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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。
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芯片内部架构示意图
( Y) \% Y  O; z6 |5 L8 z, Q
    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。
. D  ?; i" s: c4 d8 {6 L0 h6 I4 W& L3 z: \
* R- T+ z0 X- O
ICode 总线" j9 {4 v8 Z- \7 q. V8 i  K3 y& G
    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。0 f7 B- M4 D! g4 V( {' d

2 y. |0 J2 \' \, M
: P: j. `4 L2 C8 ~
DCode总线
$ m, U8 V4 m) o4 `    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。
+ U) c, W3 Y% h5 Q* h9 M
0 _: z& o6 |$ @6 c. S系统System总线; m6 {) N8 K! p5 z+ c6 ?
    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。2 w" u; x( P5 H, \6 X
7 t; x5 F; }+ k: n/ _2 f- ^- O
DMA总线
" J4 w# n/ C; X: X" m3 Q" ]( g    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。
$ O9 \: y2 b! W. a( G8 Y9 W
8 [0 Q( M% Z/ m1 ]+ I+ K    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。
9 y5 D& W& Q5 O9 W' G" d, e/ J
. S) ?! F# n% F8 H# p, u/ j
4 Q$ @3 P- \0 L6 t: b: A& M$ c
内部的闪存存储器Flash( Y* r( ?7 p) }' N8 ]
    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。
/ d. O' g. ~5 [: i3 Z+ ~
6 m0 y& c, d9 ^4 z! R. |/ F: q内部的SRAM, c% b8 ?5 c) w, [2 v4 w+ U! W) K
    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。) Y( ~* ?, M1 v5 _
1 R$ n) S4 v0 g. \9 w+ D3 ?% Q1 [. H+ \
FSMC/ Z5 B& d3 N4 z( ]7 m
    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。4 d9 V6 F7 @( \7 O8 w$ a
) q. p4 i3 Q7 W5 A9 V2 a' g- v
AHB) a6 L; |9 F- l6 Z3 B! U
: z# W& h; [6 N7 X( L- i
    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。
# ?) R  T( n  A* n# h4 X
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