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【经验分享】STM32F4系统架构

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STMCU小助手 发布时间:2022-6-10 19:52
01. 系统架构
" Q+ Z& b: A" V, K0 V- ]主系统由 32 位多层 AHB 总线矩阵构成,可实现以下部分的互连:
$ j+ x: i- ]7 G4 }3 d  c+ V0 O● 八条主控总线:4 X; C6 M* v* J& W& N6 k, `
— Cortex™-M4F 内核 I 总线、D 总线和 S 总线# c7 j! b' s/ d: j: s
— DMA1 存储器总线
5 i6 S5 W4 p5 S- l3 E— DMA2 存储器总线/ f" d2 }8 i1 N2 }# h6 t/ U
— DMA2 外设总线% s1 C) r8 X  L
— 以太网 DMA 总线; Z' |% P3 Z. z: A
— USB OTG HS DMA 总线1 |# f: h4 T1 Q' ]3 _
● 七条被控总线:7 N& |0 L8 a' Z+ Z, R) a, ?
— 内部 Flash ICode 总线
1 a& {+ ^6 H3 H5 V% w/ F$ o— 内部 Flash DCode 总线
/ }; s- b. ?2 k/ `  M— 主要内部 SRAM1 (112 KB)
5 L2 ~/ E+ W# u: K— 辅助内部 SRAM2 (16 KB)
: W1 a- K& T* D% y/ }% h— 辅助内部 SRAM3 (64 KB)(仅适用于 STM32F42xxx 和 STM32F43xxx 器件)
  _1 w) y$ I; A' d9 v+ x— AHB1 外设(包括 AHB-APB 总线桥和 APB 外设)
5 R1 C! m4 w( h— AHB2 外设
3 ^5 t1 ]  }7 E# O5 Z1 C2 ~! Z# N— FSMC6 i$ Y& J6 z0 N% f# `6 k& f- {

; U9 O% w+ v% l1 c: p, p$ v  p5 d借助总线矩阵,可以实现主控总线到被控总线的访问,这样即使在多个高速外设同时运行期间,系统也可以实现并发访问和高效运行。% l" C  s# ]# F/ D

( S& F! ~% j6 |4 b6 }  C9 e
5 e7 C  H) Z5 v: D! @8 `
注意:$ m" [$ Q5 F, i. E* c5 r& L4 `) C
64 KB CCM (内核耦合存储器)数据 RAM 不属于总线矩阵(请参见图 1 : STM32F405xx/07xx和 STM32F415xx/17xx 器件的系统架构和图 2 : STM32F42xxx 和 STM32F43xxx 器件的系统架构)。只能通过 CPU 对其进行访问。- F* }! V% x6 }& u5 s) O

- s2 a- l& G6 {" Z" X
  a6 b+ t! D* x; t9 A( s. I" L" [
02. 总线架构图

: E: R! p* u3 k) m8 ?" j5 t3 K
" r! Y. n- ~4 V0 _; D8 K; z
_LPF%@TF~P_HA9`)UTX7S7I.png
) |3 d# i! u4 y4 H" p& O
/ ]3 U5 `2 N0 Z" l& l. A1 {
: M( T$ W$ N3 B. A' y
03. 总线详解

8 U/ ]6 S1 s! r3.1 S0 :I 总线
此总线用于将 Cortex™-M4F 内核的指令总线连接到总线矩阵。内核通过此总线获取指令。此总线访问的对象是包含代码的存储器(内部 Flash/SRAM 或通过 FSMC 的外部存储器)。0 Z+ }- p3 U% J6 C/ m6 S

8 }3 Q9 g7 H; B% {* g: H5 Q
/ O4 c3 }  L8 H' p- X6 H
3.2 S1 :D 总线1 C6 }+ O8 N; \0 v/ c8 c
此总线用于将 Cortex™-M4F 数据总线和 64 KB CCM 数据 RAM 连接到总线矩阵。内核通过此总线进行立即数加载和调试访问。此总线访问的对象是包含代码或数据的存储器(内部Flash 或通过 FSMC 的外部存储器)。, ~* `% q; U. a

- s- g- S2 n- s* h
! U* R0 [& C7 H' Z
3.3 S2 :S 总线
* b5 n: u4 d; z5 Y, b
此总线用于将 Cortex™-M4F 内核的系统总线连接到总线矩阵。此总线用于访问位于外设或 SRAM 中的数据。也可通过此总线获取指令(效率低于 ICode)。此总线访问的对象是112 KB、64 KB 和 16 KB 的内部 SRAM、包括 APB 外设在内的 AHB1 外设、AHB2 外设以及通过 FSMC 的外部存储器。
) l# A$ y: M+ c" ]. c  `; W* d$ U" N3 z, ]$ u) U

! B1 g5 b# r* p3.4 S3 、S4 :DMA 存储器总线
7 l+ e5 w+ u, Z) G此总线用于将 DMA 存储器总线主接口连接到总线矩阵。DMA 通过此总线来执行存储器数据的传入和传出。此总线访问的对象是数据存储器:内部 SRAM(112 KB、64 KB、16 KB)以及通过 FSMC 的外部存储器。
: B, S9 }: y: k1 p7 {2 L
; [/ p7 G0 D- D1 f: s/ T# t

, g1 E: D2 M) i) w% S& I5 K+ r3.5 S5 :DMA 外设总线
! y) r" x7 X+ x此总线用于将 DMA 外设主总线接口连接到总线矩阵。DMA 通过此总线访问 AHB 外设或执行存储器间的数据传输。此总线访问的对象是 AHB 和 APB 外设以及数据存储器:内部SRAM 以及通过 FSMC 的外部存储器。& _$ h$ Y5 C/ H
; l; ^9 e$ \6 l9 _6 @
  l+ m( J& N* l% y* w2 z* G8 H
3.6 S6 :以太网 DMA 总线0 d, l0 ~. o4 r, m4 ^
此总线用于将以太网 DMA 主接口连接到总线矩阵。以太网 DMA 通过此总线向存储器存取数据。此总线访问的对象是数据存储器:内部 SRAM(112 KB、64 KB 和 16 KB)以及通过FSMC 的外部存储器。1 Q8 }8 z% I: V0 ~) ^+ R1 k
+ \" E* f; N) \" w

  k* Q# ?4 d8 E8 s" z, [: a0 J: |3.7 S7 :USB OTG HS DMA 总线

. c6 H; R- E- Y0 n9 T% I3 q/ x+ V此总线用于将 USB OTG HS DMA 主接口连接到总线矩阵。USB OTG DMA 通过此总线向存储器加载/存储数据。此总线访问的对象是数据存储器:内部 SRAM(112 KB、64 KB 和 16 KB)以及通过 FSMC 的外部存储器。
8 x+ t' Z) P( Z6 f* F4 Q3 d. D
9 q+ j) B2 C) \2 x( A" l% ^9 `
/ u  }/ w- j% [; r
3.8 AHB/APB 总线桥 (APB)
( O- u, f3 m! m2 s  O借助两个 AHB/APB 总线桥 APB1 和 APB2,可在 AHB 总线与两个 APB 总线之间实现完全同步的连接,从而灵活选择外设频率。
" x8 J" |7 t3 J* J3 A
6 R/ c; Q$ q6 G5 g! ?每次芯片复位后,所有外设时钟都被关闭(SRAM 和 Flash 接口除外)。使用外设前,必须在 RCC_AHBxENR 或 RCC_APBxENR 寄存器中使能其时钟。* n; V0 P9 [* q$ |1 n2 Q

1 Z" [, v2 u; ^+ c! r& _2 O总线矩阵用于主控总线之间的访问仲裁管理。仲裁采用循环调度算法。* S4 b& l0 P( ^! r8 k
& W; ^' z9 O$ z5 B

7 t9 t7 o% I- y, X
1 E2 A9 {; b; u- `/ F0 ?- @, @" p0 f
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