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梳理STM32芯片的内部架构

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flyingstar 发布时间:2025-9-13 13:53
STM32芯片主要由内核和片上外设组成,STM32F103采用的是Cortex-M3内核,内核由ARM公司设计。STM32的芯片生产厂商ST,负责在内核之外设计部件并生产整个芯片。这些内核之外的部件被称为核外外设或片上外设,如 GPIO、USART(串口)、I2C、SPI 等。
微信图片_2025-09-13_135226_300.png
$ t$ M' m, k$ g+ G* ?# J
芯片内部架构示意图0 X' W  B  Z" Z
    芯片内核与外设之间通过各种总线连接,其中驱动单元有 4 个,被动单元也有 4 个,具体如上图所示。可以把驱动单元理解成是内核部分,被动单元都理解成外设。/ ?; z; u6 [" `* r, S- }+ L& p7 l
1 X% ~( _6 g5 Q. K4 I1 O0 J% R7 Q  o

* x/ ^5 R, W, ^' kICode 总线
& K: ?- \5 ]3 w% L    ICode总线是专门用来取指令的,其中的I表示Instruction(指令),指令的意思。写好的程序编译之后都是一条条指令,存放在 FLASH中,内核通过ICode总线读取这些指令来执行程序。+ E' c5 U* R+ z

% H, D- G3 }, U. a0 j  r. R% X

3 b0 t9 V) `7 a3 ?DCode总线: j8 \- N- s/ \
    DCode这条总线是用来取数的,其中的D表示Data(数据)。在写程序的时候,数据有常量和变量两种。常量就是固定不变的,用C语言中的const关键字修饰,放到内部FLASH当中。变量是可变的,不管是全局变量还是局部变量都放在内部的SRAM。
/ J  L# a0 ~. K/ F& U+ d! Q9 I& v1 d% f1 I
系统System总线  F0 |% ?7 P' C, H9 f! O7 ?
    我们通常说的寄存器编程,即读写寄存器都是通过系统总线来完成的,系统总线主要是用来访问外设的寄存器。
" o6 t. |! @# u  Q, U* I+ F) b
/ N" d: B& y; _+ hDMA总线6 M1 W$ B" ^3 a, p, h
    DMA总线也主要是用来传输数据,这个数据可以是在某个外设的数据寄存器,可以在SRAM,可以在内部FLASH。7 m# j1 A: P- b) e

$ S# |0 k- _% Q3 X+ ?    因为数据可以被Dcode总线,也可以被DMA总线访问,为了避免访问冲突,在取数的时候需要经过一个总线矩阵来仲裁,决定哪个总线在取数。( A8 q4 l' X9 x6 P
0 Q. q, }3 _" G: S+ @1 r0 P
3 e. v* I+ i0 E6 M5 i3 O8 L
内部的闪存存储器Flash7 G5 p6 A. b  y# k4 r' c7 h
    内部的闪存存储器即FLASH,编写好的程序就放在这个地方。内核通过ICode总线来取里面的指令。' |# n" }9 R& P# n0 t' v" ^" T
1 L6 _( H$ w) r+ D+ ]# h% @& G
内部的SRAM( d, Y' H( r- l9 z  E8 r# z
    内部的SRAM,是通常所说的内存,程序中的变量、堆栈等的开销都是基于内部SRAM,内核通过DCode总线来访问它。
$ M8 S- X; q5 _% J
# D8 P& ]: M0 Z/ BFSMC/ p" i1 [3 D% W0 W0 Z- V& W
    FSMC的英文全称是Flexible static memory controller(灵活的静态的存储器控制器)。通过FSMC可以扩展内存,如外部的SRAM、NAND-FLASH和NORFLASH。但FSMC只能扩展静态的内存,不能是动态的内存,比如就不能用来扩展SDRAM。
; w$ F1 c1 L; ^9 h+ n/ I# L" x  |( Y
+ B& r/ @3 E* l# KAHB
5 v7 E' D' D+ t8 C' y% n; V( A; }# i$ m( D' u! {% \2 C
    从AHB总线延伸出来的两条APB2和APB1总线是最常见的总线,GPIO、串口、I2C、SPI 这些外设就挂载在这两条总线上。这个是学习STM32的重点,要学会对这些外设编程,去驱动外部的各种设备。0 I- @0 y7 o- C% m+ ~7 N
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