWM波控制電機的定時器，2個16位的可驅動DAC的定時器，2個加窗的看門狗定時器和1個24位的系統節拍定時器（24位減計數）；3STM32F103概述4（8）2個12位的DAC和3個12位的ADC（16通道）；（9）集成了內部溫度傳感器和實時時鐘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個外部通信接口：2個I2C、3個SPI（18Mbps，其中復用2個I2S）、1個CAN（2.0B）、5個UART、1個USB2.0設備和1個并行SDIO；（12）具有12通道的DMA控制器，支持定時器、ADC、DAC、SDIO、I2S、SPI、I2C和UART外設。（13）具有96位的全球唯一編號；（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16位的通用目的輸入/輸出口（GPIO），依次稱為PA、PB、PC，以及1個3位的GPIO口PD，幾乎每個GPIO口都復用了其他的功能。芯片STM32F103RCT6大部分引腳名稱的具體含義和用法在后面章節中介紹，其余的部分請參考STM32F103數據手冊和參考手冊。2.3STM32F103架構78STM32F103架構9STM32F103架構2.4STM32F103存儲器10STM32F103RCT6芯片是32位的微控制器，可尋址存儲空間大小為232＝4GB，分為8個512MB的存儲塊，存儲塊0的地址范圍為0x0~0x1FFFFFFF。內FLASH映射到地址空間0x08000000~0x0807FFFF（512kB），實際上只有低端256kB空間有效；系統存儲器（SystemMemory）映射到地址空間0x1FFFF000~0x1FFFF7FF（2kB），用戶選項字節（OptionBytes）映射到地址空間0x1FFFF800~0x1FFFF80F（16B）。同時，地址范圍0x0~0x7FFFF，根據啟動模式要求，可以作為FLASH或系統存儲器的別名訪問空間，例如，BOOT0＝0時，片內FLASH同時映射到地址空間0x0~0x7FFFF和地址空間0x08000000~0x0807FFFF，即地址空間0x0~0x7FFFF是FLASH存儲器（對于STM32F103RCT6而言，只有0x0~0x3FFFF有效）。除這些之外，其他的空間是保留的。11STM32F103存儲器盡管STM32F103RCT6微控制器具有兩個APB總線，且這兩個總線上的外設訪問速度不同，但是，芯片存儲空間中并沒有區別這兩個外設的訪問空間，而是把全部APB外設映射到存儲塊2中，每個外設的寄存器占據1kB大小的空間，如下表所示。除了表中的地址空間外，存儲塊2中其他空間是保留的。12STM32F103存儲器STM32F103RCT6芯片不支持訪問外部靜態存儲器，即無靜態存儲器（FSMC）服務，所以存儲塊3~6都是保留的。存儲塊7被Cortex-M3內核的內部外設占用。存儲區使用小端（Little-Endian）模式存儲，對于一個32位的字存儲區，可存入字（32位）、半字（16位）或字節（8位）數據，存入字數據時，字數據的低字節存入字存儲區的低地址，字數據的高字節存入字存儲區的高地址。13STM32F103存儲器2.5STM32F103片內外設14STM32F103RCT6微控制器片內具有多種高速總線，其中，指令總線，連接FLASH存儲器指令接口和Cortex-M3內核；數據總線，連接FLASH存儲器數據接口和Cortex-M3內核；系統總線，通過總線陣列與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AHB-APB橋與高級外設總線相連接，AHB總線與總線陣列相連接。復雜而高效的總線系統是STM32F103RCT6高性能的基本保障。15STM32F103片內外設STM32F103RCT6微控制器的片內外設有CRC（循環冗余校驗）計算單元、復位與時鐘管理單元、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、高級控制定時器TIM1和TIM8、定時器、實時時鐘（RTC）、獨立看門狗（IWDG）定時器、窗口看門狗（WWDG）定時器、SDIO、USB設備、CAN總線、串行外設接口SPI、I2C接口、通用同步異步串行口USART、芯片唯一身份號寄存器（96位長）等。STM32F103RCT6芯片共有8個定時器，其中，TIM1和TIM8稱為高級控制定時器，TIM2~TIM5稱為通用定時器，TIM6和TIM7稱為基本定時器，如下表所示。16STM32F103片內外設除了上述的片內功能模塊外，STM32F103RCT6還具有與外部進行數據通信的外設模塊，這些模塊需要專用的通信時序和協議。2.6STM32F103異常與中斷17STM32F103RCT6微控制器具有10個異常和60個中斷，中斷優先級為16級。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23本章詳細介紹了STM32F103RCT6微控制器的特點、引腳定義、內部架構、時鐘系統、存儲器配置等，簡要介紹了STM32F103RCT6微控制器的片內外設以及異常與中斷管理等。

本章內容是全書的硬件基礎，芯片的存儲器、片內外設和中斷系統合稱為芯片的三要素