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增强型,32位基于ARM核心的带512K字节闪存的微控制器USB、CAN、11个定时器、3个ADC 、13个通信接口

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STMCU小助手 发布时间:2022-7-15 20:00
功能2 V& [( n4 w- `& u" E8 z# u8 U
内核:ARM 32位的Cortex™-M3 CPU
' t9 K! R: ~; c9 R% B) E: S* @最高72MHz工作频率,在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHz(Dhrystone 2.1) 2 l1 E* C4 B( _8 B9 g6 R( h7 q* R
单周期乘法和硬件除法; t0 {. {% b# [. W" p& w- O
存储器
1 K/ j7 H3 o/ X; L256K512K字节的闪存程序存储器8 |. L0 t: v  x3 j# l( E7 q1 E* N; a1 |
高达64K字节的SRAM 8 y! h. E  d, N" z" W# d
4个片选的静态存储器控制器。支持CF卡、SRAMPSRAMNORNAND存储器2 n  {$ v6 p2 }/ b( {; A# j
并行LCD接口,兼容8080/6800模式
& |7 F% b4 K, u6 w时钟、复位和电源管理
. Q4 L$ W- D0 A: _. m( D9 z 2.03.6伏供电和I/O引脚$ \* k; w- I) l. b% p4 m
上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测(PVD)
0 X9 j$ j5 y  I. D8 X9 }' h 416MHz晶体振荡器9 ~  U2 F9 `7 v
内嵌经出厂调校的8MHzRC振荡器
/ U1 O/ {) q9 W  l内嵌带校准的40kHzRC振荡器
7 ~, D0 F% P$ \; P. }) p7 e1 d带校准功能的32kHz RTC振荡器
0 u6 @8 }0 w6 ]低功耗
* |* H5 R7 i0 L$ w睡眠、停机和待机模式
/ F. a( Y6 M" X3 A9 r* b+ l VBATRTC和后备寄存器供电; D- _% S! c3 Q6 {
312位模数转换器,1μs转换时间(多达21输入通道) 0 `2 e5 L0 I0 h; S% J  Q- y4 b  N/ H
转换范围:03.6V
/ `+ P, u+ _& F三倍采样和保持功能
5 {; P7 H3 r* ]; G. T) c2 [( ^' T/ q8 y' C温度传感器3 K* x6 n0 ^5 W
2 通道 12 D/A 转换器
9 p$ U" L7 ~* t3 `+ Z9 R- C9 x, hDMA12 通道 DMA 控制器
1 x* [( n7 u2 j( w( h. j+ L支持的外设:定时器、ADCDACSDIOI2SSPII2CUSART 调试模式
6 M3 Q4 x+ ^& G# Y5 ?6 p; Z  |7 j串行单线调试(SWD)JTAG接口( W- T" a: N( Y; B# |" `
Cortex-M3内嵌跟踪模块(ETM)
7 z  X) Z9 `5 Y9 C多达112个快速I/O端口
/ F8 H) x6 t- g/ S5 G, s 51/80/112个多功能双向的I/O口,所有I/O可以映像到16个外部中断;几乎所有端口均可容忍5V信号
3 X+ q% j/ ~" j! l
8 f+ S0 a1 M# O! F( S0 y: l6 x% K

1 Y2 W" r! z5 n# r" u S1G{L~~K$(M@VC}YMSW$MRU.png % C1 I$ x7 o$ d6 {. `# K

( F; y# x. O# \6 R7 @. k
多达11个定时器
8 [4 V) s( W" V4 e9 |− 多达4个16位定时器,每个定时器有多达4个7 L7 l9 Q4 ]4 D+ I
用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入
& J3 @( t( h* f− 2个16位带死区控制和紧急刹车,用于电机控制的PWM高级控制定时器
( m& A4 B; F1 L; O3 v− 2个看门狗定时器(独立的和窗口型的) & ^9 D/ e; \8 Y0 Z- {$ U
− 系统时间定时器:24位自减型计数器: Y8 V; {" s2 v$ g& c
− 2个16位基本定时器用于驱动DAC
' o. r7 w' o1 I' o" x0 C' H8 `多达13个通信接口
* u" }8 X' z7 h) _* _: W3 S" y/ ]− 多达2个I2C接口(支持SMBus/PMBus) . c0 V: h( Q! J
− 多达5个USART接口(支持ISO7816,LIN,IrDA接口和调制解调控制)( m6 v% V* Y0 J( }  j
− 多达3个SPI接口(18M位/秒),2个可复用为I2S接口9 i5 }% L3 ?; N; c; j
− CAN接口(2.0B 主动) ' r6 I, Z. U4 D8 e; w) [9 C
− USB 2.0全速接口
6 c' g; v3 j) F  V3 h− SDIO接口- M" y6 n7 C$ z, a& J; T4 g
CRC计算单元,96位的芯片唯一代码; d) b3 F9 D7 L2 T
. r# s3 J- N4 M* K/ ]7 v' U, e
LM0XTMG542ZE$NP6MAP{)JK.png
3 Q2 _# D. X3 G+ S% I& j% l

1 R; e6 t  G2 z4 e1 介绍$ q( b: c4 A/ B9 s
本文给出了STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE大容量增强型产品的订购信息和器件的机械特性。有关完整的STM32F103xx系列的详细信息,请参考第2.2节。8 X& ]$ y8 k) W) |, I3 n0 @
大容量STM32F103xx数据手册,必须结合STM32F10xxx参考手册一起阅读。
/ |& c8 i9 \- x9 H# r有关内部闪存存储器的编程、擦除和保护等信息,请参考《STM32F10xxx闪存编程参考手册》。5 Q2 ]  }+ F1 @3 Z2 l3 c) y

, [4 v9 q' x- T/ G8 k
+ X0 t' R* }$ d  F
2 规格说明
1 o4 v* V; _& H, _STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE增强型系列使用高性能的ARM® Cortex™-M3 32位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高速存储器(高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM),丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器,还包含标准和先进的通信接口:多达2个I2C接口、3个SPI接口、2 个I2S接口、1个SDIO接口、5个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。- u* I3 w! R$ v* E1 d- h4 X. ]" T7 o
STM32F103xx大容量增强型系列工作于-40°C至+105°C的温度范围,供电电压2.0V至3.6V,一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。0 N7 k& ~& \: i$ C4 V
STM32F103xx大容量增强型系列产品提供包括从64脚至144脚的6种不同封装形式;根据不同的封装形式,器件中的外设配置不尽相同。下面给出了该系列产品中所有外设的基本介绍。: z! g: T( z. ^; h* B' `/ ^
这些丰富的外设配置,使得STM32F103xx大容量增强型系列微控制器适合于多种应用场合:. V9 h3 i2 f0 t8 k
电机驱动和应用控制
7 B7 @" Q2 h' d" `3 u9 d5 r: g医疗和手持设备6 c! p7 w3 x: ^; Z+ e" V; J/ i
● PC游戏外设和GPS平台" j6 i; w. `7 P1 f' v6 y- X
● 工业应用:可编程控制器(PLC)、变频器、打印机和扫描仪" @& C% c. u: b% [, u& x, o
● 警报系统、视频对讲、和暖气通风空调系统等# E, V0 q0 ?$ n( Z0 s4 D0 R( o( n
图1给出了该产品系列的框图。
6 l3 G4 D6 t7 e- o2 s2 a( a, o
: L. l" X# `1 \; W; b  A4 s
2.1 器件一览+ M9 U4 z1 ^) V" D
2 ^  F3 Z& }+ u: }
, n( M" f6 \0 ?+ C) k

3 P- I* a) j" }1 {& J WH]C2_)[X)G%JQ)JCYV{NHV.png ; f5 A, F& g& ^' l6 c

8 b" S( H8 w( ~, `: P4 m* W
$ n% n4 Z6 w/ l0 K1 ^
1.对于LQFP100和BGA100封装,只有FSMC的Bank1和Bank2可以使用。Bank1只能使用NE1片选支持多路复用NOR/PSRAM存储器,Bank2只能使用NCE2片选支持一个16位或8位的NAND闪存存储器。因为没有端口G,不能使用FSMC的中断功能。
" p1 }& k$ E; P7 v0 E9 L9 z1 F2.SPI2和SPI3接口能够灵活地在SPI模式和I2S音频模式间切换。
& v, G% b0 Q! h5 a6 R: S参照2009年3月 STM32F103xCDE数据手册 英文第5版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准) 5/87 STM32F103xC, STM32F103xD, STM32F103xE数据手册
4 D; _' _7 q( w: ~8 @
: I0 Y3 P9 k' t( J2 D, k
( z# Y6 T* Q+ {8 |1 H8 r
2.2 系列之间的全兼容性% Z9 _/ t$ i  y% F! \9 _
STM32F103xx是一个完整的系列,其成员之间是完全地脚对脚兼容,软件和功能上也兼容。在参考手册中,STM32F103x4和STM32F103x6被归为小容量产品,STM32F103x8和STM32F103xB被归0 E3 b% v' T5 {8 M6 f3 J0 ]
为中等容量产品,STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE被归为大容量产品。0 f+ k% _$ U- k' v
小容量和大容量产品是中等容量产品(STM32F103x8/B)的延伸,分别在对应的数据手册中介绍:STM32F103x4/6数据手册和STM32F103xC/D/E数据手册。小容量产品具有较小的闪存存储器、RAM
7 J, I7 s8 ]/ i5 M( |空间和较少的定时器和外设。而大容量的产品则具有较大的闪存存储器、RAM空间和更多的片上外设,如SDIO、FSMC、I2S和DAC等,同时保持与其它同系列的产品兼容。
$ X4 R6 S: b7 N8 j/ B7 y1 fSTM32F103x4、STM32F103x6、 STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE可直接替换中等容量的STM32F103x8/B产品,为用户在产品开发中尝试使用不同的存储容量提供了更大的自由度。
$ X( d! w* o8 V3 c
4 }9 Z# n- l( W+ f) r1 u, y$ C
4 {/ t! v$ T% n

+ O, L: k" b- u4 w; U

4 r8 I- P( s+ |/ K$ } 07R}]NVG[P[JXJ5%G]](UFH.png , g$ r0 Y6 a  ?$ O; x5 v

2 ]3 h( A2 j  c
! d; X- O+ r4 ^7 K5 p* @
2.3 概述* w0 s9 `, {: m) Q. P# t
2.3.1 ARM®Cortex™-M3核心并内嵌闪存和SRAM
) O7 j/ q5 V/ C& E0 a; y/ G, wARM的Cortex™-M3处理器是最新一代的嵌入式ARM处理器,它为实现MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗,同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。
+ }- A! j8 F/ H- sARM的Cortex™-M3是32位的RISC处理器,提供额外的代码效率,在通常8和16位系统的存储空间上发挥了ARM内核的高性能。1 |5 N% A6 ]2 T
STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE增强型系列拥有内置的ARM核心,因此它与所有的ARM工具和软件兼容。7 a4 _1 M& F* Y" X  |7 a
图1是该系列产品的功能框图。

& `- X$ m8 A# \5 ^4 h& g+ p) I$ d4 _- w- {  B+ {, p/ _3 Q8 y
2.3.2 内置闪存存储器6 ^2 U/ z( N0 y. d* j4 w
高达512K字节的内置闪存存储器,用于存放程序和数据。- g; H. v/ c+ F  d
: N1 _7 D. }8 q7 h' m3 ]
2.3.3 CRC(循环冗余校验)计算单元" |' Z" {, q' {( v  H
CRC(循环冗余校验)计算单元使用一个固定的多项式发生器,从一个32位的数据字产生一个CRC码。: ~  S5 r' v  z& I: W/ i
在众多的应用中,基于CRC的技术被用于验证数据传输或存储的一致性。在EN/IEC 60335-1标准的范围内,它提供了一种检测闪存存储器错误的手段,CRC计算单元可以用于实时地计算软件的签名,并与在链接和生成该软件时产生的签名对比。

5 f) Q( r9 h, U2 q
" W+ z0 L; n0 O- C3 ?4 P! m) @
2.3.4 内置SRAM
( T3 r) l7 I$ N1 w/ }& v. D8 D4 D多达64K字节的内置SRAM,CPU能以0等待周期访问(读/写)。
" y% Y, J1 w9 C" F/ a

# P$ M. k3 g0 u5 P9 w
2.3.5 FSMC(可配置的静态存储器控制器) / Z* H) w  B9 M6 n6 w. d- |
STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE增强型系列集成了FSMC模块。它具有4个片选输出,支持PC卡/CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND。
6 q7 t/ v! [& ?功能介绍:
4 r4 i0 ?. n: b* {5 h4 k● 三个FSMC中断源,经过逻辑或连到NVIC单元;  I$ |* t! n% p2 _3 u* P
● 写入FIFO;
$ |  z0 ]. O7 x+ w# @● 代码可以在除NAND闪存和PC卡外的片外存储器运行;
6 @) s! D: i8 x; e- A/ f目标频率fCLK为HCLK/2,即当系统时钟为72MHz时,外部访问是基于36MHz时钟;系统时钟为48MHz时,外部访问是基于24MHz时钟。
+ z" G+ T) ]+ M/ h# o9 O
* i- e3 j& t5 J( ^2 I
2.3.6 LCD并行接口
8 X; v7 O7 |0 S2 U, }FSMC可以配置成与多数图形LCD控制器的无缝连接,它支持Intel 8080和Motorola 6800的模式,并能够灵活地与特定的LCD接口。使用这个LCD并行接口可以很方便地构建简易的图形应用环境,或使用专用加速控制器的高性能方案。
1 b. @, g4 C9 R$ D5 X, F: X7 v

  W  m3 q" e5 Q; ^9 t2 R
2.3.7 嵌套的向量式中断控制器(NVIC) ! K/ @. p0 I  @+ s
STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE增强型产品内置嵌套的向量式中断控制器,能够9 P1 y7 T9 F# y; U
处理多达60个可屏蔽中断通道(不包括16个Cortex™-M3的中断线)和16个优先级。
3 L- t- R) r) h! T8 ?& S● 紧耦合的NVIC能够达到低延迟的中断响应处理
$ S, w: F) h; R1 j. W0 _! {+ v$ [, O中断向量入口地址直接进入内核
$ \+ J6 m5 G( A; R● 紧耦合的NVIC接口
' V6 `: h2 `) V; H● 允许中断的早期处理
1 s% u. M2 o' F/ @/ d● 处理晚到的较高优先级中断
6 Y) S+ U2 ?( s! y( X2 v, O● 支持中断尾部链接功能
" \4 e/ ~. `9 x' \. Y! u8 H自动保存处理器状态
" f9 i; ?- N' I$ [中断返回时自动恢复,无需额外指令开销
. Y* h' M  g4 p. d该模块以最小的中断延迟提供灵活的中断管理功能。

8 [* T6 _5 |  g5 P2 d5 q! J: t& v9 ^  n
2.3.8 外部中断/事件控制器(EXTI) & J% u: g  G" S3 U8 p% S
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),并能够单独地被屏蔽;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112个通用I/O口连接到16个外部中断线。
  @" ]1 E' y, x- B1 x- L1 U- e

+ K( x% R! ~, `4 g
2.3.9 时钟和启动6 X# w* X* b: B- o
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、具失效监控的4~16MHz时钟;当检测到外部时钟失效时,它将被隔离,系统将自动地切换到内部的RC振荡器,如果使能了中断,软件可以接收到相应的中断。同样,在需要时可以采取对PLL时钟完全的中断管理(如当一个间接使用的外部振荡器失效时)。
- Y# {0 _! T) w2 ]
3 _9 k) h8 _( v' G0 o% y/ @3 W( e9 C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。参考图2的时钟驱动框图。

5 M: E, G8 y8 i) d& l0 }
5 ]( A& `1 z, b! R
2.3.10 自举模式6 L: ]2 p4 @) }: c2 `1 q% r8 V
在启动时,通过自举引脚可以选择三种自举模式中的一种:
1 O: X9 ]# F4 C4 Z● 从程序闪存存储器自举
& r0 j# \2 g9 p) v: L8 O● 从系统存储器自举
. w; v( h2 L) U" J( [+ r● 从内部SRAM自举
8 [6 f5 H. Y; F自举加载程序(Bootloader)存放于系统存储器中,可以通过USART1对闪存重新编程。
; x& k2 L" M, o1 T( t4 s% [
& s) H" Y) w5 V# e
2.3.11 供电方案
" P% V/ @- E( ?9 O4 I, V: X0 ]* O● VDD = 2.0~3.6V:VDD引脚为I/O引脚和内部调压器供电。( \$ {5 `* P! w- A0 A7 a" i
● VSSA,VDDA = 2.0~3.6V:为ADC、复位模块、RC振荡器和PLL的模拟部分提供供电。使用ADC时,VDDA不得小于2.4V。VDDA和VSSA必须分别连接到VDD和VSS。/ M* G% o2 K8 A& w8 a, M
● VBAT = 1.8~3.6V:当关闭VDD时,(通过内部电源切换器)为RTC、外部32kHz振荡器和后备寄存器供电。0 b3 A1 {9 L& o/ M
关于如何连接电源引脚的详细信息,参见图12供电方案。

! P, j8 c, u$ [/ O3 \0 |" z
$ |$ N- P5 b. y$ W3 W* p
2.3.12 供电监控器
, o) s$ ?, m! P: ^" O$ _2 |9 h本产品内部集成了上电复位(POR)/掉电复位(PDR)电路,该电路始终处于工作状态,保证系统在供电超过2V时工作;当VDD低于设定的阀值(VPOR/PDR)时,置器件于复位状态,而不必使用外部复位电路。4 @4 u) e3 Q$ V
器件中还有一个可编程电压监测器(PVD),它监视VDD/VDDA供电并与阀值VPVD比较,当VDD低于或高于阀值VPVD时产生中断,中断处理程序可以发出警告信息或将微控制器转入安全模式。PVD功能需要通过程序开启。关于VPOR/PDR和VPVD的值参考表12。

, l/ T) D# l- f. x/ \: Y1 B! e! a) w- |- ?9 [/ T1 d( U* u* C
2.3.13 电压调压器; S) {4 n' [  D
调压器有三个操作模式:主模式(MR)、低功耗模式(LPR)和关断模式
; s) j) `" z5 s  U● 主模式(MR)用于正常的运行操作1 I" K" n1 r6 b; C4 R$ c
● 低功耗模式(LPR)用于CPU的停机模式
' y1 [3 y$ A& K+ Q' o- q  P( o1 q" o- G● 关断模式用于CPU的待机模式:调压器的输出为高阻状态,内核电路的供电切断,调压器处于零消耗状态(但寄存器和SRAM的内容将丢失)
( h6 N+ g1 q/ e- @. }1 ]该调压器在复位后始终处于工作状态,在待机模式下关闭处于高阻输出。
5 c# F! W9 O* l6 l9 i1 [0 A* O" G/ M9 i- ^+ k) l2 I

, ?8 z# r4 i, ~2 P: z
3 [/ u/ s8 \& q9 o: {完整版请查看:附件, h2 q% w" d# m4 W+ G# {/ u

CD00191185_ZHV5.pdf

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