存儲器與總線架構(gòu)

1、關(guān)于存儲器與總線架構(gòu)第1頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三一、系統(tǒng)構(gòu)架1、STM32系統(tǒng)包含的基本單元四個(gè)驅(qū)動單元：Cortex-M3內(nèi)核ICode總線(I-bus)、DCode 總線(D-bus)和系統(tǒng)總線(S-bus)，GP-DMA(通用DMA) 三個(gè)被動單元：內(nèi)部SRAM，內(nèi)部閃存FLASH存儲器，AHB到APB的橋(AHB2APBx)，它連接所有的APB設(shè)備第2頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示第3頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三ICode總線：該總線將Cortex-M3內(nèi)核的指令總線與Fl

2、ash指令接口相連接，指令預(yù)取在此總線上完成。DCode總線：該總線將Cortex-M3內(nèi)核的DCode總線與閃存存儲器的數(shù)據(jù)接口相連接(常量加載和調(diào)試訪問)。系統(tǒng)總線：此總線連接Cortex-M3內(nèi)核的系統(tǒng)總線(外設(shè)總線)到總線矩陣，總線矩陣協(xié)調(diào)著內(nèi)核和DMA間的訪問。DMA總線：此總線將DMA的AHB主控接口與總線矩陣相聯(lián)，總線矩陣協(xié)調(diào)著CPU的DCode和DMA到SRAM、閃存和外設(shè)的訪問。 第4頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三總線矩陣：此總線矩陣協(xié)調(diào)內(nèi)核系統(tǒng)總線和DMA主控總線之間的訪問仲裁。此總線矩陣由3個(gè)驅(qū)動部件(CPU的DCode、系統(tǒng)總線和DMA總線)

3、和3個(gè)被動部件(閃存存儲器接口、SRAM和AHB2APB橋)構(gòu)成。AHB外設(shè)通過總線矩陣與系統(tǒng)總線相連，允許DMA訪問。AHB/APB橋(APB)：兩個(gè)AHB/APB 橋在AHB和2個(gè)APB總線間提供同步連接。APB1操作速度限于36MHz，APB2工作在全速狀態(tài)(最高72MHz)。第5頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三二、存儲器組織1、存儲器的組織方法程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、寄存器和輸入輸出端口被組織在同一個(gè)4GB的線性地址空間內(nèi)。數(shù)據(jù)字節(jié)以小端格式存放在存儲器中。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)?？稍L問的存儲器空間被分成8個(gè)5

4、12MB的主要塊，其他所有沒有分配給片上存儲器和外設(shè)的存儲器空間都是保留的地址空間第6頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三2、存儲器映像 第7頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三（續(xù)圖） 第8頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三3、外設(shè)存儲器映像 起始地址外設(shè)總線寄存器映像0 x4002 2400 - 0 x4002 3FFF 保留0 x4002 2000 - 0 x4002 23FF 閃存存儲器接口0 x4002 1400 - 0 x4002 1FFF 保留AHB 0 x4002 1000 - 0 x4002 13FF 復(fù)位和

5、時(shí)鐘控制0 x4002 0400 - 0 x4002 0FFF 保留0 x4002 0000 - 0 x4002 03FF DMA 第9頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三0 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 2800 - 0 x4001 2BFF ADC2 APB10 x4

6、001 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 第10頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三0 x4001 0800 - 0 x4001 0BFF GPIO端口A 0 x4001 0400 - 0 x4001 07FF EX

7、TI 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 - 0

8、 x4000 5BFF I2C2 0 x4000 5400 - 0 x4000 57FF I2C1 第11頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三0 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 x400

9、0 33FF 獨(dú)立看門狗(IWDG) 0 x4000 2C00 - 0 x4000 2FFF 窗口看門狗(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)器第12頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三4、STM32F10X中各接口部件中的寄存器 STM32F103系列微控制器嵌入的各

10、種接口部件都有三大類寄存器：控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和狀態(tài)寄存器，每一類寄存器都包含了多個(gè)寄存器，它們在相同的基地址下具有不同的偏移地址。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等第13頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三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 00

11、08 DMA/中斷使能寄存器的物理地址是： 0 x4000 000C等因此對這些寄存器的操作實(shí)際上就是對其物理地址中內(nèi)容的操作第14頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三5、嵌入式SRAM STM32F10 x內(nèi)置20K字節(jié)的靜態(tài)SRAM，它可以以字節(jié)、半字(16位)或全字(32位)訪問，SRAM的起始地址是0 x2000 0000第15頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三6、嵌入式閃存高性能的閃存模塊有以下的主要特性：128K字節(jié)閃存擦寫次數(shù)：100萬次存儲器結(jié)構(gòu)：閃存存儲器有主存儲塊和信息塊組成（1）主存儲塊為16Kx64位，每個(gè)主存儲塊又劃分為1

12、28個(gè)1K字節(jié)的頁。（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)的頁第16頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三三、啟動配置 啟動模式選擇管腳啟動模式說明BOOT1BOOT0 x0用戶Flash用戶閃存被選為啟動區(qū)域01系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)存儲器被選為啟動區(qū)域11內(nèi)嵌SRAM內(nèi)嵌 SRAM被選為啟動區(qū)域 在STM32F10 x里，可以通過BOOT1:0引腳選擇三種不同啟動模式第17頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三四、STM32F10X提供的固件庫 固件庫包括了程序、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)動的描

13、述以及每個(gè)外圍模塊的實(shí)例。 為了方便用戶的編程，STM32F10X對接口部件中寄存器的操作轉(zhuǎn)變成了對固件庫的操作。即只要調(diào)用固件庫中的相關(guān)函數(shù)，就可以完成對接口寄存器的操作。 STM32F10X中固件庫中的函數(shù)是以接口部件來分類的。第18頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三1、STM32固件庫的定義規(guī)則STM32固件庫中使用的縮寫詞： 縮寫外圍模塊/單元縮寫外圍模塊/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直接存儲器存取控制SPI串行外圍接口EXTI外部中斷控制器SysTick系統(tǒng)tick定時(shí)器FLAS

14、HFlash存儲器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)立看門狗WWDG窗口看門狗NVIC嵌套向量中斷控制器第19頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三（1）固件庫的命名規(guī)則 PPP表示外圍模塊的縮寫 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。 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，所有的常量以大寫字母表示。 寄存器當(dāng)作常量看待。同樣以大寫字母表示。第20頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)

15、29分，星期三 外圍模塊功能函數(shù)的名字需要有相應(yīng)的外圍模塊縮寫加下劃線這樣的前綴。每個(gè)單詞的首寫字符需要大寫。例SPI_SendData 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。 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。 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。第21頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三 用來使能或禁止指定的PPP外圍模塊的函數(shù)，命名為PPP_Cmd 用來使能或禁止指定的PPP外圍模塊的某個(gè)中斷資源的函數(shù)

16、，命名為PPP_ITConfig 用來使能或禁止指定的PPP外圍模塊的DMA接口的函數(shù)，被命名為PPP_DMAConfig。 用來設(shè)置某個(gè)外圍模塊的函數(shù)，總是以“Config”結(jié)尾。第22頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三 用來檢測指定PPP的標(biāo)志是否被置位或清0的函數(shù)，命名為PPP_GetFlagStatus。 用來清除某個(gè)PPP的標(biāo)志的函數(shù)，命名為PPP_ClearFlag 用來檢驗(yàn)指定PPP的中斷是否發(fā)生的函數(shù)，命名為PPP_GetITPendingBit 用來清除某個(gè)PPP中斷掛起位的函數(shù)，命名為PPP_ClearITPendingBit第23頁，共37頁，20

17、22年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三（2）代碼標(biāo)準(zhǔn) 變量定義了18個(gè)變量類型，在頭文件stm32f10 x_type.h中Typedef signed long s32；Typedef 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 unsig

18、ned char u8；第24頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三Typedef unsigned long const uc32；Typedef unsigned short const uc16；Typedef unsigned char const uc8；Typedef volatile unsigned long vu32；Typedef volatile unsigned short vu16；Typedef volatile unsigned char vu8；Typedef volatile unsigned long const vuc32；Typede

19、f volatile unsigned short const vuc16；Typedef volatile unsigned char const vuc8；第25頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三 布爾（bool）類型布爾類型在頭文件stm32f10 x_type.h中定義Typedef enumFALSE = 0，TRUE = ！FALSEbool； 標(biāo)志狀態(tài)（FunctionlState）類型標(biāo)志狀態(tài)類型在頭文件stm32f10 x_type.h中定義Typedef enumRESET = 0，SET = ！RESETFlagStatus；第26頁，共37頁，2

20、022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三 功能狀態(tài)（FunctionlState）類型功能狀態(tài)類型在頭文件stm32f10 x_type.h中定義Typedef enumDISABLE = 0，ENABLE = ！DISABLEFunctionlState； 錯(cuò)誤狀態(tài)（FunctionlState）類型錯(cuò)誤狀態(tài)類型在頭文件stm32f10 x_type.h中定義Typedef enumERROR = 0，SUCCESS = ！ERRORErrorStatus；第27頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三（3）外圍模塊指向外圍模塊的指針，用來訪問外圍模塊控制寄存器。 外圍模

21、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 */第28頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三vu16SR/* SPI 狀態(tài)寄存器 */u16RESERVED2/* 保留2 */vu16DR/* SPI 數(shù)據(jù)寄存器 */u16RESERVED3/* 保留3 */vu16CRCPR/* SPI CRC多項(xiàng)式寄存器

22、 */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，用大寫表示。RESERVEDi（i是正數(shù)，作為保留域的下標(biāo)）表示保留域。第29頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三 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#ifndef EXT#Define EXT

23、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）第30頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三/* SPI2 外圍聲明 */#ifndef DEBUG#ifdef _SPI2 #define SPI2(SPI_TypeDef *)SPI2_BASE

24、)#endif /* _SPI2 */#else /* DEBUG */#ifdef _SPI2 EXT SPI_TypeDef *SPI2#endif/* _SPI2 */#endif/* DEBUG */第31頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三說明：（1）定義標(biāo)簽_SPI，用來在應(yīng)用程序中引入SPI外圍模塊庫（_SPI標(biāo)簽定義在stm32f10 x_conf.h中）。（2）定義label_SPIn，用來訪問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)試變的簡單，并且所有寄存器的設(shè)置可以通過轉(zhuǎn)儲一個(gè)外圍變量來實(shí)現(xiàn)。第32頁，共37頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)29分，星期三2、STM32固件庫的層次結(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。 readme.txt：描述示例如