0、STM32的三种开发模式

  1. 基于寄存器开发，就是和51单片机一样，直接对寄存器进行编程。基于寄存器编写的代码简练、执行效率高。但由于 STM32 微控制器的片上外设和寄存器数量太多，这种编程方式移植性差，寄存器名称记起来也很痛苦。
  2. 基于st官方的固件库进行开发，相比寄存器开发更加简单，我们不需要记住每个寄存器的地址和名称，只要会调用ST官方封装好的库函数进行编程就可以了。
  3. 基于STM32CubeMX进行开发，STM32cubemx使用的是st官方新推出的HAL库，然后我们可以通过软件内设计好的图形化界面进行配置，软件自动生成配置代码，然后再在IDE上编写自己的功能代码。

1、STM32的内部结构

STM32是一个单片计算机或单片微控制器，就是在一个芯片上集成了计算机或微控制器的基本功能部件，这些功能部件通过总线连在一起。

STM32的功能部件主要包括：Cortex-M内核、总线、复位和时钟控制RCC、程序存储器Flash、数据存储器、终端控制、调试接口以及各种（外设）功能部件。

常有的（外设）功能部件包括：输入/输出GPIO、定时/计数器TIMER/COUNTER、串行通信接口USART、串行总线I2C和SPI或I2S、SD卡结构SDIO、USB接口、FSMC等。

STM32的程序存储器、静态数据存储器、所有的外设都统一编址，但各自有固定的存储空间区域，使用不同的总线进行访问。

双stm32架构 stm32程序架构_功能部件


双stm32架构 stm32程序架构_双stm32架构_02

  • FSMC(Flexible Static Memory Controller，可变静态存储控制器)，能够与同步或异步存储器和 16 位 PC 存储器卡连接，STM32 的 FSMC 接口支持包括 SRAM、NAND FLASH、NOR FLASH 和 PSRAM 等存储器。
  • DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问) 它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于 CPU 的大量中断负载。
  • SRAM（Static Random-Access Memory，静态随机存取存储器）所谓的“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持；
    DRAM（Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器）里面所储存的数据就需要周期性地更新。
    然而，当电力供应停止时，SRAM储存的数据还是会消失（被称为volatile memory），这与在断电后还能储存资料的ROM或闪存FLASH是不同的。
  • 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

2、STM32的时钟树

  • STM32可以选择内部时钟（内部RC振荡器），也可以选择外部时钟（外部晶振）。
  • STM32中有五个时钟源，分别为：
    （1）HSI：高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz；
    （2）HSE：高速外部时钟，可接外部谐振器或时钟源，频率范围为4MHz~16MHz；
    （3）LSI：低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz；
    （4）LSE：低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体；
    PLL：锁相环倍频输出，其时钟输入源可选HSI/2、HSE或HSE/2。倍频可选2~16倍，但其输出频率最大为72MHz。
    高速时钟主要用于系统内核和总线上的外设时钟；低速时钟主要用于独立看门狗IWDG、实时时钟RTC。
  • 微控制器的运行必须依赖周期性的时钟脉冲，它往往由一个外部晶体振荡器提供时钟输入为始，最终转换为多个外部设备的周期性运作为末，这种时钟“能量”扩散流动的路径，常称为“时钟树”。

    • 双stm32架构 stm32程序架构_双stm32架构_03

  • 我们将这个复杂的系统分成三个部分，第一个部分是时钟的输入，也就是时钟源；第二个部分是时钟的输出，也就是各种外设等应用模块；第三个部分就是连接输入与输出的枢纽，也就是锁相回路、分频器和倍频器等。

    • 双stm32架构 stm32程序架构_Memory_04

  • STM32微控制器的时钟树是可以自由配置的，任意一个时钟源都可以被独立的启动或关闭，同时任意一个外设的时钟也可以单独的被使能或关闭，这样，就可以从 软件上将系统功耗优化到最佳。
  • 在STM32中每个外设都有其单独的时钟，在使用某个外设之前必须打开该外设的时钟，那么为什么不使用同一个时钟来为所有外设提供时间基准呢，这是因为不同的外设对时钟频率有不同的要求，如果全使用高速时钟，势必会造成时钟资源浪费且增加功耗。
  • 与时钟相关的几个概念（更多时钟类型）
    （1）SYSCLK：系统时钟，STM32大部分器件的时钟来源。它由AHB预分频器分配到各个部件。
    （2）HCLK：由AHB预分频器直接输出得到，它是高速总线AHB的时钟信号，提供给存储器、DMA及Cortex内核，是Coex内核运行的时钟，CPU主频就是这个信号，它的大小与STM32运算速度、数据存取速度密切相关。
    （3）FCLK：同样由AHB预分频器输出得到，是内核的“自由运行时钟”（free running clock)。“自由”表现在它不来自时钟HCLK,因此在HCLK时钟停止时FCLK也会继续运行。它的存在，可以保证在处理器休眠时，也能够采样中断和跟踪休眠事件，它与HCLK互相同步。
    （4）PCLK1：外设时钟，由APB1预分频器输出得到，最大频率为36MHz,提供给挂载在APB1总线上的外设（低速外设）。
    （5）PCLK2：外设时钟，由APB2预分频器输出得到，最大频率可为72MHz，提供给挂载在APB2总线上的外设（高速外设）。
STM32的基本组成

STM32单片机内部由CPU、FLASH、RAM、总线、外设、电源、PLL锁相环和时钟管理器，只有电源不需要提供时钟输入，其他的外设和CPU的工作都需要提供时钟输入。