第2章-STM32单片机结构和最小系统 (1).ppt
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退出,嵌入式单片机原理及应用,1ARM嵌入式系统概述2STM32单片机结构和最小系统3基于标准外设库的C语言程序设计基础4STM32通用输入输出GPIO5STM32外部中断6STM32通用定时器7STM32通用同步/异步收发器USART8直接存储器存取DMA9STM32的模数转换器ADC10STM32的集成电路总线I2C11STM32的串行外设接口SPI,第2章STM32单片机结构和最小系统,2.1STM32F103微控制器外部结构STM32系列命名规则、LQFP64(64引脚贴片)封装的STM32F103芯片2.2STM32F103总线和存储器结构总线结构、存储结构、位带2.3时钟电路、复位电路、启动配置2.4最小系统设计,退出,2.1STM32F103微控制器外部结构,STM32F103系列芯片包括从36脚至100脚不同封装形式,STM32系列命名遵循一定的规则:
退出,芯片类型:
F通用快闪,L低电压(1.653.6V),W无线系统芯片。
103ARMCortex-M3内核,增强型;050ARMCortex-M0内核;101ARMCortex-M3内核,基本型;102ARMCortex-M3内核,USB基本型;105ARMCortex-M3内核,USB互联网型;107ARMCortex-M3内核,USB互联网型、以太网型;215/217ARMCortex-M3内核,加密模块;405/407ARMCortex-M4内核,不加密模块等。
引脚数目:
R64PIN,F20PIN,G28PIN;K32PIN,T36PIN,H40PIN,C48PIN,U63PIN,O90PIN,V100PIN,Q132PIN,Z144PIN,I176PIN。
B128KBFlash(中容量),416KBFlash(小容量),632KBFlash(小容量),864KBFlash(中容量),C256KBFlash(大容量),D384KBFlash(大容量),E512KBFlash(大容量),F768KBFlash(大容量),G1MKBFlash(大容量)。
封装信息:
TLQFP,HBGA,UVFQFPN,YWLCSP。
工作温度范围:
6-4085(工业级),7-40105(工业级)。
2.1STM32F103微控制器外部结构,1.芯片系列:
STM32代表ST品牌Cortex-Mx系列内核(ARM)的32位MCU。
2.芯片类型:
F通用快闪,L低电压(1.653.6V),W无线系统芯片。
3.芯片子系列:
103ARMCortex-M3内核,增强型;050ARMCortex-M0内核;101ARMCortex-M3内核,基本型;102ARMCortex-M3内核,USB基本型;105ARMCortex-M3内核,USB互联网型;107ARMCortex-M3内核,USB互联网型、以太网型;215/217ARMCortex-M3内核,加密模块;405/407ARMCortex-M4内核,不加密模块等。
4.引脚数目:
R64PIN,F20PIN,G28PIN;K32PIN,T36PIN,H40PIN,C48PIN,U63PIN,O90PIN,V100PIN,Q132PIN,Z144PIN,I176PIN。
5.Flash容量:
B128KBFlash(中容量),416KBFlash(小容量),632KBFlash(小容量),864KBFlash(中容量),C256KBFlash(大容量),D384KBFlash(大容量),E512KBFlash(大容量),F768KBFlash(大容量),G1MKBFlash(大容量)。
6.封装信息:
TLQFP,HBGA,UVFQFPN,YWLCSP。
7.工作温度范围:
6-4085(工业级),7-40105(工业级)。
8.可选项:
此部分可以没有,可以用于标示内部固件版本号。
退出,2.1STM32F103微控制器外部结构,退出,1.电源:
VDD_x(x=1,2,3,4)、VSS_x(x=1,2,3,4):
2.0-3.6;2.4-3.6VBAT:
1.8-3.6VDDA,VSSA:
ADC专用2.复位:
NRST,低电平3.时钟控制:
OSC_IN,OSC_OUT:
4-16MHzOSC32_IN,OSC32_OUT:
32.768kHz4.启动配置:
BOOT0,BOOT1配置启动模式5.输入输出口:
PAx(x=0,1,2,15)、PBx(x=0,1,2,15)、PCx(x=0,1,2,15)、PD2。
可作为通用输入输出,还可经过配置实现特定的第二功能,如ADC、USART、I2C、SPI等。
2.2STM32F103总线和存储器结构,2.2.1系统总线构架,四个主动单元:
Cortex-M3内核的ICode总线(I-bus)、DCode总线(D-bus)、System总线(S-bus)和通用DMA(GP-DMA)。
三个被动单元:
内部SRAM、内部Flash存储器、AHB到APB的桥(AHB2APBx,连接所有的APB设备)。
STM32F10x处理器总线结构,总线结构中各单元的功能,ICode总线:
将Flash存储器指令接口与Cortex-M3内核的指令总线相连接,用于指令预取;DCode总线:
将Flash存储器的数据接口与Cortex-M3内核的DCode总线相连接,用于常量加载和调试访问;System总线:
将Cortex-M3内核的System总线(外设总线)连接到总线矩阵;,总线结构中各单元的功能,DMA总线:
将DMA的AHB主控接口与总线矩阵相连;总线矩阵:
用于连接三个主动单元部件和三个被动单元,负责协调和仲裁Cortex-M3内核和DMA对SRAM的访问,仲裁采用轮换算法。
AHB/APB桥:
两个AHB/APB桥在AHB和2个APB总线之间提供完全同步连接。
2.3时钟电路、复位电路、启动配置,在STM32中有5个时钟源,分别为HSI、HSE、LSE、LSI、PLL1.HSI:
高速内部时钟信号8MHz通过8MHz的内部RC振荡器产生,并且可被直接用做系统时钟,或者经过2分频后作为PLL的输入。
2.HSE:
高速外部时钟信号4-25MHz可以通过外部直接提供时钟,从OSC_IN输入,或使用外部陶瓷/晶体谐振器。
HSI比HSE有更快的启动时间,但频率精确度没有外部晶体振荡器高。
3.LSE:
低速外部时钟信号32.768KHZ振荡器是一个32.768KHz的低速外部晶体/陶瓷振荡器,它为RTC或其它功能提供低功耗且精确的时钟源。
4.LSI:
低速内部时钟信号30-60KHzLSIRC担当一个低功耗时钟源的角色,它可以在停机和待机模式下保持运行,为独立看门狗和自动唤醒单元提供时钟。
5.PLL:
锁相环倍频输出用来倍频HIS或者HSE,时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2,倍频可选择为216倍,但是其输出频率最大不得超过72MHz。
2.3.1时钟控制,STM32F10x支持电源复位、系统复位、和备份区域复位三种复位形式。
2.3.2复位,2.3.3启动配置,STM32F103x因为固定的存储器映像,代码区始终从地址0x00000000开始,通过ICode和DCode总线访问。
启动之后,CPU从地址0x00000000获取堆栈顶的地址,并从启动存储器的0x00000004指示的地址开始执行代码。
而数据区(SARM)始终从地址0x20000000开始,通过系统总线访问。
STM32F103x的CPU始终从ICode总线获取复位向量,即启动仅适合于从代码区开始。
而常用的程序代码存放在Flash中,因此最典型的是从Flash启动。
STM32F103微控制器实现了一个特殊的机制,系统可以不仅仅从Flash存储器启动,还可以从系统存储器或内置SRAM启动。
2.4最小系统设计,典型的最小系统由微控制器芯片、供电电路、时钟电路、复位电路、启动配置电路和程序下载电路构成,2.4最小系统设计,1.电源:
STM32F103系列微控制器的工作电压在+2.0V+3.6V之间。
由于常用电源为5V,必须采用转换电路把5V电压转换为23.6之间。
电源转换芯片REG1117-3.3是一款正电压输出的低压降三端线性稳压电路,输入5V电压,输出固定的3.3V电压2.时钟:
时钟通常由晶体振荡器(简称晶振)产生,图2-9中时钟部分提供了两个时钟源,Y1是32.768kHz晶振,为RTC提供时钟。
Y2是8MHz晶振,为整个系统提供时钟。
3.复位:
采用按键和保护电阻电容构成复位电路,按下按键将触发系统复位,具体电路如图2-9中复位部分所示。
4.启动模式:
启动模式由BOOT0和BOOT1选择,为了便于设置,BOOT0接电平,并且和BOOT1通过2X2插针相连,通过跳线可以配置三种不同启动模式。
5.下载:
JTAG是一种国际标准测试协议,主要用于芯片内部测试。
现在多数的高级器件都支持JTAG协议,如ARM、DSP、FPGA器件等。
采用4线的JTAG下载方式,有效节省IO口。
6.IO口:
所有IO通过插针引出,方便扩展。
大部分IO具有第二功能,第1章ARM嵌入式系统概述,1.1嵌入式系统简介嵌入式系统定义及特征、发展、应用1.2ARM处理器ARM处理器分类、ARM-Cortex处理器、ARM-Cortex-M3处理器1.3STM32F10x系列微控制器STM32微控制器分类、内部结构、优点、开发工具,退出,知识回顾KnowledgeReview,祝您成功!
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