STM32F1与STM32CubeIDE快速入门-STM32F1微控制器概述

STM32微控制器概述

1、STM32F103VE简单介绍

STM32 系列微控制器是 32 位微控制器中最受欢迎的之一。 STMicroelectronics 为 STM32 部件提供多个产品线。 有低功耗、主流、高性能的产品线。 以及更多特定于应用程序的各种零件，使您能够为您的项目选择合适的零件。

有用于加密应用的低成本全速 USB 解决方案、CAN、LIN、以太网、DCMI（数码相机接口）和 CryptoEngine，以及更强大的外围设备。 数字和模拟，例如 ADC、DAC、运算放大器、比较器等。
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本次使用的STM32微控制器为STM32F103VE。STM32F103VE是一个32位高密性能微控制器单元, 有着3个12位模数转换器和4个通用16位计时器, 外加两个PWM计时器, 另外有着标准和先进的通讯接口, 高达两个IC, 3个SPI和2个IS,1个SDIO, 5个USART, 1个USB和1个CAN。它融合了高性能的ARM Cortex-M3 32-位 RISC 内核, 运行频率72MHz, 高速内嵌存储器和一个宽范围的强化输入输出外设, 连接至两个APB总线。此100引脚通用微控制器单元(MCU)具有512kB闪存。

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2、STM32微控器的一些基本概念

内置Flash存储器：用于储存程序和数据。

内置SRAM：支持CPU以0等待周期访问（读/写）。

嵌套向量式中断控制器(NVIC):STM32F103xx增强型内置嵌套的向量式中断控制器，能够处理多达43个可屏蔽中断通道（不包括16个Coretex-M3的中断线）和16个优先级。其特点如下：

  • 紧耦合的NVIC能够到达低延迟的中断响应处理
  • 中断向量入口地址直接进入核心
  • 紧耦合的NVIC接口
  • 允许中断的早期处理
  • 处理晚到的较高优先级中断
  • 支持中断尾部链接功能
  • 自动保存处理器状态
  • 中断返回时自动恢复，无需额外指令开销

NVIC以最小的中断延迟提供灵活的中断管理功能。

外部中断/事件控制器(EXTI):外部中断/事件控制器包含19个边沿检测器，用于产生中断/事件请求。每个中断线都可以独立地配置它的触发事件（上升沿或下降沿或双边沿），能够单独地被屏蔽；有一个挂起寄存器维持所有中断请求的状态。EXTI可以检测到脉冲宽度小于内部APB2的时钟周期。多达80个通用I/O连接到16个外部中断线。

时钟和启动：系统时钟的选择是在启动时进行，复位时内部8MHz的RC振荡器被选为默认的CPU时钟，随后可以选择外部的、具有失效监控的4~16MHz时钟；当外部时钟失效时，它将被隔离，同时会产生相应的中断。同样，在需要时可以采取对PLL时钟完全的中断管理，比如当一个外部振荡器失效时。具有多个预分频器用于配置AHB的频率、高速APB(APB2)和低速APB(APB1)区域。AHB和高速APB的最高频率是72MHz，低速APB的最高频率为36MHz。

自举(启动)模式：在启动时，自举管脚被用于选择三种自举模式中的一种：

  • 从用户闪存(Flash)中自举(启动)
  • 从系统存储器中自举(启动)
  • 从SRAM中自举(启动)

自举加载器存放于系统存储器，可以通过USART1对闪存进行重新编程。

低功耗模式：STM32F103xx增强型支持三种低功耗模式，可以在要求低功耗、短启动时间和多种唤醒事件之间达到最佳平衡。

  • 睡眠模式：只有CPU停止，所有外设处于工作状态并可在发生中断/事件时唤醒CPU
  • 停机模式：在保持SRAM和寄存器内容不丢失的情况下，停机模式可以达到最低的电能消耗。在此模式下，停止所有内部1.8V部分的供电，PLL、HSI和HSE的RC振荡器被关闭，调压器可以被置于普通模式或低功耗模式。可以通过任一配置成EXTI信号把微控制器从停机模式中唤醒，EXTI信号可以是16个外部I/O口之一、PVD的输出、RTC闹钟或USB的唤醒信号。
  • 待机模式：在此模式下，可达到最低的电能消耗。内部的电压调压器被关闭，因此所有内部的1.8V部分的供电被切断；PLL、HSI和HSE的RC振荡器也被关闭；进行待机模式后，SRAM和寄存器的内容将消失，但后备寄存器的内容仍然保留，待机电路仍工作。从待机模式退出的条件是：NRST上的外部复位信号，IWDG复位、WKUP管脚的一个上升沿边沿或RTC的闹钟到时。

DMA：7路通用DMA可以管理储存到储存器，设备到储存器和储存到设备的数据传输；DMA控制器支持环形缓冲区的管理，避免了控制器传输到达缓冲区的结尾时所生产的中断。每个通道都有专门的硬件DMA请求逻辑，同时可以由软件触发每个通道；传输的长度、传输的源地址和目标地址都可以通过软件单独设置。

RTC(实时时钟)和后备寄存器：RTC和后备寄存器通过一个开关供电，在Vdd有效时该开关选择VDD供电，否则由Vbat管脚供电。后备寄存器(10个16位的寄存器)可以用于在Vdd消失时保存数据。实时时钟具有一组连续运行的计数器，可以通过适当的软件提供日历时钟功能，还具有闹钟中断和阶段性中断功能。RTC的驱动时钟可以是一个使用外部晶体的32.768kHz的振荡器，内部低功耗RC振荡器或高速的外部时间经过128分频。内部低功耗RC振荡器的典型频率为32kHz。为补偿天然晶体的偏差，RTC的校准是通过输出一个512Hz的信号进行。RTC具有一个32位的可编程计数器，使用时，它将生产一个1秒长的时间基准。

独立的看门狗：独立的看门狗是基于一个12位的递减计数器和一个8位的预分频器，它由一个独立的32kHz的内部RC振荡器提供时钟，因为这个RC振荡器独立于主时钟，所以它可以行于停机和待机模式。它可以被当成看门狗用于在发问题时复位整个系统，或作为一个自由定时器为应用程序提供超时管理。通过选择字节可以配置成是软件看门狗或硬件看门狗。在调式模式中，计数器可以被冻结。

窗口看门狗：窗口看门狗内有一个7位递减计数器，并可以设置成自动运行。它可以被当成看门狗用于发生错误时，重置整个系统。它由主时钟驱动，具有早期 预警中断功能；在调试模式下，计算器可以被冻结。

系统时基定时器：这个定时器是专用于操作器，也可当成一个标准的递减计数器。它具有如下特性：

  • 24位递减计数器
  • 重加载功能
  • 当计数器为0时能生产一个可屏蔽中断
  • 可编程时钟源

**通用定时器(TIMx)**：STM32F103增强型系列产品中内置了多达3个同步的标准定时器。每个定时器都有一个16位的自动加载递加/递减计数器、一个16位的预分频器和4个独立的通道，每个通道都可用于输入捕获、输出比较、PWM和单脉冲模式输出，在最大的封装配置中可提供最多12个输入捕获、输出比较或PWM通道。它们还能通过定时器链接功能与高级控制定时器共同工作，提供同步或事件链接功能。在调试模式下，计数器可以被冻结。任一标准定时器都能用于产生PWM输出。每个定时器都有独立的DMA请求机制。

**高级控制定时器(TIM1)**：高级控制定时器(TIM1)可以被看成是一个分配到6个通道的三相PWM发生产器，它还可以被当成一个完整的通用定时器。四个独立的通道可以用于：

  • 输入捕获
  • 输出比较
  • 产生PWM(边缘或中心对齐模式)
  • 单脉冲输出
  • 反相PWM输出，具程序可控的死区插入功能

配置16位标准定时器时，它与TIMx定时器具有相同的功能，配置为16位PWM发生器时，它具有全调制功能(0~100%)。在配置模式下，计数器可以被冻结。很多功能都与标准的TIM定时器相同，内部结构也相同，因此高级控制定时器可以通过定时器链接功能与TIM定时器协同操作，提供同步或事件链接功能。

I2C总线：多达2个I2C总线接口，能够工作于多主和从模式，支持标准和快速模式。支持双从地址寻址(只有7位)和主模式下的7/10位寻址。内置了硬件CRC发生产器/校验器。支持使用DMA操作并支持SM总线2.0版/PM总线。

**通用同步/异步接受发送器(USART)**：其中一个USART接口通信速率可达4.5兆位/秒，其他USART接口通信速率可达2.25兆位/秒。接口具有硬件的CTS和RTS信号管理、支持IrDA的SIR ENDEC、与ISO7816兼容并具有LIN主/从功能。支持使用DMA操作。

**串行外设接口(SPI)**：多达2个SPI接口，在从或主模式下，全双工或半双工的通信速率可达18兆位/秒。3位预分频器可产生8种主模式频率，可配置成每帧8位或16位。硬件的CRC产生/校验支持基本的SD卡和MMC模式。支持通过使用DMA操作。

**控制器区域网络(CAN)**：CAN接口兼容规范2.0A和2.0B(主动)，位速率达1兆位/秒。它可以接收和发送11位标识符的标准帧，也接收和发送29位标识符的扩展帧。具有2个接收FIFOs，3级14个可调节的滤波器。

**通用串行总线(USB)**：STM32F103xx增强型系列产品内嵌USB设备控制器，遵循全速USB设备(12兆位/秒)标准，端点可由软件配置，具有待机/恢复功能。USB专用的48MHz时钟由内部主PLL直接产生。

**通用输入输出接口(GPIO)**：每个GPIO管脚都可以由软件配置成输出（推拉或开路）、输入（带或不带卡拉或下拉）或其他功能口。多数GPIO管脚都与数字或模拟的外设共用。所有的GPIO管脚都有大电流通过能力。在需要的情况下，I/O管脚的外设功能可以通过一个特定的操作锁定，以避免意外的写入I/O寄存器。在APB2上的I/O引脚可达18MHz的翻转速度。

**ADC(模拟/数字转换器)**：STM32F103xx增强型产品内嵌2个12位的模拟/数字转换器(ADC)，每个ADC有多达16个外部通道，可以实现单次或扫描转换。在扫描模式下，转换在选定的一组模拟输入上自动进行。ADC接口上额外的逻辑功能允许 ：

  • 同时采样和保持
  • 交叉采样和保持
  • 单次采样

ADC运行通过DMA操作。模拟看门狗功能允许非常精准地监视一路、多路或所有选中的通道，当被监视的信号超出预置的阈值时，将产生中断。由标准定时器(TIMx)和高级控制定时器(TIM1)生产的事件，可以分别内部联到ADC的开始触发、外部触发和DMA触发，以使应用程序能够同步AD转换和时钟。

温度传感器：温度传感器产生一个随温度线性变化的电压，转换范围在2V < VDDA < 3.6V之间。温度传感器在内部被连接到ADC12_INT16的输入通道上，用于将传感器的输出转换到数字数值。

**串行JTAG调式口(SWJ-DP)**：内嵌ARM的SWJ-DP接口和JTAG接口，JTAG的TMS和TCK信号分别与SWDIO和SWCLK共用管脚，TMS脚上的一个特殊信号序列用于在JTAG-DP和SWJ-DP间切换。

3、参考

文章来源: https://iotsmart.blog.csdn.net/article/details/123157271