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1、STM32STM32讲义讲义1-1-概述概述STM32嵌入式系统课程内容嵌入式系统课程内容1、嵌入式系统概述、嵌入式系统概述2、Cotex-M3微处理器微处理器3、STM32微控制器基微控制器基本结构本结构4、STM32程序设计程序设计5、GPIO原理及应用原理及应用6、EXTI原理及应用原理及应用7、USART原理及应用原理及应用8、定时器原理及应用、定时器原理及应用9、DMA原理及应用原理及应用10、ADC原理及应用原理及应用11、C/OSII嵌入式操嵌入式操作系统基础作系统基础12、C/OSII内核机制内核机制13、嵌入式系统综合、嵌入式系统综合设计实例设计实例第第1章章嵌入式系统概述嵌
2、入式系统概述主要内容主要内容嵌入式系统简介嵌入式系统简介嵌入式微控制器嵌入式微控制器嵌入式操作系统嵌入式操作系统STM32嵌入式系统嵌入式系统的学习问题的学习问题1.1嵌入式系统简介嵌入式系统简介主要内容主要内容嵌入式系统定义嵌入式系统定义嵌入式系统组成嵌入式系统组成嵌入式系统特点嵌入式系统特点嵌入式系统应用嵌入式系统应用嵌入式系统分类嵌入式系统分类嵌入式系统发展嵌入式系统发展1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义随着计算机技术、网络技术和微电子技术的快速随着计算机技术、网络技术和微电子技术的快速发展，人们进入了后发展，人们进入了后PC时代，后时代，后PC时代是一个嵌时代是一个嵌入式系统（入式
3、系统（EmbeddedSystem）的网络时代，嵌）的网络时代，嵌入式技术将主宰后入式技术将主宰后PC时代。时代。“嵌入式系统嵌入式系统”实际上是实际上是“嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统”的简的简称。称。对对“嵌入式系统嵌入式系统”有各种不同的定义。有各种不同的定义。1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(2)一、嵌入式系统的定义一、嵌入式系统的定义从本质上来说，从本质上来说，嵌入式系统是：嵌入式系统是：“以应用为中心，以计算机技术为基础，以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，对功能、可靠性、成本、体软硬件可裁减，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的积、功耗有严格要求的专用
4、计算机系统专用计算机系统”。嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的、隐藏在某种设备中的、计算机软硬件集的、隐藏在某种设备中的、计算机软硬件集合体，没有固定的特征形状的计算机系统。合体，没有固定的特征形状的计算机系统。1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(3)嵌入式系统三要素：嵌入式系统三要素：嵌入、专用、计算机嵌入、专用、计算机嵌入性：嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境嵌入到对象体系中，有对象环境要求要求专用性：专用性：软、硬件按对象要求设计、裁减软、硬件按对象要求设计、裁减计算机：计算机：实现对象的智能化功能，是计算实现对象的智能化功能，是计算机机1.
5、1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(5)二、嵌入式系统的其它定义二、嵌入式系统的其它定义1、IEEE（国际电气和电子工程师协会）国际电气和电子工程师协会）的定义的定义嵌入式系统是嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的操作机器和设备的装置装置”（Devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。）。可以看出此定义是可以看出此定义是从应用上、功能上考虑从应用上、功能上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖
6、机电等附属装置。可以涵盖机电等附属装置。1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(6)2、中国微机学会的定义中国微机学会的定义嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统，可以分为芯片级、板卡级、系统级机系统，可以分为芯片级、板卡级、系统级三种类型。三种类型。芯片级嵌入的是含程序或算法的处理器；芯片级嵌入的是含程序或算法的处理器；板卡级嵌入的是系统中的某个核心模块板卡级嵌入的是系统中的某个核心模块板；板；系统级嵌入的是主计算机系统。系统级嵌入的是主计算机系统。1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(7)3、国内有学者认为、国内有学者认为将一套将一套计算机控制系统
7、计算机控制系统嵌入到具有某种完嵌入到具有某种完善的、特定功能的系统内（如各种机械设备）善的、特定功能的系统内（如各种机械设备），以实现对原有系统的计算机控制，这样的，以实现对原有系统的计算机控制，这样的计算机控制系统叫做嵌入式系统。计算机控制系统叫做嵌入式系统。它通常由特定的功能模块组成，它通常由特定的功能模块组成，主要由主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户应用软件等部分组成作系统、用户应用软件等部分组成。该定义把通用的该定义把通用的PC机也包括进了嵌入式机也包括进了嵌入式系统。系统。1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(8)二、单片
8、机和嵌入式系统二、单片机和嵌入式系统单片机属于嵌入式系统单片机属于嵌入式系统，但功能不够强、，但功能不够强、性能不够高，性能不够高，是一种不够完善的嵌入式系统是一种不够完善的嵌入式系统。把单片机归属于嵌入式系统，因此，嵌入把单片机归属于嵌入式系统，因此，嵌入式系统已经有几十年的历史了。式系统已经有几十年的历史了。单片机与嵌入式系统的区别单片机与嵌入式系统的区别，只有嵌入式，只有嵌入式系统的部分结构和部分功能：系统的部分结构和部分功能：单片机数据处理能力有限、处理速度有限，不单片机数据处理能力有限、处理速度有限，不能够用于所有的嵌入式系统能够用于所有的嵌入式系统单片机不使用操作系统单片机不使用操
9、作系统单片机无网络功能、无文件系统功能等单片机无网络功能、无文件系统功能等1.1.2嵌入式系统组成嵌入式系统组成粗略划分：粗略划分：嵌入式处理器嵌入式处理器外围设备外围设备嵌入式操作系统嵌入式操作系统(可选可选)嵌入式应用软件嵌入式应用软件稍细划分：稍细划分：嵌入式处理器嵌入式处理器外围设备外围设备驱动程序驱动程序嵌入式操作系统嵌入式操作系统应用接口应用接口嵌入式应用软件嵌入式应用软件1.1.2嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成(2)软软件件部部分分硬硬件件部部分分应用程序应用程序实时操作系统（实时操作系统（RTOS）输入输输入输出接口出接口处理器处理器/ARM核核MMU/CacheSOC/SO
10、PCUSBGPIOIISLCDUART和和IrDAADC/DACFPGA/CPLDDSP/浮点运算协处理器浮点运算协处理器DMA电源管理电源管理人机交互接口人机交互接口LCD/触摸屏、键盘、鼠标触摸屏、键盘、鼠标设备驱动程序、设备驱动程序、HAL、BSP文件系统文件系统/图形用户应用程序接口图形用户应用程序接口驱动层驱动层OS层层应用层应用层软软件件以太网以太网看门狗及复看门狗及复位电路位电路Timer/RTCCANFlashEEPROMSDRAMSRAM内内存存硬硬件件1.1.3嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点主要有以下几个方面的特点（特征）主要有以下几个方面的特点（特征）1、专用性强、专用
11、性强2、系统精简（功能单一）、系统精简（功能单一）3、操作系统可有可无，内核小、实时性强、操作系统可有可无，内核小、实时性强4、程序固化在存储器中、程序固化在存储器中5、可靠性高、可靠性高6、需要专门工具开发和环境、需要专门工具开发和环境7、与被嵌入设备有机结合，生命周期长、与被嵌入设备有机结合，生命周期长1.1.4嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用嵌入式系统应用及其广泛，只要是用电的设备，嵌入式系统应用及其广泛，只要是用电的设备，都可以有嵌入式系统，对于日常生活用品，甚至都可以有嵌入式系统，对于日常生活用品，甚至于不用电的设备也可能有嵌入式系统。于不用电的设备也可能有嵌入式系统。一、嵌入式技术
12、无处不在一、嵌入式技术无处不在办公设备：办公设备：复印机、传真机，复印机、传真机，PC机外围设备，机外围设备，键盘、鼠标、键盘、鼠标、U盘、显示器、盘、显示器、Modem、打印机、打印机、扫描仪等，含有数个甚至十数个嵌入式系统。扫描仪等，含有数个甚至十数个嵌入式系统。消费类产品：消费类产品：如如MP3、照相机、摄像机、照相机、摄像机、PDA、智能玩具，游戏机、学习机、网络家电、智能家智能玩具，游戏机、学习机、网络家电、智能家电、便携视频机、导航仪、车载视频音响、竞赛电、便携视频机、导航仪、车载视频音响、竞赛设备、主持人设备等设备、主持人设备等。1.1.4嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用消费电子
13、消费电子嵌入式系统嵌入式系统应用应用信息家电信息家电智能玩具智能玩具军事电子军事电子通信设备通信设备移动存贮移动存贮工控设备工控设备智能仪表智能仪表汽车电子汽车电子网络设备网络设备工工 业业军事国防军事国防电子商务电子商务网网 络络1.1.4嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用(3)嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域工业控制工业控制仪器仪表仪器仪表日常生活日常生活科学研究科学研究军事国防军事国防航空航天航空航天医疗卫生医疗卫生文化教育文化教育广播电视广播电视电信电信网络网络交通运输交通运输水利水利电力电力农业农业气象气象等等1.1.4嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用(3)当前我国的主要应用领
14、域当前我国的主要应用领域客户分布：客户分布：主要在电信、医疗、汽车、主要在电信、医疗、汽车、安全、工业控制和消费类等行业。安全、工业控制和消费类等行业。产品分布：产品分布：主要在消费类电子、通信、主要在消费类电子、通信、医疗、安全等行业。医疗、安全等行业。其中在消费类电其中在消费类电子领域占最大的市场份额。子领域占最大的市场份额。发展重点：发展重点：移动多媒体、数字娱乐、移动多媒体、数字娱乐、手机终端、汽车电子、医疗产品等，成手机终端、汽车电子、医疗产品等，成为嵌入式系统应用市场的发展重点。为嵌入式系统应用市场的发展重点。 计算机应用领域的划分计算机应用领域的划分桌面通用型桌面通用型高端服务型
15、高端服务型小小型型专专用用型型嵌入式嵌入式InternetInternet应用应用后后PC时代产品的蓬勃发展时代产品的蓬勃发展1.1.4嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用(5)嵌入式技术的应用手机嵌入式技术的应用手机韩国电信手机韩国电信手机/电视遥电视遥控器二合一产品控器二合一产品SonyEricsson超小型手机电超小型手机电脑手机放在底座上成为电脑脑手机放在底座上成为电脑Nokia手机户外音响手机户外音响内置内置DVB-H移动电视手机移动电视手机p普通手机普通手机p智能手机智能手机与与PDA结合结合p智能家居智能家居p智能家电智能家电Roto-Rooter公司马桶公司马桶组合笔记本组合笔记本
16、/ipod/冰冰箱箱/Xbox360/健身健身高科技的捕鼠器高科技的捕鼠器遮断红外线光束掉下笼子遮断红外线光束掉下笼子DangerBomb闹钟闹钟不起床就爆炸啰不起床就爆炸啰配备电子食谱配备电子食谱的锅铲的锅铲coo.boo智能型垃智能型垃圾桶圾桶i.Master浙江大学智能割草机浙江大学智能割草机浙江大学显示营浙江大学显示营养智能果汁机养智能果汁机嵌入式技术的应用智能家居嵌入式技术的应用智能家居嵌入式技术的应用嵌入式技术的应用PDAp个人信息助理个人信息助理p掌上电脑掌上电脑PDA手机手机+GPS导航导航DopodU1000，且支持，且支持SkyPEMap-Star的的GPS定位设备定位设备
17、华硕华硕GPS导航器导航器GPS导航器导航器Nokia6110四频四频HSDPA/GPS导航器导航器嵌入式技术的应用嵌入式技术的应用PMPiLuv可即时将视频录制到可即时将视频录制到iPod/闪存卡上，与以前技术相反闪存卡上，与以前技术相反Sony家用影音综合设备家用影音综合设备XtremeMac开发的开发的iPod音箱音箱IPEVO支持支持Skype电话电话Nike的的iPod帽帽MeizuM8IpodnanoArchos带带Wifi的的704pPortableMediaPlayer(便携式媒体播放器便携式媒体播放器)p录音笔录音笔pFLY数字笔数字笔能能“看懂看懂”在专用纸上所写的内容在专
18、用纸上所写的内容能能“阅读阅读”写作和纠正语法错误写作和纠正语法错误完成简单的算术运算完成简单的算术运算将英文互相翻译成西班牙文等将英文互相翻译成西班牙文等pGenius数字便笺数字便笺存储存储100页便笺页便笺2000LPI分辨率分辨率32MB板载内存板载内存可通过可通过USB连接电脑连接电脑笔迹识别软件笔迹识别软件pPolymerVision手机书手机书嵌入式技术的应用办公用品嵌入式技术的应用办公用品嵌入式技术的应用手表嵌入式技术的应用手表pMartinFrey手表手表日程表、和手机联动日程表、和手机联动获取网络连接和获取网络连接和GPS定位信息定位信息p手表手机：手表手机：M3001英寸
19、的显示屏、英寸的显示屏、USB接口接口可播放音乐、支持蓝牙可播放音乐、支持蓝牙pNike的的Speed+手表手表结合结合iPod和运动计测和运动计测p韩国防性罪犯的电子手镯韩国防性罪犯的电子手镯可追踪罪犯的定位和坐标可追踪罪犯的定位和坐标p爱国者视频爱国者视频MP4手表手表嵌入式技术的应用运动玩具游戏嵌入式技术的应用运动玩具游戏pGTX公司定位的运动跑鞋公司定位的运动跑鞋内置的内置的GPS接收器和可充电电池接收器和可充电电池p遥控蜻蜓遥控蜻蜓p次世代三大主流次世代三大主流三款主机三款主机Xbox360，WII，PS3GameCubeXboX360PS3Wii,手柄手柄,手套手套,枪枪嵌入式技术
20、的应用摄像器材嵌入式技术的应用摄像器材p数码相机数码相机pDV嵌入式技术的应用多媒体终端嵌入式技术的应用多媒体终端pIP电话电话p视频会议视频会议p可视电话可视电话视频电话视频电话语音识别电话语音识别电话网络视频电话网络视频电话IP电话电话嵌入式技术的应用家庭音响嵌入式技术的应用家庭音响p引入计算机技术的音响引入计算机技术的音响配备配备B&O与与Core2Duo的的P.Guerra家庭影院家庭影院SonosZP80无线音响无线音响LGHDDVD/蓝光播放器蓝光播放器Motorola支持支持M卡的卡的HDDVR录像机录像机iPhone嵌入式技术的应用电视嵌入式技术的应用电视p高清电视高清电视p数
21、字电视数字电视p立体显示技术立体显示技术LG内置数字录像机的内置数字录像机的LCDTV能输出能输出1080p高画质高画质影像的影像的iPodDock数字电视机顶盒数字电视机顶盒投影机，家庭影院、教学投影机，家庭影院、教学嵌入式技术的应用通讯设备嵌入式技术的应用通讯设备p有计算机能力的各种通讯设备有计算机能力的各种通讯设备p路由器路由器/交换机交换机/防火墙等防火墙等Buffalo路由器路由器/USB网卡套装网卡套装VPN产品产品千兆网关防火墙千兆网关防火墙 嵌入式技术的应用仪器仪表嵌入式技术的应用仪器仪表pDCG(动态心电图仪动态心电图仪)p便携式多参数监护仪便携式多参数监护仪p中医指套传感器
22、脉象虚拟仪器中医指套传感器脉象虚拟仪器p推拿手法测试仪推拿手法测试仪p电动机故障状态监测保护系统电动机故障状态监测保护系统监监控控仪仪手手持持仪仪嵌入式技术的应用交通相关嵌入式技术的应用交通相关p汽车电子汽车电子处理器个数可达三位数处理器个数可达三位数车载：娱乐、定位、导航车载：娱乐、定位、导航车控：车控：ABS(防抱死系统防抱死系统)、EBD(制动力分配控制制动力分配控制)等等p其他其他中国版月球车中国版月球车汽车立体声音汽车立体声音响响HDRadio扩展包扩展包改装遮阳板改装遮阳板DVD/TV/MP3嵌入式技术的应用新兴硬件嵌入式技术的应用新兴硬件GPS/蓝牙双拼模块芯片蓝牙双拼模块芯片龙
23、芯龙芯2号增强型处理器芯片号增强型处理器芯片Intel进入进入二十倍数二十倍数时代，五时代，五年后给我年后给我们八十核们八十核心处理器心处理器服用的服用的RFID芯片芯片IntelTolapai计划要把南北桥、存储控制器计划要把南北桥、存储控制器做在做在CPU芯片中芯片中汽车电子：汽车电子：18个嵌入式控制模块、个嵌入式控制模块、CAN总线网络总线网络 军事国防领域军事国防领域作战指挥系统：夜视扫描、作战指挥系统：夜视扫描、全球定位、指挥通信全球定位、指挥通信航天领域航天领域火星探路者火星探路者-基于基于VXworksVXworks1.1.4嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用(6)二、从芯片和产
24、品市场来看嵌入式二、从芯片和产品市场来看嵌入式系统的应用系统的应用用于嵌入式系统设计与制造的用于嵌入式系统设计与制造的CPU，每年，每年大概有大概有10-20亿片。亿片。据统计，每年只有据统计，每年只有2%左右的计算机芯片左右的计算机芯片用在台式用在台式PC或便携式电脑上的，而或便携式电脑上的，而98%的的CPU或微控制器用在了嵌入式系统上。或微控制器用在了嵌入式系统上。每年大约有每年大约有1万个新的嵌入式系统产品投万个新的嵌入式系统产品投入生产，而且越来越多的系统需要复杂的嵌入生产，而且越来越多的系统需要复杂的嵌入式操作系统。入式操作系统。1.1.5嵌入式系统分类嵌入式系统分类按表观形式（硬
25、件范畴）按表观形式（硬件范畴）芯片级嵌入芯片级嵌入(含程序和算法的处理器、单片机含程序和算法的处理器、单片机)模块级嵌入（系统中的某个核心模块）模块级嵌入（系统中的某个核心模块）系统级嵌入（系统中的电路板）系统级嵌入（系统中的电路板）按实时性要求（软件范畴）按实时性要求（软件范畴）非实时系统（非实时系统（如如PDA等等）软实时系统（软实时系统（消费类产品如消费类产品如MP3、MP4等等）硬实时系统（硬实时系统（导引头等工业和军工系统导引头等工业和军工系统）嵌入式处理器分类嵌入式处理器分类按存储器结构分按存储器结构分（数据存储器、程序存储器）（数据存储器、程序存储器）普林斯顿结构（冯普林斯顿结构
26、（冯.诺依曼结构）：诺依曼结构）：同一空间同一空间哈佛结构：哈佛结构：两个空间（两套总线）两个空间（两套总线）按处理器结构分按处理器结构分CISC、RISC：复杂、精简指令处理器：复杂、精简指令处理器按处理器功能分按处理器功能分MPU：如：如MCS-51、ARM、Intel、DSP等系列等系列MCU：如：如MCS-51、ARM、MIPS系列系列SOC、SOPC：片上系统、可编程片上系统：片上系统、可编程片上系统PLD/FPGA+IP+EDA-SOC/SOPC1.1.6嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展可以分为单片微机嵌入式系统的发展可以分为单片微机SCM、微控制器微控制器MCU、
27、SOC/SOPC三个阶段。三个阶段。嵌入式系统的诞生嵌入式系统的诞生由于单片机是伴随着微机诞生的，单片机属于由于单片机是伴随着微机诞生的，单片机属于嵌入式系统，因此嵌入式系统是伴随着微机诞生嵌入式系统，因此嵌入式系统是伴随着微机诞生的。的。1971年年Intel公司首先开发出了第一片公司首先开发出了第一片4位微处位微处理器理器4004，主要用于家用电器、计算器、高级玩，主要用于家用电器、计算器、高级玩具中。具中。4004的问世标志着嵌入式系统的诞生。的问世标志着嵌入式系统的诞生。1.1.6嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展(2)1、SCM阶段阶段即单片微机即单片微机(SingleChipMicr
28、ocomputer)、单片机阶段、单片机阶段主要标志：主要标志：是将微机的几部分集成在一个芯是将微机的几部分集成在一个芯片中片中代表机型：代表机型：主要有主要有Intel的的MCS-48、MCS-51、MCS-96/98等。等。1.1.6嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展(3)2、MCU阶段阶段即微控制器（即微控制器（MicroControllerUnit）阶段）阶段主要标志：主要标志：除了将微机的几部分集成在一个芯片除了将微机的几部分集成在一个芯片中外，把控制所常用到的电路也集成到芯片中，如中外，把控制所常用到的电路也集成到芯片中，如A/D、D/A、RTC、PWM、USB、Watchdog等。
29、等。Philips公司起着重要作用。公司起着重要作用。代表机型：代表机型：主要有中国深圳宏晶公司的主要有中国深圳宏晶公司的STC89LE52AD、STC12C5A60S2，Philips的的LPC935、SILICONLABS公司的公司的C8051Fxxx等等1.1.6嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展(4)3、SOC/SOPCSOC即片上系统即片上系统（SystemOnChip）、）、SOPC即可编程片上系统即可编程片上系统(SystemOnProgrammableChip)，在芯片上集成一个完整的专用计算机系统，在芯片上集成一个完整的专用计算机系统，单片系统单片系统。主要标志：主要标志：IC
30、设计技术发展和设计技术发展和IP（IntellectualProperty知识产权）软内核、知识产权）软内核、SIP（SiliconIP）软）软内核的出现，产生了内核的出现，产生了SOC；EDA(ElectronicDesignAutomatic)工具工具（如（如VHDL）的发展，使外）的发展，使外围电路简化在一个芯片上。围电路简化在一个芯片上。IP软内核代表：软内核代表：ARM系列处理器系列处理器ARM7、ARM9、Cortex-M3等以等以IP软内核转让。软内核转让。1.1.6嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展(6)二、嵌入式系统的发展方向二、嵌入式系统的发展方向根据应用的要求，根据应用的要
31、求，沿着沿着高速度、网络化、高可靠、高速度、网络化、高可靠、小体积、低功耗、低成本小体积、低功耗、低成本方向发展。方向发展。广泛应用广泛应用在生活方面、工作方面，以及所有领域，在生活方面、工作方面，以及所有领域，随着随着物联网物联网的发展应用，嵌入式系统的应用，的发展应用，嵌入式系统的应用，进入了爆炸式发展的阶段，正在改变着人们进入了爆炸式发展的阶段，正在改变着人们的生活和各种活动。的生活和各种活动。1.2嵌入式微控制器嵌入式微控制器本节内容本节内容嵌入式微控制器概述嵌入式微控制器概述ARM系列微处理器系列微处理器ARM系列微控制器系列微控制器STM32微控制器微控制器1.2.1嵌入式微控制器
32、概述嵌入式微控制器概述嵌入式微控制器嵌入式微控制器就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一块就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一块芯片中，芯片内部集成芯片中，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总、总线、总线逻辑、定时线、总线逻辑、定时/计数器、计数器、Watchdog、I/O、串、串行口、行口、A/D等各种必要功能和外设。等各种必要功能和外设。流行的嵌入式微控制器流行的嵌入式微控制器MCS-51系列：系列：STC系列、系列、PHILIPS系列系列ARM各系列：各系列：ARM7系列系列ARM9系列、系列、STM32系列系列MIPS系列（系列（32、64位）、位）、PowerPC系列系列等等
33、1.2.2.1ARM公司简介公司简介ARM是是AdvanceRISCMachine的缩写的缩写。ARM的的4种含义：种含义：ARM公司、公司、ARM微处理器或微处理器或IPCoreARM技术技术（处理器架构，类似的有（处理器架构，类似的有x86、MIPS、PowerPC架构）架构）ARM内核的微控制器内核的微控制器ARM处理器在嵌入式领域占绝对优势：处理器在嵌入式领域占绝对优势：占占手机手机处理器处理器90%的市场份额，的市场份额，平板电脑处理器平板电脑处理器80%的市的市场份额，场份额，上网本处理器上网本处理器30%的市场份额。的市场份额。ARM通过授权只获取较少的收益。通过授权只获取较少的
34、收益。2009年，共年，共有约有约39亿片基于亿片基于ARM架构的芯片应用，而架构的芯片应用，而ARM的的销售额却只有销售额却只有4.89亿美元，每片约亿美元，每片约12.5美分。美分。 1.2.2.1ARM公司简介公司简介ARM公司于公司于1991年年11月在英国剑桥成立月在英国剑桥成立，前身，前身为为Acorn计算机公司。计算机公司。ARM公司是全球领先的公司是全球领先的16/32位嵌入式位嵌入式RISC微处微处理器解决方案供应商。理器解决方案供应商。ARM公司是知识产权公司是知识产权IP（IntellectualProperty）公司公司，本身不生产芯片，只转让设计许可。，本身不生产芯片
35、，只转让设计许可。目前，全世界有几十家著名的半导体公司都使用目前，全世界有几十家著名的半导体公司都使用ARM公司的授权，包括公司的授权，包括Intel、IBM、ATMEL等。等。中国也有不少公司得到授权，如中兴、华为等，中国也有不少公司得到授权，如中兴、华为等，生产生产ARM微控制器。微控制器。ARM公司已成为移动通信、手持设备、多媒体公司已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的数字消费嵌入式解决方案的RISC标准。标准。1.2.2.2ARM系列微处理器系列微处理器体系结构体系结构ARM微处理器核微处理器核ARMv3ARM6，ARM600，ARM610，ARM7DI，ARM71
36、0ARMv4T ARM7TDMI,ARM710T,ARM720TARM740TARMv4StrongARM，ARM8，ARM810ARMv4T ARM9TDMI，ARM920T，ARM940TARMv5TEARM9E-S，ARM10TDMI，ARM1020E(E:DSP)ARMv5TEJ ARM925EJ，ARM1022EJ(J:Java加速加速)ARMv6ARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S，ARM11JZF-SARMv7A款式，高端、复杂运算应用款式，高端、复杂运算应用，接近接近PC，手机手机、平板平板R款式（款式（RealTimeContr
37、oller），高端实时控制），高端实时控制M款式（款式（MicroController），低端控制，类单片机），低端控制，类单片机ARMv8Cortex-A50系列，系列，64位处理器位处理器ARM处理器的主要特征处理器的主要特征采用采用RISC体系结构体系结构指令长度固定（指令长度固定（32/16位）位）流水线操作，流水线操作，1个时钟可执行个时钟可执行1条指令条指令每条指令均可按条件执行每条指令均可按条件执行Load/Store型指令，具有多寄存器的型指令，具有多寄存器的Load/Store指令，多数操作数在寄存器中指令，多数操作数在寄存器中可通过协处理器扩展指令可通过协处理器扩展指令有高
38、密度编码的有高密度编码的Thumb(16位位)指令集指令集ARM7系列：系列：S3C44B0、LPC2400ARM9系列：系列：S3C2410、LPC3000ARM10系列、系列、ARM11系列系列Cortex系列系列Cortex-A7、A7、A10、A50Cortex-RCortex-M0、M1、M3、M41.2.3ARM系列微控制器系列微控制器1.2.4.1意法半导体公司简介意法半导体公司简介意法半导体意法半导体（STMicroelectronics)是全球最大是全球最大的半导体公司之一的半导体公司之一世界第一大世界第一大专用模拟芯片和电源转换芯片制造商专用模拟芯片和电源转换芯片制造商世界
39、第一大世界第一大工业半导体和机顶盒芯片供应商工业半导体和机顶盒芯片供应商在分立器件、手机相机模块和车用集成电路领域在分立器件、手机相机模块和车用集成电路领域居世界前列。居世界前列。ST公司所开发的公司所开发的Cortex-Mx系列微控制器非常成系列微控制器非常成功。功。1987年年6月由意大利的月由意大利的SocietGeneraleSemiconduttori(SGS)Microelettronica与法国汤姆逊与法国汤姆逊(Thomson)公司的半导体分部公司的半导体分部ThomsonSemiconducteurs两家半导体公司合并而成，该公司自两家半导体公司合并而成，该公司自1998年年
40、5月汤月汤姆逊撤股后由姆逊撤股后由SGS-THOMSON更名为意法半导体更名为意法半导体(STMicroelectronics)1.2.4STM32微控制器简介微控制器简介从从2007年年6月开始，陆续推出了月开始，陆续推出了CM0、CM3、CM4三个系列的微控制器。三个系列的微控制器。STM32有完整的开发支持环境：有完整的开发支持环境：提高标准软件库、提高标准软件库、评估板、开发套件，以及第三方的工具和软件。评估板、开发套件，以及第三方的工具和软件。STM32F系列主要作为低端系列主要作为低端8/16位单片机的升级位单片机的升级换代产品。换代产品。STM32F系列广泛地应用于：系列广泛地应
41、用于：需要低功耗、高速需要低功耗、高速度、简单图形及语音处理、控制功能强大、小型操作度、简单图形及语音处理、控制功能强大、小型操作系统等产品中。系统等产品中。1.2.4STM32微控制器简介微控制器简介STM32F1xx有有6个系列：个系列：STM32F100系列：超值型，系列：超值型，24MHzSTM32F101系列：基本型，系列：基本型，36MHzSTM32F102系列：系列：USB基本型，基本型，48MHzSTM32F103系列：增强型，系列：增强型，72MHzSTM32F105/107系列：互联型，系列：互联型，72MHzSTM32L系列：超低功耗型，系列：超低功耗型，72MHz电压范
42、围：电压范围：2.0到到3.6VI/O电压容限：为电压容限：为5VSTM32F103系列：系列：引脚数目：引脚数目：36、48、64、100、144Flash：16、32、64、128、256、512KBRAM：6KB,10KB,20KB,32KB,64KB1.2.4.2STM32F1xx系列系列ARM32位位CM3微控制器微控制器,72MHz,512kBFlash,64kBSRAMSRAM,PSRAM,NOR-NANDFlash控制器控制器内部内部RC8MHz和和32kHz时钟时钟,PLL,RTCNVIC中断控制器中断控制器,240个外中断个外中断电源管理电源管理,JTAG、SWD调试口调试
43、口8个个16位位Timers，Capture,CompareandPWM2个个16位位WatchdogTimers,SysTickTimer3个个SPI/I2S,2个个I2C,5个个USART,2.0USB2.0CAN,3个个12位位16通道通道A/D,2个个12位位D/ASDIO,7个个FastI/OPorts，2个个DMA、12个通道个通道STM32F103ZET6微控制器资源微控制器资源1.2.4.3STM32F2xx系列系列2010.11，ST推出推出STM32F2系列，内核为系列，内核为Cortex-M3。与与STM32F1xx比较的主要特点：比较的主要特点：主频更高，为主频更高，为
44、120MHz存储器容量更大，存储器容量更大，Flash为为1MKB，SRAM为为132KB功耗更低功耗更低增加了对视频影像、设备互联、安全加密、音频增加了对视频影像、设备互联、安全加密、音频及控制的支持及控制的支持1.4STM32微控制器简介微控制器简介1.2.4.4STM32F4xx系列系列2011年年ST推出推出STM32F4系列微控制器，系列微控制器，内核为内核为Cortex-M4。与与STM32F2系列比较的主要特点：系列比较的主要特点：较强的数字处理能力，较强的数字处理能力，具有浮点单元、具有浮点单元、DSP指令指令支持数据并行传输，支持数据并行传输，7重重AHB总线总线数据传输速率
45、极快，数据传输速率极快，多通道多通道DMA控制器控制器主频更高，主频更高，为为168MHzSRAM容量更大容量更大，为，为192KB主要用于高端电动机控制、医疗设备、安全系统主要用于高端电动机控制、医疗设备、安全系统等等1.4STM32微控制器简介微控制器简介操作系统是计算机中最基本的软件操作系统是计算机中最基本的软件操作系统的作用：操作系统的作用：控制管理计算机的全部软、硬件资源，合控制管理计算机的全部软、硬件资源，合理组织计算机内部各部件协调工作，为用户提供理组织计算机内部各部件协调工作，为用户提供操作和编程界面。操作和编程界面。操作系统的功能：操作系统的功能：存储管理、处理器管理存储管理
46、、处理器管理 、信息管理、设备、信息管理、设备管理、作业管理。管理、作业管理。1.3嵌入式操作系统嵌入式操作系统C/OS-II：教学免费的、面向中小型嵌入式系教学免费的、面向中小型嵌入式系统应用。实时、小（几统应用。实时、小（几KB）、多任务、可靠。）、多任务、可靠。Vxworks：美国美国WindRiver（风河）公司于（风河）公司于1983年开发，具有可靠、实时、可裁减特性。主要用年开发，具有可靠、实时、可裁减特性。主要用于网络设备（交换机、路由器）、通信等。归于网络设备（交换机、路由器）、通信等。归intelWinCE：它是微软针对个人电脑以外的电脑产它是微软针对个人电脑以外的电脑产品所
47、研发的嵌入式操作系统，而品所研发的嵌入式操作系统，而CE则为则为CustomerEmbedded的缩写。的缩写。Linux/CLinux：免费、源码开放的操作系统，免费、源码开放的操作系统，clinux面向没有面向没有MMU的硬件平台。的硬件平台。PalmOS：Palm公司产品，在公司产品，在PDA、掌上电脑、掌上电脑市场占据很大份额，具有开放的操作系统应用程市场占据很大份额，具有开放的操作系统应用程序接口序接口(API)，可让用户灵活方便地定制操作系统，可让用户灵活方便地定制操作系统1.4嵌入式系统的学习方法嵌入式系统的学习方法1、理解、理解STM32微处理器、片内外设的结构，理微处理器、片
48、内外设的结构，理解工作原理，了解寄存器的功能。解工作原理，了解寄存器的功能。2、会使用程序开发工具、会使用程序开发工具Vision4，组织应用程，组织应用程序结构、设置环境、编写程序。序结构、设置环境、编写程序。3、掌握用库函数编程的方法，能够对常用的外、掌握用库函数编程的方法，能够对常用的外设编写应用程序。设编写应用程序。4、会使用实验开发板进行编程、下载、实验。、会使用实验开发板进行编程、下载、实验。5、掌握、掌握LCD显示西文、汉字的编程方法，掌握显示西文、汉字的编程方法，掌握简单图形、曲线的绘制编程方法。简单图形、曲线的绘制编程方法。6、会使用基本的参考资料：、会使用基本的参考资料：C
49、ortex-M3内核资内核资料、料、STM32F10x资料、库函数资料。资料、库函数资料。第第1次到此次到此嵌入式系统嵌入式系统STM32参考资料参考资料Cortex-M3内核资料内核资料STM32F10x资料资料STM32F10x库函数库函数(v3.5)STM32固件库固件库(v3.5)函数说明函数说明Vision4.x开发软件开发软件习习 题题1.什么是嵌入式系统？什么是嵌入式系统？2.嵌入式系统有哪些部分组成？嵌入式系统有哪些部分组成？3.嵌入式系统有哪些特点？嵌入式系统有哪些特点？4.以硬件方式对嵌入式系统分为哪些类型？以硬件方式对嵌入式系统分为哪些类型？5.什么是什么是SCM、MPU、MCU、SOC和和SOPC？什么是？什么是CISC、RISC？什么是？什么是ARM？6.Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4分别分别属于哪种架构？各有哪些特点？属于哪种架构？各有哪些特点？7.STM32F10x主要有哪几个系列的微控制主要有哪几个系列的微控制器？器？请看下一章！结束结束
