1_stm32简介_njtrst nrst

1 命名含义

st——公司名，意法半导体公司

m32——32位微控制器

f——系列：通用型(F)，简单型(S)、低功耗(L)、高性能(H)、汽车型(A)

103——子系列型号：1(增强型)、03(子系列型号)

V——引脚：100引脚，C(48 Pin)、V(100 Pin)、Z(144 Pin)

E——FLASH：E(512 KB)、8(64 KB)

T——封装类型：LQFP封装

6——温度：6(-40_85)、8(-40105)

2 数据手册的使用

第一步：先看第一页的封装类型、基本的功能展示。

第二部：再根据需求去查看每一个部分。

3 内部核心功能

3.1 arm内核

最高工作频率：72MHZ，超频时不稳定。

存储器的0等待周期访问时可达1.25DMIPS/MHZ，读取RAM和FLASH不耗时间。

3.2 存储器

NOR FALSH：512KB，浮栅场效应管，无限读，10万次写，写之前扇区擦除。

SRAM：64KB，锁存器，无限次读取，速度快，掉电丢失数据。

3.3 时钟

时钟提供周期性脉冲，一个机器周期读取一条指令。

时钟频率由振荡器和分频器决定。

3.4 振荡器

RC振荡器：电阻加电容产生方波。

RC振荡器特点：体积小、成本低，但温漂大。

晶振：石英晶体内部振荡产生方波。

晶振特点：体积大，但温漂小。

3.5 分频和倍频

分频器：将时钟频率变为多少分之一。

倍频：将时钟频率通过锁相环改为几倍。

3.6 复位

复位的目的是将RAM的数据清空，不复位时单片机不稳定。

stm32内部有一个供电监控器，当电压低于2V，自动复位，高于2V，工作状态。

每次上电，从0~3.3V，则会自动复位。

手动复位：复位引脚处接一个微动开关，另一端接地。

3.6 电源管理

电源管理包括：备用电源输入、端口IO、逻辑电源输入和模拟电源输入。

逻辑电源输入：最基本供电端口。

备用电源输入：专给RTC实时时钟供电，保证掉电走时。

4 内部重要功能

4.1 低功耗模式

低功耗模式：关闭部分的功能，节省电能。

睡眠模式：关闭内核，依靠内外中断停止。

停机模式：关闭内核、内部所有功能、PLL、HSE，外部中断输入接口EXIT、电源监控中断PVD、RTC闹钟到时、USB唤醒信号唤醒。

待机模式：关闭内核、内部所有功能、PLL、HSE、SRAM内容消失，NRST复位、独立看门狗IWDG复位、专用唤醒WKUP引脚、RTC闹钟到时唤醒。

睡眠模式特点：不影响正常工作，但不够省点。

停止模式特点：足够省电，不能正常工作，但开机后程序还能恢复，用得最多。

待机模式特点：最省点，但开机后不能恢复，相当于复位。

4.2 ADC

可以读取具体的电压值。

位数越高则电压值越精确，stm32f103的ADC是12位。

4.3 DMA

直接访问存储器，可以解放CPU，将数据从一个地方搬运到另一个地方。

4.4 调试模式

所有STM32都支持JTAG模式调试，提供仿真和下载。

仿真即不将程序写到flash中，使用计算机直接控制单片机内核，更高效。

JTAG还能控制IO口的输出电平状态，测试端口是否正常。

JTAG的接5根线，简化版SW接2根线。

4.5 定时器

1个高级定时器、3个普通定时器、2个看门口口定时器、一个滴答定时器。

看门口定时器的作用：时间到了让单片机复位，当程序死机，不能让看门狗计时器清零则复位。

滴答定时器作用：切换实时操作系统的任务。

5 内部通信功能

5.1 I2C总线

飞利浦开发的同步、半双工通讯协议。

I2C的速度：低速模式100KHZ、快速模式400KHZ、高速模式3.4MHZ，一般100KHZ。

I2C的优点：简单易学、成本低、只占用2个IO口，但速度低。

stm32f103内部2个I2C，都支持DMA，但硬件I2C到100KHZ以上就不稳定了。

I2C的工作模式：一主多从，主机来控制从机。

I2C的引脚：VCC、GND、SCL、SDA。

5.2 USART串口

USART是一种异步、全双工的通信协议。

RS232电平：-3V~-15V为高电平，通信距离20m，max2323芯片实现电平转换。

RS485电平：两线压差来区分高低电平，通信距离1000m，也需要电平转换。

stm32内部有五个USART。

5.3 SPI总线

摩托罗拉开发的同步、全双工通讯协议。

速度最大18MB/S，但挂载设备数量有限。

5.4 CAN总线

用在工业控制、汽车电子。

只需要两根线连接无数设备，速度可达到1MB/S，当某设备损坏，总线可以将其断开。

stm32f103有1个can总线接口，需要一个can收发器芯片(电平转换)才能正常使用。

5.5 USB接口

USB接口有明显的主从关系，而USART没有主从关系。

1.5.6 CRC校验和芯片ID

CRC：循环冗余校验，主要是为了确定收发数据的有效性。

芯片ID，单片机内部都有一组96位二进制的ID号，用户可以将其作为产品序列号，或者加密程序。

6 DAP下载器

6.1 仿真器特点

支持所有ARM Cortex-M内核单片机。

免驱动安装。

支持XP/WIN7/WIN8/WIN10四个操作系统。

支持JTAG和SW下载模式，可在线调试和硬件仿真。

高速版支持JTAG和SW下载模式，全速版只支持SW下载模式。

6.2 仿真器引脚说明

6.3 仿真器接线

6.4 仿真器配置

Debug选项配置，选择仿真器型号：CMSIS-DAP Debugger。

Utilities选项配置，选择默认配置的仿真器，Use Debug Driver。

Debug Settings选项配置，Debug里，选SW-5MHZ，勾选under reset，SYSRESETEQ.

Debug Settings选项配置，Flash Download里，勾选Erase Sectors，Reset and Run。

添加STM32F10X High Densty Flash 512k。

6.5 配置失败原因

开发板未上电：SW/JTAG Communication failure。

选择了其他仿真器如ST LINK：No ST_LINK Detected。

没有勾选use Debug Driver：No ULINK Device found。

没添加对应芯片：Error：Flash Download failed - “cortex -m3”。

本来板子会load失败，需要改为under reset 和 SysReseterEQ。

7 ISP下载电路

7.1 ISP介绍

ISP(在系统可编程)：依靠芯片内部自举程序（Bootloader）选择一种串行外设，对芯片内部的flash进行编程。

7.2 启动方式

7.3 普通ISP过程

电脑接USB转串口线接STM32的USART1，并打开电脑上位机；

设置跳帽保持BOOT0为高电平，BOOT1为低电平；

复位单片机使其进入BootLoader模式，通过上位机下载程序；

下载完毕，设置跳帽保持BOOT0为低电平，BOOT1为低电平；

复位单片机即可启动代码。

7.4 一键ISP过程

下载安装CH340串口驱动；

打开电源开关并编译生成HEX文件；

打开MCUISP软件，将波特率设置为115200，勾选检验、编程后执行，选择DTR低电平复位，RTC高电平进入bootloader；

点击开始编程。

7.5 一键ISP原理

RTS置0，导通PNP型三级管，BOOT0置1，进入BootLoader；

DTR置1，导通NPN型三级管，NRST置0，完成复位；

进入ISP模式之后，可以将RST置1，DTR置0，还原为原始状态。

7.6 ISP模拟开关

只要RTS为低电平时，DTR电平也是低电平，因此一般Q2不会被导通，但由于存在竞争冒险，会出现RTS的下降沿刚好遇到DTR的上升沿，这时候Q2导通，导致系统复位，而BOOT0也有可能为高电平，就会进入ISP模式；

加入模拟开关U18，通过控制U18的使能端开达到隔离干扰电平的目的：上电后C65电容需要通过R18充电1S才能达到使能端的有效电平，因此不会干扰到系统复位。

备注：只有USART1才支持ISP下载，利用CH340将5V的电源电源转换为3.3v的电压，计算机串口使用RS232电平，与单片机的电平相反。

8 芯片选择

根据功耗选择芯片内核。

根据引脚确定芯片。

确定是否需要Flash。

9 引脚分配

确定芯片编号：从小圆点起始为第一个引脚，逆时针引脚编号递增。

备注：电源、晶振、下载、boot、复位组成最小系统。

10 stm32f103内部框图

10.1 存储器

FLASH：存常量和指令。

SRAM：存局部变量。

10.2 总线

ICode：指令总线，从FLASH中读取指令。

DCode：数据总线，从FLASH中读取常量，从SRAM中读取变量。

System：系统总线，通过该总线读写寄存器。

DMA：直接访问存储器，将数据从一个地方搬运到另一个地方，不占CPU资源。

10.3 外设

AHB总线：高速总线，72MHZ，挂载RCC、SDIO以及两个桥接。

APB1总线：低速总线，36MHZ，主要挂载串口和定时器资源。

APB2总线：高速总线，72MHZ，主要挂载GPIO。

FMSC：主要来扩展静态SRAM。