1.2.STM32简介——全程手敲板书

江协科技STM32课程链接：1.2.STM32简介

前方名词警告！

请新手放开心神，跟着博主把每一个字敲一遍，后面都会把这些前置知识用上的！大概过一遍即可，不求甚解

一、STM32基本情况

1、第一条

STM32：

ST是公司名，M是Microcontroller（微控制器）的首字母。微控制器就是MCU——我们常说的单片机。

32代表着这是一款32位的单片机，比8位的STM8性能更强

ARM Cortex-M内核是STM32内部的核心部分，由ARM公司设计——其地位十分重要，包括像程序指令的执行，加减乘除的运算，都是在内核中完成的，相当于整个芯片的CPU。

电脑厂商通常都是拿着intel或者AMD的CPU自己完善外围电路，就可以推出自己品牌的电脑。

类似地，ST公司拿着ARM公司设计的内核，再完善外围电路，整个封装起来，就变成了STM32

其他厂商拿着ARM的内核所做出来的芯片，叫做基于ARM内核的芯片

2、第二条

STM在各个项目的运用：

1. 循迹小车

用STM32读取光电传感器或者摄像头的数据，然后驱动电机进行前进和转弯

2. 无人机

用STM32读取陀螺仪加速度计的姿态数据，根据控制算法去控制电机的速度，从而保证飞机的稳定运行

3. 机器人

用STM32驱动舵机，去控制机器人的关节，然后让机器人运动

4. 无线通信

给STM32连接上一些2.4G无限模块或者蓝牙、WIFI模块，这样STM32就可以具备无线通信的能力了

5. 物联网

借助这些无线模块进行通信，比如蓝牙、WIFI、ZigBee，再通过STM32驱动继电器来控制220V电路的通断

6. 工业控制

用于工业控制的PLC，其内部的主控就是一块STM32

7. 娱乐电子产品

爱心流水灯

3、第三条

无可展开部分，略

4、右边图像

这是单片机的家族

分为四个系列：

高性能系列、主流系列、超低功耗系列和无限系列

对应着不同的产品

比如高性能系列就有

STM32F2、F4、F7、H7

下面是简介，CoreMark就是内核跑分，跑分越高，性能越好

Cortex-M3内核就是ARM的其中一种内核芯片

右边这个STM32H7就是目前最强的STM32芯片

本次教程采用STM32F1系列，是主流系列的产品

二、ARM简介

IP提供商就是只设计ARM内核而不生产实物，实际的内核时各大半导体产商连同芯片一起制作的

ARM内核与参数

可以看到，ARM内核主要分为三类
其中我们只需要了解Application下的M子系列即可，因为这些是用于单片机的内核

RAM：运行内存 （实际的存储介质是SRAM）

ROM：程序存储器（实际的存储介质是Flash闪存）

注意如果要用5V电压给STM32供电，必须加一个稳压芯片，把电压降到3.3V，再给STM32供电

封装是LQFP48，有48个引脚

外设

片上资源，又叫做外设（Peripheral）

下面这个表就是STM32F1系列的外设资源。我们主要学习的就是STM32的外设。通过程序配置外设，完成我们想要的功能

其中两个深颜色的，是位于Cortex-M3内核里面的外设，剩下的都是内核外的外设

以下名词轰炸部分一定要一字不落的手敲！囫囵吞枣即可

1. NVIC，是内核中用于管理中断的设备，比如配置中断优先级

2. SysTick，给操作系统提供定时服务。STM32是可以加入操作系统的，比如FreeRTOS、UCOS等，如果用了这些操作系统，就需要SysTick提供定时来进行任务切换的功能，但本课程不涉及操作系统。我们可以用这个定时器完成Delay函数的功能

3. RCC可以对系统的时钟进行配置。在STM32中，其他的这些外设在上电的情况下默认是没有时钟的，不给时钟的情况下，操作外设是无效的，外设也不会工作，这样的目的是降低功耗。所以在操作外设之前，必须要enable它的时钟。这就需要我们用RCC来完成时钟的使能

4. GPIO就是通用的IO口，我们可以用GPIO来点灯，读取按键等

5. AFIO是复用IO口，可以完成复用功能端口的重定义，还有中断端口的配置

6. EXTI是外部中断，配置好外部中断后，当引脚有电平变化时，就可以触发中断，让CPU来处理任务

7. TIM是定时器，是整个STM32最常用、功能最多的外设。TIM分为高级计时器、通用定时器、基本定时器三种类型。其中高级计时器最复杂，常用的是通用定时器。这个定时器不仅可以完成定时中断的任务，还可以完成测频率、生成PWM波形、配置成专用的编码器接口等功能。像PWM波形*，就是我们电机驱动、舵机驱动最基本的要求了

8. ADC是模数转换器。这个STM32内置了12位的AD转换器，可以直接读取IO口的模拟电压值，无需外部连接AD芯片，使用非常方便

9. DMA是直接内存访问，这个可以帮助CPU完成搬运大量数据这样的繁杂任务

10. USART是同步或异步串口，我们平常用的UART是异步串口的意思 。这里的USART则是两者都支持，然而后者用的比较多。

11. I2C和SPI是非常常用的两种通信协议。STM32也内置了它们的控制器，可以用硬件来输出时序波形，更高效。当然也可以用通用IO口来模拟时序波形也是没有问题的

12. CAN和USB也都是通信协议，前者一般用于汽车领域。后者可以用于制作模拟鼠标、模拟U盘等设备

13. RTC是实时时钟，在STM32内部完成年月日、时分秒的计时功能，而且可以接外部备用电池，即使掉电也能正常运行

14. CRC校验，是一种数据的校验方式，用于判断数据的正确性。有了这个外设的支持，进行CRC检验就会更加方便一些

15. PWR电源控制，可以让芯片进入睡眠模式等状态，来达到省电的目的

16. BKP备份寄存器，这是一段寄存器，当系统掉电时，仍可用备用电池保持数据，这个根据需要，可以完成一些特殊功能

17. IWDG和WWDG是独立看门狗和窗口看门狗。当单片机因为电磁干扰死机或者程序设计不合理出现死循环时，看门狗可以及时复位芯片，保证系统的稳定

18. DAC是数模转换器，可以在IO口直接输出模拟电压，是ADC模数转换的逆过程

19. SDIO是SD卡接口，可以用来读取SD卡

20. FSMC是可变静态存储控制器，可以用于扩展内存，或者配置成其他总线协议，用于某些硬件的操作

21. USB OTG就是USB主机接口，用OTG功能，可以让STM32作为USB主机去读取其他USB设备

芯片的命名规则

STM32------>基于ARM核心的32位微控制器现在还有一种比较常用的型号，叫STM32F103RCT6，对照这个表可以知道，这个RCT6的芯片是64脚、256k的Flash、LQFP封装、-40~85℃这样的参数

芯片的系统结构

这个结构看起来比较复杂，大概留个印象即可

我们可以把这个图分为4个部分

II区域~I区域

在左上角这个部分就是Cortex-M3的内核，内核引出来了三条总线，分别是

ICode总线，DCode总线，System系统总线。

1. ICode总线和DCode总线主要是用来连接Flash闪存的，Flash存储的就是我们编写的程序。ICode指令总线就是用来加载程序指令的，DCode数据总线是用来加载数据的，比如常量和调试数据这些
2. System系统总线连接到了这些其他的东西上面，

II~IV区域

比如SRAM，用于存储程序运行时的变量数据，还有FSMC，但是这个本课程的芯片不会用到。下面的AHB（先进高性能总线）系统总线一般用于挂载最基本的或者性能比较高的外设，比如复位和时钟控制这些最基本的电路，还有SDIO，也是挂载在AHB上的。

再后来就是两个桥接，接到了APB2和APB1两个外设总线上，APB（先进外设总线）用于连接一般的外设。
因为AHB和APB的总线协议、总线速度、还有数据传送格式的差异，所以中间需要加两个桥接，来完成数据的转换和缓存

AHB的整体性能比APB高一些，其中这个APB2的性能有比APB1高一些。APB2一般是和AHB同频率，都是72MHz，APB1一般是36MHz，所以APB2连接的都是一般外设中稍微重要的部分，比如GPIO端口，还有一些外设的一号选手，比如UASRT1、SPI1、TIM1、TIM8。

这个TIM8和TIM1一样，也是高级定时器，所以也是重要的外设。

还有ADC、EXTI、AFIO，也是接在APB2上面的。

那像这些2、3、4、5号外设，还有DAC、PWR、BKP等，这些是次要一点的外设，都会分配到APB1上去

IV区域主要就是外设的种类和分布

III区域

这个DMA可以把它当作内核CPU的小秘书，比如有一些大量的数据搬运的活，让CPU来干的话就太浪费时间了。

比如我有个外设ADC模数转换，这个模数转换可以配置成连续模式，比如每1ms转换一次，转换完的数据必须得转运出来，否则数据就会被覆盖丢失。如果让CPU来干这活，那CPU每过1ms就得来转运一下数据，这样会费时费力，影响CPU的正常工作。DMA就负责这些简单且反复要干的事情

DMA通过DMA总线连接到总线矩阵上，它可以拥有和CPU一样的总线控制权，用于访问这些外设小弟。当需要DMA搬运数据时，外设小弟就会通过请求线发送DMA请求，然后DMA就会获得总线控制权，访问并转运数据。整个过程都不需要CPU的参与

芯片的引脚定义

一般我们拿到一个新的芯片时，需要着重的看一下它的引脚定义，有的时候，看完了引脚定义，我们就大概知道这个芯片是怎么使用的了

局部放大图

这个就是C8T6这个芯片的引脚序号和引脚名称的示意图

在左上角有个小黑点，代表它左边的引脚是1号引脚，然后逆时针依次排列，直到48号引脚

下面这个表就是每个引脚的名称和功能

橙色的是电源相关的引脚，蓝色的是最小系统相关的引脚，绿色的是IO口、功能口这些引脚

首先看一下表头，前两列是引脚号和引脚名称

接着是类型，S表示电源，I表示输入，O代表输出，IO代表输入输出

I/O口电平 代表IO口所能容忍的电压，这里有FT的，代表能容忍5V的电压，没有FT的，只能容忍3.3V的电压。如果没有FT的需要接5V的电平，就需要加装电平转换电路了

主功能就是上电后默认的功能，一般和引脚的名称相同。如果不同，那么实际功能是主功能而不是引脚名称的功能

默认复用功能是IO口上同时连接的外设功能引脚。这个配置IO口的时候可以选择是通用IO口还是复用功能

最后一个是重定义功能，这个的作用是，如果有两个功能同时复用在了一个IO口上，而你确实需要用到这两个功能，那你可以把其中一个复用功能重映射到其他端口上，当然前提是，这个重定义功能的表里有对应的端口

关于IO口的介绍

1. 第1号引脚是VBAT，它是备用电池供电的引脚，在这个引脚可以接一个3V的电池，当系统断电时，备用电池可以给内部的RTC时钟和备份寄存器提供电源
2. 第2号引脚是IO口或者侵入检测或者RTC。IO口可以根据程序输出或读取高低电平，是最基本也是最常用的功能了。侵入检测可以用来做安全保障的功能。比如你的产品安全性比较高，可以在外壳加一些防拆的触点，然后接上电路这个引脚上。如果有人强行拆开设备，那触点断开，这个引脚的电平变化就会触发STM32的侵入信号，然后就会清空数据来保证安全。RTC的引脚可以用来输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲
3. 第3、4号引脚是IO口或者接32.768KHz的RTC晶振
4. 第5、6号引脚接系统的主晶振，一般是8MHz的，然后芯片内部有锁相环电路，可以对这个8MHz的频率进行倍频，最终产生72MHz的频率，作为系统的主时钟
5. 第7号NRST是系统复位引脚，N代表它是低电平复位的
6. 第8、9号引脚是内部模拟部分的电源，比如ADC、RC振荡器等，VSS是负极，接GND，VDD是正极，接3.3V
7. 第10~19号引脚都是IO口，其中PA0还兼具了WKUP的功能，这个用于唤醒处于待机模式的STM32
8. 第20号引脚是IO口或者BOOT1引脚。BOOT引脚是用来配置启动模式的（等会补充）。此外，没有加粗（图中字体）的IO口，可能需要进行配置，或者兼具其它功能，使用时需要留意一下
9. 第21~22号也都是IO口
10. 第23、24的VSS_1和VDD_1时系统的主电源口，同样的，VSS是负极，VDD是正极。另外下面还有VSS_2、VDD_2、VSS_3、VDD_3,都是系统的主电源口。这里STM32内部采用了分区供电的方式，所以供电口会比较多，在使用时，把VSS都接GND，VDD都接3.3V即可
11. 第25~33号都是IO口
12. 第34号加上37~40，都是IO口或调试端口，上面默认的主功能是调试端口，调试端口就是用来调试程序和下载程序的。这个STM32支持SWD和JTAG两种调试方式。SWD需要两根线，分别是SWDIO和SWCLK。JTAG需要5根线，分别是JTMS、JTCK、JTDI、JTDO、NJTRST。我们教程使用的是STLINK来下载调试程序，STLINK用的是SWD的方式，所以只需要占用PA13和PA14这两个IO口。在使用SWD的调试方式时，剩下的PA15、PB3、PB4可以切换为普通IO口来使用，但要在程序中进行配置，不配置的话默认是不会用作IO口的
13. 第42、43、45、46号都是IO口
14. 最后的44号BOOT0，和刚刚介绍的BOOT1一样，也是用来做启动配置的

STM32的启动配置

启动配置是刚刚讲的BOOT0和BOOT1两根引脚的功能

这个启动配置的作用就是指定程序开始运行的位置

一般情况下，程序都是在Flash程序存储器开始执行，但是在某些情况下，我们也可以让程序在别的地方开始执行，用以完成特殊的功能

在STM32F10xxx里，可以通过配置BOOT0和BOOT1引脚，来选择三种不同的启动模式

1. 当BOOT0引脚为0，就是接地的意思，这个时候BOOT1接x（就是无论接什么），启动模式都是主闪存存储器的模式。这时候主闪存存储器被选为启动区域，也就是正常的执行Flash闪存里面的程序，这个模式是最常用的模式，一般情况下都是这个配置
2. 当BOOT1接0，BOOT0接1（接1就是接到3.3V电源正的意思），那启动模式就是系统存储器（说明是系统存储器被选为启动区域）。这个模式就是用来做串口下载用的。这个系统存储器存的就是STM32中的一段BootLoader程序——作用就是接受串口的数据，然后刷新到主闪存中，这样就可以使用串口下载程序了。一般我们需要串口下载程序的时候会配置到这个模式上。

// 那我们什么时候需要用到串口下载呢

我们可以看到这个引脚定义表，第34、37~40号是调试端口，它们既可以用来下载程序，也可以作为普通IO口使用。如果我们在程序中把这5个端口全部配置成了IO口，那这就坏了，因为这个芯片没有调试端口了，也就下载不了程序了，所以，在配置这几个端口的时候要小心一点，不要把他们全部变成普通IO口了，那如果全部变成IO口了，下载不进去程序了，这时候需要用到串口的方式下载程序了。如果想使用串口下载，就需要配置BOOT1为0，BOOT0为1。总而言之，没有调试端口（用来下载程序）时，就需要用到串口下载

//当然串口下载也不光是用来救急的

如果你没有STLINK，也没有JLINK，那就可以使用串口来进行下载程序，这样就多了一种下载程序的方式。后续会提到串口下载的操作

3. BOOT1接1，BOOT0接1，这时配置的是内置SRAM启动，这个模式主要用来进行程序调试的。不会用到，略。

4. 最后一段话：在系统复位后，SYSCLK的第4个上升沿,BOOT引脚的值将被锁存。用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态，来选择在复位后的启动模式
   //意思就是：BOOT引脚的值是在上电复位后的一瞬间有效的，之后就随便了。在这个引脚定义中我们可以看到，这个BOOT1和PB2是在同一个引脚上的，也就是在上电的瞬间，是BOOT1的功能，当第4个时钟过之后，就是PB2的功能了

对以上引脚定义和BOOT引脚的配置的学习后，我们对这个芯片的用法就大概有思路了

在引脚定义表里，如果我们想让STM32正常工作，那么首先就需要把电源部分和最小系统部分的电路连接好，也就是表中标橙色和蓝色的部分。

上面已经把引脚的功能都介绍了，接下来就可以看一下STM32最小系统电路了

最小系统电路

一般来说，我们单片机只有一个芯片是无法工作的，我们需要为他连接最基本的电路，这些最基本的电路就叫做最小系统电路

STM32及供电

右边这一部分就是STM32及供电的部分，其中我们可以看到，这三个分区供电的主电源和模拟部分电源都连接了供电引脚

VSS（负极）都连接了GND，VDD（正极）都连接了3V3。在3V3和GND之间，一般会连接一个滤波电容，这个电容可以保证供电电压的稳定，像我们在设计电路的时候，一般只要遇到供电，都会习惯性的加上几个滤波电容。当然加这个滤波电容也是非常有必要的，大家设计电路的时候可以注意一下。

剩下还有一个VBAT，是接备用电池的，如果需要接备用电池，那就这样来接。可以选择一个3V的纽扣电池，正极接VBAT，负极接GND就行了。

备用电池是给RTC和备份寄存器服务的，如果不需要这些功能，就不用接备用电池，那这个VBAT直接接3V3即可，或者悬空也是没问题的

这就是整个供电的部分，可以说STM32的供电还是比较多的，而且芯片四周都有供电引脚，这个要是自己画板子的话，就会深有体会啊，这个供电实在是有点多，走线还是很头疼的，但是虽然头疼，还是要把这些供电都接好。

晶振电路

这是一个典型的晶振电路，在这里接了一个8MHz的主时钟晶振，STM32的主晶振一般都是8MHz，8MHz经过内部锁相环倍频，得到72MHz的主频。

这个晶振的两个引脚分别通过这两个网络标号，接到STM32的5、6号引脚，另外还需要接两个20pF的电容，作为启震电容，电容的另一端接地即可。

这就是晶振电路，如果你需要RTC功能的话，还需要再接一个32.768kHz晶振（OSC32），电路和这个一样，接在3、4号引脚.为什么要用32.768kHz的呢，因为32768是2^15，内部RTC电路经过2的15次方分频**，就可以生成1s的时间信号了**

复位电路

这个复位电路是一个10k的电阻和0.1uF的电容组成的，它用来给单片机提供复位信号。

这中间的NRST接在STM32的7号引脚.NRST是低电平复位的，当这个复位电路在上电的瞬间，电容是没有电的。电源通过电阻开始向电容充电，并且此时电容呈现的是短路状态，那NRST就会产生低电平

当电容逐渐充满电时，电容就相当于短路

当电容逐渐充满电时，电容就相当于断路，此时NRST就会被R1拉为高电平，那上电瞬间的波形就是先低电平，然后逐渐高电平

这个低电平就可以提供STM32的上电复位信号。当然电容充电还是非常快的，所以在我们看来，单片机就在上电的一瞬间复位了，这就是复位电路的作用

电容左边还并联了一个按键，这个可以提供一个手动复位的功能，当我们按下按键时，电容放电，并且NRST引脚也通过按键直接接地了，这就相当于手动产生了低电平复位信号，按键松手后，NRST又回归高电平，此时单片机就从复位状态转为工作状态。平时我们也可以见到这种复位按键，一般在设备上有一个小孔

当设备死机并且还不方便断电重启时，我们就可以拿个针戳一下这个小孔里的按键，这样就会使设备复位了

这就是手动复位的意思，按下按键，程序就从头开始的意思

启动配置电路

这个H1相当于开关的作用，拨动这个开关，就可以让BOOT引脚选择接3.3V还是GND了

在我们这个最小系统板上，使用的是这种跳线帽来充当开关的功能

当跳线帽插在左边两个脚时，就相当于接地

插在右边两个脚时，就相当于接3.3V，这样就可以配置BOOT的高低电平了

当然如果你要自己设计电路的话，接一个拨码开关也是没问题的，这样比插跳线帽还方便一些

下载端口电路

如果你是用STLINK下载程序的话，那需要把SWDIO和SWCLK这两个引脚引出来方便接线，另外再把3.3V和GND引出来，这个GND是必须引出来的，3.3V如果你自己板子有供电的话，可以不引。不过建议都引出来，这样方便一些

这些就是有关最小系统电路的内容了，如果自己画板子的话，可以参考一下这个电路。

当然如果你是用STM32最小系统板来设计电路的话，就不需要这个最小系统了，因为这个最小系统板已经包含了这些电路了

在b站@江协科技的STM32资料中给出了一个STM32的最小系统原理图，我们来看看不同之处

概览：
左上角是复位电路，一致

第二个是BOOT配置电路，也是一样的

第三个接了两个测试的LED。
上面这个直接接到了VCC3V3和GND，是电源指示器

下面这个接到了PC13，是一个IO口的测试灯

第四个的下载电路也是一样的，在这个供电也加了一个电源滤波，这个作用也是稳定供电的

这是一个稳压芯片，用于给5V的电降到3.3V，给STM32供电。

左边的输入是USB的5V电源，右边输出的是3.3V

有两个引脚的排针P3、P4.这两个排针把芯片的引脚都引出来，方便我们接线的

中间这个大的是STM32F103C8T6的芯片

右上角和左下角是四个STM32供电的滤波电容


左边是USB的接口，它接的PA11和PA12是STM32的USB引脚，可以进行USB通信，另外这个USB还可以提供5V的供电，这个电经过我们刚才介绍的这个稳压芯片，降到3.3V，剩下的电路都是3.3V的供电

最后就是这两个晶振电路了。

上面一部分是32.768kHz的晶振，接到了STM32的PC14和PC15，这两个引脚就是OSC32得到那两个引脚

下面这一部分是8MHz的主时钟晶振，接的是STM32的OSC这两个引脚

最后我们再看一下这个最小系统板的实物图，大概的认识一下板子上的元件

中间的黑色小芯片，就是STM32F103C8T6
左边这两个跳线帽，是用来配置BOOT引脚的

下面那个是复位按键

再左边就是这个USB接口，它可以进行USB通信，也可以为板子供电

STM32F103C8T6 右边这个金属外壳的是8MHz的主时钟晶振，它的右边是32.768kHz的RTC晶振，再右边是两个LED。上面的LED是PWR****电源指示灯，下面这个LED是接在PC13口的测试灯.

最右边的是SWD的调试接口，用来下载程序的

上下两排是用于接线的排针

看下背面

这个5个脚的小芯片，就是3.3V稳压芯片

剩下的就是电容电阻这些小元件了

三、总结

我们把

STM32的基本情况、ARM内核、参数、外设、命名规则、系统结构、引脚定义、最小系统

都介绍了，这些就是有关于STM32的最基本的介绍