第2章 存儲(chǔ)器與總線(xiàn)架構(gòu)

1、第2章 存儲(chǔ)器與總線(xiàn)構(gòu)架一、系統(tǒng)構(gòu)架1、STM32系統(tǒng)包含的基本單元l四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元：Cortex-M3內(nèi)核ICode總線(xiàn)(I-bus)、DCode 總線(xiàn)(D-bus)和系統(tǒng)總線(xiàn)(S-bus)，GP-DMA(通用DMA) l三個(gè)被動(dòng)單元：內(nèi)部SRAM，內(nèi)部閃存FLASH存儲(chǔ)器，AHB到APB的橋(AHB2APBx)，它連接所有的APB設(shè)備2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示lICode總線(xiàn)：該總線(xiàn)將Cortex-M3內(nèi)核的指令總線(xiàn)與Flash指令接口相連接，指令預(yù)取在此總線(xiàn)上完成。lDCode總線(xiàn)：該總線(xiàn)將Cortex-M3內(nèi)核的DCode總線(xiàn)與閃存存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)接口相連接(常量加載和調(diào)試訪(fǎng)問(wèn))。l系統(tǒng)總線(xiàn)：此

2、總線(xiàn)連接Cortex-M3內(nèi)核的系統(tǒng)總線(xiàn)(外設(shè)總線(xiàn))到總線(xiàn)矩陣，總線(xiàn)矩陣協(xié)調(diào)著內(nèi)核和DMA間的訪(fǎng)問(wèn)。lDMA總線(xiàn)：此總線(xiàn)將DMA的AHB主控接口與總線(xiàn)矩陣相聯(lián)，總線(xiàn)矩陣協(xié)調(diào)著CPU的DCode和DMA到SRAM、閃存和外設(shè)的訪(fǎng)問(wèn)。 l總線(xiàn)矩陣：此總線(xiàn)矩陣協(xié)調(diào)內(nèi)核系統(tǒng)總線(xiàn)和DMA主控總線(xiàn)之間的訪(fǎng)問(wèn)仲裁。此總線(xiàn)矩陣由3個(gè)驅(qū)動(dòng)部件(CPU的DCode、系統(tǒng)總線(xiàn)和DMA總線(xiàn))和3個(gè)被動(dòng)部件(閃存存儲(chǔ)器接口、SRAM和AHB2APB橋)構(gòu)成。AHB外設(shè)通過(guò)總線(xiàn)矩陣與系統(tǒng)總線(xiàn)相連，允許DMA訪(fǎng)問(wèn)。lAHB/APB橋(APB)：兩個(gè)AHB/APB 橋在A(yíng)HB和2個(gè)APB總線(xiàn)間提供同步連接。APB1操作速度限

3、于36MHz，APB2工作在全速狀態(tài)(最高72MHz)。二、存儲(chǔ)器組織1、存儲(chǔ)器的組織方法l程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、寄存器和輸入輸出端口被組織在同一個(gè)4GB的線(xiàn)性地址空間內(nèi)。l數(shù)據(jù)字節(jié)以小端格式存放在存儲(chǔ)器中。一個(gè)字中最低地址字節(jié)被認(rèn)為是該字的最低位字節(jié)，而最高地址字節(jié)是最高位字節(jié)。l可訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)器空間被分成8個(gè)512MB的主要塊，其他所有沒(méi)有分配給片上存儲(chǔ)器和外設(shè)的存儲(chǔ)器空間都是保留的地址空間2、存儲(chǔ)器映像 （續(xù)圖） 3、外設(shè)存儲(chǔ)器映像 起始地址外設(shè)總線(xiàn)寄存器映像0 x4002 2400 - 0 x4002 3FFF 保留0 x4002 2000 - 0 x4002 23FF 閃存存儲(chǔ)器接口

4、0 x4002 1400 - 0 x4002 1FFF 保留AHB 0 x4002 1000 - 0 x4002 13FF 復(fù)位和時(shí)鐘控制0 x4002 0400 - 0 x4002 0FFF 保留0 x4002 0000 - 0 x4002 03FF DMA 0 x4001 3C00 - 0 x4001 3FFF 保留0 x4001 3800 - 0 x4001 3BFF USART1 0 x4001 3400 - 0 x4001 37FF 保留0 x4001 3000 - 0 x4001 33FF SPI1 0 x4001 2C00 - 0 x4001 2FFF TIM1時(shí)鐘0 x4001

5、 2800 - 0 x4001 2BFF ADC2 APB10 x4001 2400 - 0 x4001 27FF ADC1 0 x4001 2000 - 0 x4001 1FFF 保留0 x4001 1800 - 0 x4001 1BFF GPIO端口E 0 x4001 1400 - 0 x4001 17FF GPIO端口D 0 x4001 1000 - 0 x4001 13FF GPIO端口C 0X4001 0C00 - 0 x4001 0FFF GPIO端口B 0 x4001 0800 - 0 x4001 0BFF GPIO端口A(yíng) 0 x4001 0400 - 0 x4001 07FF

6、EXTI 0 x4001 0000 - 0 x4001 03FF AFIO 0 x4000 8000 - 0 x4000 77FF 保留0 x4000 7000 - 0 x4000 73FF 電源控制0 x4000 6C00 - 0 x4000 6FFF 后備寄存器(BKP) APB10 x4000 6800 - 0 x4000 6BFF 保留0 x4000 6400 - 0 x4000 67FF bxCAN 0 x4000 6000 - 0 x4000 63FF USB的SRAM 256x16 位0 x4000 5C00 - 0 x4000 5FFF USB寄存器0 x4000 5800 -

7、 0 x4000 5BFF I2C2 0 x4000 5400 - 0 x4000 57FF I2C1 0 x4000 5000 - 0 x4000 4FFF 保留0 x4000 4800 - 0 x4000 4BFF USART3 0 x4000 4400 - 0 x4000 47FF USART2 0 x4000 4000 - 0 x4000 3FFF 保留0 x4000 3800 - 0 x4000 3BFF SPI2 0 x4000 3400 - 0 x4000 37FF 保留APB10 x4000 3000 - 0 x4000 33FF 獨(dú)立看門(mén)狗(IWDG) 0 x4000 2C0

8、0 - 0 x4000 2FFF 窗口看門(mén)狗(WWDG) 0 x4000 2800 - 0 x4000 2BFF RTC 0 x4000 2400 - 0 x4000 0FFF 保留0 x4000 0800 - 0 x4000 0BFF TIM4定時(shí)器0 x4000 0400 - 0 x4000 07FF TIM3定時(shí)器0 x4000 0000 - 0 x4000 03FF TIM2定時(shí)器4、STM32F10X中各接口部件中的寄存器 STM32F103系列微控制器嵌入的各種接口部件都有三大類(lèi)寄存器：控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和狀態(tài)寄存器，每一類(lèi)寄存器都包含了多個(gè)寄存器，它們?cè)谙嗤幕刂废戮哂胁煌?/p>

9、的偏移地址。例：TIM2定時(shí)器的基地址是：0 x4000 0000 控制寄存器1的偏移地址是：00H 控制寄存器2的偏移地址是：04H 從模式控制寄存器的偏移地址是：08H DMA/中斷使能寄存器的偏移地址是：0CH等由上表述可得到它們的物理地址是： 控制寄存器1的物理地址是： 0 x4000 0000 控制寄存器2的物理地址是： 0 x4000 0004 從模式控制寄存器的物理地址是： 0 x4000 0008 DMA/中斷使能寄存器的物理地址是： 0 x4000 000C等因此對(duì)這些寄存器的操作實(shí)際上就是對(duì)其物理地址中內(nèi)容的操作5、嵌入式SRAM STM32F10 x內(nèi)置20K字節(jié)的靜態(tài)S

10、RAM，它可以以字節(jié)、半字(16位)或全字(32位)訪(fǎng)問(wèn)，SRAM的起始地址是0 x2000 00006、嵌入式閃存高性能的閃存模塊有以下的主要特性：l128K字節(jié)閃存l擦寫(xiě)次數(shù)：100萬(wàn)次存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)：閃存存儲(chǔ)器有主存儲(chǔ)塊和信息塊組成（1）主存儲(chǔ)塊為16Kx64位，每個(gè)主存儲(chǔ)塊又劃分為128個(gè)1K字節(jié)的頁(yè)。（2）信息塊為320 x64位，每個(gè)信息塊又劃分為一個(gè)2K字節(jié)和一個(gè)0.5K字節(jié)的頁(yè)三、啟動(dòng)配置 啟動(dòng)模式選擇管腳啟動(dòng)模式說(shuō)明BOOT1BOOT0 x0用戶(hù)Flash用戶(hù)閃存被選為啟動(dòng)區(qū)域01系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)器被選為啟動(dòng)區(qū)域11內(nèi)嵌SRAM內(nèi)嵌 SRAM被選為啟動(dòng)區(qū)域 在STM32F10

11、x里，可以通過(guò)BOOT1:0引腳選擇三種不同啟動(dòng)模式四、STM32F10X提供的固件庫(kù) 固件庫(kù)包括了程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和覆蓋所有外部特性的宏單元，還包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)的描述以及每個(gè)外圍模塊的實(shí)例。 為了方便用戶(hù)的編程，STM32F10X對(duì)接口部件中寄存器的操作轉(zhuǎn)變成了對(duì)固件庫(kù)的操作。即只要調(diào)用固件庫(kù)中的相關(guān)函數(shù)，就可以完成對(duì)接口寄存器的操作。 STM32F10X中固件庫(kù)中的函數(shù)是以接口部件來(lái)分類(lèi)的。1、STM32固件庫(kù)的定義規(guī)則STM32固件庫(kù)中使用的縮寫(xiě)詞： 縮寫(xiě)外圍模塊/單元縮寫(xiě)外圍模塊/單元ADC模/數(shù)轉(zhuǎn)換PWR電源控制BKP備份寄存器RCC復(fù)位和時(shí)鐘控制CAN控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘DMA直

12、接存儲(chǔ)器存取控制SPI串行外圍接口EXTI外部中斷控制器SysTick 系統(tǒng)tick定時(shí)器FLASHFlash存儲(chǔ)器TIM通用定時(shí)器GPIO通用I/OTIM1先進(jìn)的控制定時(shí)器I2CI2C接口USART通用同步異步接收傳送器IWDG獨(dú)立看門(mén)狗WWDG窗口看門(mén)狗NVIC嵌套向量中斷控制器（1）固件庫(kù)的命名規(guī)則l PPP表示外圍模塊的縮寫(xiě)l 系統(tǒng)文件名和源/頭文件名以“stm32f10 x_”的形式表示，例如stm32f10 x_conf.h。l 在單一文件中使用的常量在該文件中定義，在多個(gè)文件中使用的常量定義在頭文件中，所有的常量以大寫(xiě)字母表示。l 寄存器當(dāng)作常量看待。同樣以大寫(xiě)字母表示。l 外圍

13、模塊功能函數(shù)的名字需要有相應(yīng)的外圍模塊縮寫(xiě)加下劃線(xiàn)這樣的前綴。每個(gè)單詞的首寫(xiě)字符需要大寫(xiě)。例SPI_SendDatal 使用PPP_InitTypeDef中指定的參數(shù)初始化PPP外圍模塊的函數(shù)，被命名為PPP_Init。l 復(fù)位PPP外圍模塊寄存器為默認(rèn)值的函數(shù)，命名為PPP_DeInit。l 將PPP_InitTypeDef結(jié)構(gòu)體中的每個(gè)成員設(shè)置為復(fù)位值的函數(shù)，命名為PPP_StructInit。l 用來(lái)使能或禁止指定的PPP外圍模塊的函數(shù)，命名為PPP_Cmd l 用來(lái)使能或禁止指定的PPP外圍模塊的某個(gè)中斷資源的函數(shù)，命名為PPP_ITConfigl 用來(lái)使能或禁止指定的PPP外圍模塊的

14、DMA接口的函數(shù)，被命名為PPP_DMAConfig。l 用來(lái)設(shè)置某個(gè)外圍模塊的函數(shù)，總是以“Config”結(jié)尾。l 用來(lái)檢測(cè)指定PPP的標(biāo)志是否被置位或清0的函數(shù)，命名為PPP_GetFlagStatus。l 用來(lái)清除某個(gè)PPP的標(biāo)志的函數(shù)，命名為PPP_ClearFlagl 用來(lái)檢驗(yàn)指定PPP的中斷是否發(fā)生的函數(shù)，命名為PPP_GetITPendingBitl 用來(lái)清除某個(gè)PPP中斷掛起位的函數(shù)，命名為PPP_ClearITPendingBit（2）代碼標(biāo)準(zhǔn)l 變量定義了18個(gè)變量類(lèi)型，在頭文件stm32f10 x_type.h中Typedef signed long s32；Typede

15、f signed short s16；Typedef signed char s8；Typedef volatile signed long v32；Typedef volatile signed short v16；Typedef volatile signed char v8；Typedef unsigned long u32；Typedef unsigned short u16；Typedef unsigned char u8；Typedef unsigned long const uc32；Typedef unsigned short const uc16；Typedef unsign

16、ed char const uc8；Typedef volatile unsigned long vu32；Typedef volatile unsigned short vu16；Typedef volatile unsigned char vu8；Typedef volatile unsigned long const vuc32；Typedef volatile unsigned short const vuc16；Typedef volatile unsigned char const vuc8；l 布爾（bool）類(lèi)型布爾類(lèi)型在頭文件stm32f10 x_type.h中定義Typed

17、ef enumFALSE = 0，TRUE = ！FALSEbool；l 標(biāo)志狀態(tài)（FunctionlState）類(lèi)型標(biāo)志狀態(tài)類(lèi)型在頭文件stm32f10 x_type.h中定義Typedef enumRESET = 0，SET = ！RESETFlagStatus；l 功能狀態(tài)（FunctionlState）類(lèi)型功能狀態(tài)類(lèi)型在頭文件stm32f10 x_type.h中定義Typedef enumDISABLE = 0，ENABLE = ！DISABLEFunctionlState；l 錯(cuò)誤狀態(tài)（FunctionlState）類(lèi)型錯(cuò)誤狀態(tài)類(lèi)型在頭文件stm32f10 x_type.h中定義Ty

18、pedef enumERROR = 0，SUCCESS = ！ERRORErrorStatus；（3）外圍模塊指向外圍模塊的指針，用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)外圍模塊控制寄存器。l 外圍模塊控制寄存器結(jié)構(gòu)stm32f10 x_map.h包含了所有外圍模塊結(jié)構(gòu)的定義。下面是一個(gè)SPI寄存器結(jié)構(gòu)的聲明Typedef structvu16CR1/* SPI 控制寄存器1 */u16RESERVED0 /* 保留0 */vu16CR2/* SPI 控制寄存器2 */u16RESERVED1 /* 保留1 */vu16SR/* SPI 狀態(tài)寄存器 */u16RESERVED2/* 保留2 */vu16DR/* SPI 數(shù)據(jù)

19、寄存器 */u16RESERVED3/* 保留3 */vu16CRCPR/* SPI CRC多項(xiàng)式寄存器 */u16RESERVED4/* 保留4 */vu16RXCRCR/* SPI Rx CRC 寄存器 */ u16RESERVED5/* 保留5 */vu16TXCRCR/* SPI Tx CRC 寄存器 */ u16RESERVED6/* 保留6 */SPI_TypeDef 每個(gè)外圍模塊的寄存器名是該寄存器的縮寫(xiě)，用大寫(xiě)表示。RESERVEDi（i是正數(shù)，作為保留域的下標(biāo)）表示保留域。l 外圍模塊聲明所有外圍模塊在stm32f10 x_map.h中聲明。下面給出了SPI外圍模塊的聲明#i

20、fndef EXT#Define EXT extern#endif#define PERIPH_BASE（u32）0 x40000000）#define APB1PERIPH_BASE PERIPH_BASE#define APB2PERIPH_BASE （PERIPH_BASE + 0 x10000）/* SPI2 基地址的定義 */#define SPI2_BASE（APB1PERIPH_BASE + 0 x3800）/* SPI2 外圍聲明 */#ifndef DEBUG#ifdef _SPI2 #define SPI2(SPI_TypeDef *)SPI2_BASE)#endif /*

21、 _SPI2 */#else /* DEBUG */#ifdef _SPI2 EXT SPI_TypeDef *SPI2#endif/* _SPI2 */#endif/* DEBUG */說(shuō)明：（1）定義標(biāo)簽_SPI，用來(lái)在應(yīng)用程序中引入SPI外圍模塊庫(kù)（_SPI標(biāo)簽定義在stm32f10 x_conf.h中）。（2）定義label_SPIn，用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)SPIn的外圍寄存器（_SPIn標(biāo)簽定義在stm32f10 x_conf.h中）。（3）為了進(jìn)入調(diào)試模式，用戶(hù)必須在頭文件stm32f10 x_conf.h中定義標(biāo)簽DEBUG。這樣就構(gòu)成了一個(gè)指向SRAM中外圍模塊結(jié)構(gòu)體的指針，從而使調(diào)試變的簡(jiǎn)單，并且所有寄存器的設(shè)置可以通過(guò)轉(zhuǎn)儲(chǔ)一個(gè)外圍變量來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、STM32固件庫(kù)的層次結(jié)構(gòu)（1）示例（Examples）文件夾Examples包含每個(gè)外設(shè)模塊的子文件夾，每個(gè)子文件夾提供了運(yùn)行該外設(shè)所需要的最小文件集。l readme.txt：描述示例如何工作。l stm32f10 x_conf.h：頭文件，配置所使用的外圍模塊，并且包括各種DEFI