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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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3 r) d, @- Q6 g2 Y
芯片内部架构示意图
/ ~& Z- h  x/ M/ `, E/ V6 Y
    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。: I# K3 q" b" V! S0 C; g1 B

) B) i# B6 I- ]" k1 _7 R

! k) E6 K5 v% K+ ]  yICode 总线% k4 `; f3 ~0 F6 G- w
    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。
( U2 ?3 a& P! {8 X. c; o8 p9 [* z  @$ o. X# U

0 L5 a% F+ m% _% d% n! a( sDCode总线
8 Y8 k* l  J* q8 H" A    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。
, s" P% _0 A  o1 ~+ o0 l! y- b6 \& _$ D! I; y+ C' m) d; E
系统System总线
. C7 f+ w$ A& N5 `    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。
/ Z* e$ A- y( [6 ?2 g2 F
8 x% w% Y# L& R; F2 D. X3 XDMA总线
. \# W# Q. }! o1 V- ?    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。
/ @) v: z7 a- V# G$ F  q. A
2 ~) w. |7 L( X( a/ l7 u; B$ p    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。) i6 W) u3 @( X9 B

; ?7 I$ ^/ R' Z
% q! x2 D/ M( C- q
内部的闪存存储器Flash
! r6 d2 y' c6 l: W+ e8 L    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。. h+ N4 z, Z  @( V$ j( `
4 ^7 [4 Z, {% r0 ]
内部的SRAM
' Y% Q! P8 W- K$ x4 h    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。
3 S1 u' q& a$ @9 |. t! m  C
& S1 E: |9 [. p+ x9 N# C, GFSMC
- A; E+ j! x/ z    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。
, m5 m* o9 e& N8 o( d; G8 c
2 J: k8 ~. V8 r1 t, MAHB" |* a: Q! m& ~7 O5 L8 V  Q

( u  [3 B- F. `. r; v" Y/ I2 L7 a    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。: ?/ L8 i' ~. i- w
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