第2章 STM32系列微控制器

《第2章 STM32系列微控制器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章 STM32系列微控制器（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第2章STM32系列微控制器意法半导体ST的STM32系列微控制器基于32位Cortex-M3 RISC CPU，该系列种类 齐全，用户可以根据不用的应用需求选择合适的芯片。根据片内Flash和RAM的容量，以 及片上外设资源种类和数量的不同，STM32系列微控制其主要分为STM32F101xx系列和 STM32F103xx系列。本章将对它们的硬件特性、结构和电气特征进行介绍。更详细的交、 直流特性可以参考ST的相关数据手册。片内外设的详细描述可参考本书的第三章。2.1 STM32系列控制器简介STM32系列32位闪存微控制器使用来自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，该 内核是专

2、门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域 的要求。Cortex-M3在系统结构上的增强，让STM32受益无穷；Thumb-2指令集带来了更 高的指令效率和更强的性能；通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器，对中断事件的响应比以往 更迅速；所有这些又都融入了业界领先的功耗水准。在Cortex-M3内核开发期间，意法半导体是ARM公司的一个主要合作伙伴，现在也是 第一个领先的MCU供应商宣布基于这个核的产品面世。STM32系列给MCU用户带来了前所未有的自由空间，提供了全新的32位产品选项， 结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性，同时保持了高集成度和易于开发的优势。ST

3、M32控制器的现有的产品有STM32F10x系列，其中分为STM32F101xx和 STM32F103xx。STM32F103xx是增强型系列，工作在72MHz，带有片内RAM和丰富的外 设。STM32F101xx是基本型系列，工作在36MHz。两个系列的产品拥有相同的片内闪存选 项，在软件和引脚封装方面兼容。增强型系列产品将32位微控制器世界的性能和功效引向 一个新的级别。内含的Cortex-M3内核工作在72MHz，能实现高端的运算。基本型系列是 STM32系列的入门产品，只有16位MCU的价格却拥有32位微控制器的性能。STM32微 控制器的外设的配置带来出众的控制和联接能力。2.1.1

4、 STM32控制器的主要优点使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核。 哈佛结构。 1.25 DMIPS/MHz 和 0.19 mW/MHz。 Thumb-2指令集以16位的代码密度带来了 32位的性能。 单周期乘法指令和硬件除法指令。 内置了快速的中断控制器，提供了优越的实时特性，中断间的延迟时间降到只需6个CPU周期，从低功耗模式唤醒的时间也只需6个CPU周期。 与ARM7TDMI相比运行速度最多可快35%且代码最多可节省45%。关于Cortex-M3内核更多内容，请参阅第一章。杰出的功耗控制。高性能并非意味着高耗电。STM32经过特殊处理，针对应用中三种主要 的能耗需求进行了优

5、化，这三种能耗需求分别是运行模式下高效率的动态耗电机制、待 机状态时极低的电能消耗和电池供电时的低电压工作能力。为此，STM32提供了三种 低功耗模式和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 的优化。出众及创新的外设。STM32的优势来源于两路高级外设总线（APB）结构，其中一个高速 APB（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。最大程度的集成整合。 STM32内嵌电源监控器，减少对外部期间的需求，包括上电复位、低电压检测、 掉电检测和自带时钟的看门狗定时器。 使用一个主晶振可以驱动整个系统。低成本的416MHz晶振即可驱动CPU、USB 以

6、及所有外设，使用内嵌PLL产生多种频率，可以为内部实时时钟选择32KHz的 晶振。 内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路，可以作为主时钟源。 额外的针对RTC或看门狗的低频率RC电路。 LQPF 100封装芯片的最小系统只需要7个外部无源器件。易于开发，可使产品快速进入市场。使用STM32，你可以很轻松地完成产品的开发，ST提 供了完整、高效的开发工具和库函数，帮助开发者缩短系统开发时间。 STM32固件库。STM32固件库提供易用的函数可以使用户方便地访问STM32的各 个标准外设，并使用它们的所有特性。这个免费的软件包提供的驱动覆盖了从GPIO 到定时器，再到CAN、I2C、SPI、UA

7、RT和ADC等等的所有标准外设。对应的C 源代码只是用了最基本的C编程的知识，经过严格测试，并且配有完整的文档。它 兼容所有基于ARM内核的C编译器，并且和最新的MISRA C兼容。STM32固件 库沿用了 STR7和STR9的API（应用程序接口），和他们相同。 USB开发工具集。在更广的应用领域中，USB功能的实现将变得越来越方便，因 为USB开发工具集提供了完整的，经过验证的固件包，使得用户可以顺利地开发 各个类的USB固件，其中包括： 用于普通的设备管理任务的控制传输。 中断传输，附带人机界面类（HID）鼠标/游戏杆例程。 批量传输，附带大规模存储（mass storage ）例程。同

8、步传输，附带扬声器/麦克风例程。这个工具集还包含了通过USB接口进行固件升级的DFU以及在USB接口上模拟 RS232接口的虚拟串口例程（CDC类的实现）。 开发工具。意法半导体以及众多第三方为32位STM32微控制器提供了从低成本到 高端的全套开发工具，包括简单易用的入门套件，完整的开发工具方案，编程工具 以及嵌入式操作系统，所有这些都是为基于ARM Cortex-M3内核的STM32专门定 制的。常用的第三方开发工具有Keil MDK和IAR EWARM，这两个工具的使用在 后面的章节将会做详细介绍。 Internet 支持。从您可以从 STM32 微控制器的新闻、资料下载以及文档信息。

9、要获取更多的专用的第三方工具的信息， 请访问相关的第三方工具供应商的网页。2.1.2 STM32控制器的应用STM32可以理想地应用于一些需要低功耗而功能强大的微控制器的嵌入式系统设计 中，或者很多通用的可系统升级的方案中，常见的有以下应用： 工业领域应用：可编程逻辑控制器（PLC）、变频器、打印机、扫描仪和工控网络。 建筑和安防应用：警报系统、可视电话和HVAC。 低功耗应用：血糖测量仪、电表和电池供电应用。 家电应用：电机控制和应用控制。 消费类产品：PC外设、游戏机、数码相机和GPS平台。2.2 STM32F103xx系列微控制器STM32F103xx基于高性能32位RISC的ARM C

10、ortex -M3核，工作频率为72MHz。 片上集成了高速存储器（Flash最多可达512K，SRAM最多可达64K）和通过APB总线连 接的丰富和增强的外设和I/0。所有的设备都提供标准的通信接口（最多可达两个I2C接口， 三个SPI接口和五个USART接口）。片上还带有两个12位的ADC一个12位的双通道 DAC、11个16位计时器。表2.14和表2.15是STM32F103xx系列微控制器器件型号总揽， 可作为选件参考。表2.14 STM32F103xx设备属性和外设列表外设STM32F103TxSTM32F103CXSTM32F103RXSTRM32F103VXFlash 容量/KB

11、326432641283264 12864128RAM容量/KB1020102020102020定 时 器通用23233233高级控制1111通信SPI11122122I2C11122122USART22233233USB11111111CAN1111111112位同步ADC通道数210通道210通道216通道216通道通用输入输出26375180CPU频率72 MHz工作电压2.0 到 3.6 V工作温度-40 到 +85 C封装VFQFPN36LQFP48LQFP64LQFP100,BGA100表 2.15 STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE 设备属性和

12、外设列表外设STM32F103RxSTM32F103VxSTM32F103ZxFlash 容量/KB256384512256384512256384512RAM容量/KB486448644864FSMCNoYesYes定时 器通用4高级2基本2通信SPI(I2S )(1)3(2)I2C2USART5USB1CAN1SDIO1通用输入输出518011212 位 ADC通道数31631632112 位 DAC通道数12CPU频率72 MHz工作电压2.0 到 3.6 V工作温度-40 到 +85 C封装LQFP64LQFP100, BGA100LQFP144, BGA1441. SPI2和SPI3

13、接口可变，可用于SPI模式也可用于I2S模式。2.2.1特点1. 内核：ARM 32 位 Cortex -M3 CPU 最高工作频率 72MHz, 1.25DMIPS/MHz。 单周期乘法和硬件除法。2. 存储器 片上集成32到512K的Flash存储器。 6到64K的SRAM存储器。3. 时钟，复位和电源管理 2.0到3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。 POR，PDR和可编程的电压探测器（PVD）。 4到16MHz的晶振。 内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。 内部40KHz的RC振荡电路。 用于CPU时钟的PLL。 带校准用于RTC的32KHz的晶振。4. 低功耗 三种低功耗模

14、式：休眠，停止和待机模式。 为RTC和备份寄存器供电的Vbat。5. 2个12位的us级的A./D转换器（16通道） A/D测量范围：0到3.6V 双采样和保持能力 片上集成一个温度传感器。6. DMA 12通道DMA控制器。支持的外设：定时器，ADC, DAC, I2S, SPI, I2C 和 USARTo7. 最多高达112个的快速I/O端口 根据型号的不同，有26, 37, 51, 80和112的I/O端口，所有的都可以映射到16个外 部中断向量。除了模拟输入，所有的都可以接受5V以内的输入。8. 调试模式 串行调试（SWD）和JTAG接口。9. 多达11个定时器 4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。 2个16位的6通道高级控制定时器：最多6个通道可用于PWM输出。 2个看门狗定时器（独立看门狗和窗口看门狗）。 SysTick定时器：24位倒计数器。 2个16位基本定时器，用于驱动DAC。10. 多达13个通信接口 2 个 I2C 接口（ SMBus/PMBus）。 5 个