1前言
本数据手册介绍了 STM32F301x6/8 微控制器的订购信息和器件的机械特性。
本数据手册应与 STM32F301x6/8 和 STM32F318x8 基于 ARM® 的高级 32 位 MCU 参考手册（RM0366）结合阅读。该参考手册可从意法半导体网站 www.st.com 获得。
若需 ARM® Cortex®-M4 内核的信息，请参考 Cortex®-M4 技术参考手册，可从 ARM 网站www.arm.com 获得


2说明
STM32F301x6/8 产品系列基于高性能的 ARM® Cortex®-M4 32 位 RISC 内核，工作频率高达72 MHz，内置浮点运算单元 （FPU）。该产品系列包括高速嵌入式存储器 （高达 64 K 字节Flash， 16 K 字节 SRAM），以及连至两个 APB 总线的广泛的增强型 I/O 和外设。
该器件提供了一个快速 12 位 ADC 单元（5 Msps）、三个比较器、一个运算放大器、多达 18个电容感应通道、一个 DAC 通道、一个低功耗 RTC、一个通用 32 位定时器、一个专用于电机控制的定时器、多达三个通用 16 位定时器、一个驱动 DAC 的定时器。它还有标准和高级通信接口：三个 I2C、多达三个 USART、多达两个配有复用全双工 I2S 的 SPI、一个红外发射器。
STM32F301x6/8 系列产品的工作温度范围是 –40 到 +85°C，工作电压为 2.0 到 3.6V。该系列提供了一套全面的节能模式，可实现低功耗应用设计。
STM32F301x6/8 系列器件有 32、 48、 49、 64 引脚封装。
所包括的外设因所选的器件而异。








3功能概述
3.1 ARM® Cortex®-M4 内核，配有 FPU、嵌入式 Flash、 SRAM
带有 FPU 的 ARM® Cortex®-M4 处理器是最新一代的嵌入式系统 ARM 处理器。该处理器引脚数少、功耗低，能够提供满足 MCU 实现要求的低成本平台，同时具备卓越的计算性能和先进的中断系统响应。
带有 FPU 的 ARM® Cortex®-M4 32 位 RISC 处理器具有优异的代码效率，采用通常 8 位和16 位器件的存储器空间即可发挥 ARM 内核的高性能。
该处理器支持一组 DSP 指令，能够实现高效的信号处理和复杂的算法执行。它的单精度 FPU通过使用元语言开发工具，可加速开发，防止饱和。
STM32F301x6/8 系列具有嵌入式 ARM 内核，因此与所有 ARM 工具和软件都兼容。
图 1STM32F301x6/8 给出了该器件系列的总体框图。


3.2存储器
3.2.1嵌入式 Flash
所有 STM32F301x6/8 器件都具有高达 64 K 字节的嵌入式 Flash，可用于储存程序和数据。
Flash 访问时间调整为 CPU 的时钟频率（0 到 24 MHz 时为 0 个等待周期，24 到 48 MHz 时为 1 个等待周期，超过 48 MHz 时为 2 个等待周期）。


3.2.2嵌入式 SRAM
STM32F301x6/8 器件具有 16 K 字节的嵌入式 SRAM。
3.3启动模式
启动时，通过 BOOT0 引脚和 BOOT1 选项位来选择以下三种启动模式之一：
•从用户 Flash 启动
•从系统存储器启动
•从嵌入式 SRAM 启动
启动程序位于系统存储器中。它通过使用 USART1 （PA9/PA10）和 USART2 （PA2/PA3）来对 Flash 重新编程。


3.4循环冗余校验计算单元 （CRC）
CRC （循环冗余校验）计算单元使用一个其值和大小可配置的生成多项式来得到 CRC 码。在众多的应用中，基于 CRC 的技术还常用来验证数据传输或存储的完整性。根据 EN/IEC60335-1 标准的规定，这些技术提供了验证 Flash 完整性的方法。CRC 计算单元有助于在运行期间计算软件的签名，并将该签名与链接时生成并存储在指定存储单元的参考签名加以比较。


3.5电源管理
3.5.1电源方案
•VSS， VDD = 2.0 到 3.6 V：I/O 和内部调压器的外部电源。通过 VDD 引脚从外部提供。
•VSSA、VDDA = 2.0 至 3.6 V：ADC、DAC、比较器、运算放大器、复位块、RC、PLL 的
外部模拟供电。施加于每个模拟外设的 VDDA 最低电压都各不相同。表 3 提供了模拟外设的 VDDA 范围总结。 VDDA 电平必须一直大于等于 VDD 电平，且必须首先提供。





•VBAT = 1.65 到 3.6 V：当 VDD 不存在时，作为 RTC、 32 kHz 外部时钟振荡器和备份寄存器的电源 （通过电源开关供电）。


3.5.2电源监控器
本器件内部集成有上电复位 (POR) 和掉电复位 (PDR) 电路。此电路始终处于活动状态，可确保器件在电压不低于 2 V 门限时能够正常工作。当监控的供电电压低于规定阈值 VPOR/PDR时，器件保持复位模式，无需外部复位电路。
•POR 仅监测 VDD 供电电压。在启动阶段， VDDA 必须先到达，且大于等于 VDD。
•PDR 监控 VDD 和 VDDA 供电电压，然而，若应用设计可确保 VDDA 大于等于 VDD，则可禁用 VDDA 供电监控器 （方法是编程一个专用选项位），以降低功耗。
该器件还有一个嵌入式可编程电压检测器 (PVD)，用于监视 VDD 电源并将其与 VPVD 阈值进行比较。当 VDD 低于 VPVD 阈值和 / 或 VDD 高于 VPVD 阈值时，将产生中断。随后，中断服务程序会生成一条警告消息并且 / 或者使 MCU 进入安全状态。 PVD 由软件使能。

3.5.3调压器
调压器有三种工作模式：主模式 (MR)、低功耗模式 (LPR) 和掉电模式。
•MR 模式用于标称调压模式 （运行）
•LPR 模式用于停止模式中。
•掉电模式用于待机模式中：调压器输出为高阻，内核电路掉电，达到零功耗。
此调压器在复位后始终处于使能状态。在待机模式下处于禁止状态。


3.5.4低功耗模式
STM32F301x6/8 支持三种低功耗模式，可在低功耗、短启动时间和可用唤醒源之间取得最佳
平衡。
•睡眠模式
在睡眠模式下，只有 CPU 停止工作。所有外设继续运行并可在发生中断 / 事件时唤醒CPU。
•停止模式
停止模式在保持 SRAM 和寄存器内容的同时，实现最低功耗。此时， 1.8 V 模块的所有时钟都会停止，PLL、HSI RC 和 HSE 晶振也被禁止。还可以将调压器置于正常模式或低功耗模式。
可通过任意 EXTI 中断线将器件从停机模式唤醒。 EXTI 线源可以是 16 根外部线之一、PVD 输出、 RTC 闹钟、 COMPx、 I2C、 USARTx。
•待机模式
待机模式下可达到最低功耗。此时，内部调压器关闭，因此整个 1.8 V 域将断电。
PLL、 HSI RC 和 HSE 晶振也会关闭。进入待机模式后，除备份域和待机电路中的寄存器外， SRAM 和寄存器的内容都将消失。
发生外部复位 （NRST 引脚）、 IWDG 复位、 WKUP 引脚上出现上升沿或者触发 RTC闹钟时，器件退出待机模式。
注： 进入停机或待机模式时， RTC、 IWDG 和相应的时钟源不会停止。


3.6互连矩阵
多个外设间有直接连接。这使得外设间可自主通信，节省了 CPU 资源和功耗。此外，这些硬件连接的时延快速且可预测。




3.7时钟和启动
在启动时执行系统时钟选择，但复位时会选择内部 RC 8 MHz 振荡器作为默认 CPU 时钟。启动时可以选择外部 4-32 MHz 时钟，随后将监视其是否失效。如果检测到该时钟失效，系统将自动切换回内部 RC 振荡器。同时生成软件中断 （如果已使能）。类似地，必要时 （例如，当间接使用的外部振荡器发生故障时）可以对 PLL 时钟输入进行完全的中断管理。
可通过多个预分频器配置 AHB 频率、高速 APB (APB2) 和低速 APB (APB1)。 AHB 和高速APB 域的最大频率为 72 MHz，而低速 APB 域的最大允许频率为 36 MHz。
高级时钟控制器使用单个晶振或振荡器为内核和所有外设提供时钟。可使用音频晶振以达到音频级的性能。






3.8通用输入 / 输出 （GPIO）
每个 GPIO 引脚都可以由软件配置为输出 （推挽或开漏）、输入 （带或不带上拉 / 下拉）或外设复用功能。大多数 GPIO 引脚都具有数字或模拟复用功能。除模拟引脚外，所有 GPIO都可承载高电流。
如果需要，可在特定序列后锁定 I/O 复用功能配置，以避免对 I/O 寄存器执行意外写操作。
快速 I/O 处理， I/O 切换可高达 36 MHz。


3.9直接存储器访问 （DMA）
灵活的通用 DMA 能够管理存储器至存储器、外设至存储器、存储器至外设的传输。 DMA 控制器支持循环缓冲区管理，当控制器到达缓冲区末尾时无需生成中断。
7 个 DMA 通道中的每个都连至专用硬件 DMA 请求，每个通道都支持软件触发。通过软件进行相关配置，并且数据源和数据目标之间传输的数据量不受限制。
DMA 可与以下主要外设一起使用：SPI、 I2C、 USART、定时器、 DAC、 ADC。


3.10中断和事件
3.10.1嵌套向量中断控制器 (NVIC)
STM32F301x6/8 器件内置有嵌套向量中断控制器（NVIC），可处理多达 60 个可屏蔽中断通道和 16 个优先级。
以下是 NVIC 的优势：
•紧耦合的 NVIC 使得中断响应更快
•直接向内核传递中断入口向量表地址
•紧耦合的 NVIC 内核接口
•允许对中断进行早期处理
•处理后到但优先级较高的中断
•支持中断咬尾功能
•自动保存处理器状态
•退出中断时自动恢复现场，无需指令开销
NVIC 硬件模块以最短的中断延迟提供了灵活的中断管理功能。

3.11快速模数转换器 （ADC）
STM32F301x6/8 系列器件内置有模数转换器，其分辨率在 12 及 6 位间可选。该 ADC 具有多达 15 个外部通道，可在单次或扫描模式下执行转换。通道可配置为单端输入或差分输入。
在扫描模式下，将对一组选定的模拟输入执行自动转换。
ADC 接口内置的其它逻辑功能允许：
•同步采样和保持
•单电阻相位电流读取技术。
ADC 可以使用 DMA 控制器。
有三个模拟看门狗可用。利用模拟看门狗功能，可以非常精确地监视一路、多路或所有选定通道的转换电压。当转换电压超出编程的阈值时，将产生中断。
通用定时器 (TIMx) 和高级控制定时器（TIM1）生成的事件可以分别内部连接到 ADC 启动触发信号和注入触发信号，从而实现 A/D 转换器和定时器的同步应用。


3.11.1温度传感器
温度传感器 （TS）可随温度变化线性生成电压 VSENSE。
温度传感器内部连接到 ADC1_IN16 输入通道，该通道用于将传感器输出电压转换为数字值。
传感器的线性很好，但必须对其校准以得到较好总精度的温度测量。由于工艺差别，温度传感器的偏移因芯片而异，因此未校准的内部温度传感器仅适合检测温度变化的应用。
为提高温度传感器的测量精度，每个器件都单独由 ST 在工厂校准。温度传感器的工厂校准数据由 ST 储存在系统存储区，访问模式为只读。


3.11.2内部参考电压 （VREFINT）
内部参考电压 （VREFINT）为 ADC 和比较器提供了一个稳定的 （带隙）电压输出。 VREFINT内部连接到 ADC1_IN18 输入通道。VREFINT 的精确电压由 ST 在生产测试期间对每部分单独测量，储存于系统存储区。访问模式为只读。

3.11.3 VBAT 电池电压监控
此嵌入式的硬件特性允许应用使用内部 ADC 通道 ADC1_IN17，测量 VBAT 电池电压。因为VBAT 电压可能高于 VDDA，超出 ADC 的输入范围，所以 VBAT 引脚内部连至除 2 的桥接分配器。因此，转换出的数字值为 VBAT 电压的一半。


3.12数模转换器 (DAC)
一个 12 位缓冲 DAC 通道 （DAC1_OUT1）可用于将数字信号转换为模拟电压信号输出。所选设计结构由集成的电阻串和采用反相配置的放大器组成。
该数字接口支持以下功能：
•一个 DAC 输出通道
•8 位或 12 位单调输出
•12 位模式下数据采用左对齐或右对齐
•同步更新功能
•生成噪声波
•生成三角波
•与 DMA 相连
•通过外部触发信号进行转换


3.13运算放大器 （OPAMP）
STM32F301x6/8 内置有一个运算放大器，它具有外部或内部跟随器路由和 PGA 能力 （使用外部元件，还可具有放大器和滤波器能力）。当选择该运算放大器时，会使用一个外部 ADC通道以启用输出测量。
该运算放大器具有：
•8.2 MHz 带宽
•0.5 mA 输出能力
•轨对轨输入 / 输出
•在 PGA 模式中，增益可编程为 2、 4、 8、 16。



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