2024年最新STM32单片机简介

2024年最新STM32单片机简介STM32 是 ST 公司基于 ARMCortex M 内核开发的 32 位微控制器

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一、STM32简介

        STM32常应用在嵌入式领域,如智能车、无人机、机器人、无线通信、物联网、工业控制、娱乐电子产品等。

        STM32功能强大、性能优异、片上资源丰富、功耗低,是一款经典的嵌入式微控制器。

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High Performance:高性能系列

Mainstream:主流系列

Ultra-low-power:超低功耗系列

Wireless:无线系列

 CoreMark:内核跑分,分数越高,性能越好

二、ARM介绍

        ARM公司是全球领先的半导体知识产权(IP)提供商,全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。

        ARM公司设计ARM内核,半导体厂商完善内核周边电路并生产芯片。2024年最新STM32单片机简介2024年最新STM32单片机简介

        蓝色部分为ARM公司以前生产的老版本内核,如ARM7,ARM9,ARM11,这些型号称为经典的ARM处理器。

        Cortex-A系列、 Cortex-R系列、 Cortex-M系列三款子型号用于适用不同的场景。

        Cortex-A系列适用于高端应用型的领域,像苹果、高通、联发科的手机芯片基本上都是采用的ARM内核架构,A系列也是ARM内核中性能最高、发展最快的系列。

         Cortex-R系列和Cortex-M系列应用于嵌入式领域。

        R系列就是RealTime的意思,主要面向实时性很高的场景,比如硬盘控制器。

        M系列就是Microcontroller的意思,主要应用于单片机领域,像STM32,使用的就是M系列的内核。

三、本次学习所用STM32介绍

2024年最新STM32单片机简介
51单片机和USB输出的电压使用的是5V供电,给STM32供电时,如果时5V,需要稳压芯片,把电压降到3.3V,再给STM32供电。

1、片上资源(外设)

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嵌套向量中断控制器(NVIC):内核里用于管理中断的设备,比如配置中断优先级。

系统滴答定时器(SysTick):内核里的定时器,主要用来给操作系统提供定时服务,来进行任务切换的功能。STM32是可以加入操作系统的,如FreeRTOS、UCOS等。

复位和时钟控制(RCC):可以对系统的时钟进行配置,以及使能各模块的时钟。在STM32中,其他的这些外设在上电的情况下默认是没有时钟的,不给时钟的情况下,操作外设是无效的,这样的目的是降低功耗。

通用IO口(GPIO):可以用GPIO来点灯,读取按键等功能。

复用IO口(AFIO):它可以完成复用功能端口的重定义,还有中断端口的配置。

外部中断(EXTI):配置好外部中断后,当引脚有电平变化时,就可以触发中断,让CPU来处理任务。

定时器(TIM):这也是整个STM32最常用、功能最多的外设,TIM分为高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型,这个定时器不仅可以完成定时中断的任务,还可以完成测频率、生成PWM波形、配置成专用的编码器接口等功能。其中的PWM波形是电机驱动、舵机驱动最基本的要求。

模数转换器(ADC):STM32内置了12位的AD转换器,可以直接读取IO口的模拟电压值,无需外部连接AD芯片,使用非常方便。

数模转换器(DAC):可以在IO口直接输出模拟电压,是ADC模数转换的逆过程。

直接内存访问(DMA):可以帮助CPU完成搬运大量数据这样的复杂任务。

同步/异步串口通信(USART):平常用的UART是异步串口的意思,这里的USART既支持异步串口,也支持同步串口。

I2C通信和SPI通信:是非常常用的两种通信协议,STM32也内置了他们的控制器,可以用硬件来输出时序波形,使用起来非常高效。

CAN通信:一种通信协议,常用于汽车领域。

USB通信:一种通信协议,常用于鼠标、键盘、U盘等各种电脑外设。

实时时钟(RTC):在STM32内部完成年月日、时分秒的计时功能,可以接外部备用电池,这样即使掉电也能正常运行。

CRC校验:是一种数据的校验方式,用于判断数据的正确性。

电源控制(PWR):可以让芯片进入睡眠模式等状态,来达到省电的目的。

备份寄存器(BKP):这是一段存储器,当系统掉电时,仍可由备用电池保持数据,这个根据需要,可以完成一些特殊功能。

独立看门狗(IWDG)和窗口看门狗(WWDG):当单片机因为电磁干扰死机或者程序设计不合理出现死循环时,看门狗可以及时复位芯片,保证系统的稳定。

SD卡接口(SDIO):可以用来读取SD卡。

可变静态存储控制器(FSMC):可以用于拓展内存或者配置成其他总线协议,用于某些硬件的操作。

USB主机接口(USB OTG):可以让STM32作为USB主机取读取其他USB设备。

2、STM32命名规则

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3、STM32系统结构 2024年最新STM32单片机简介

DMA可以把它当作内核CPU的小秘书,比如有一些大量的数据搬运,让CPU来干的话就太浪费时间,DMA主要就是干简单且反复要干的事情。DMA通过DMA总线连接到总线矩阵上,它可以拥有和CPU一样的总线控制权,用于访问这些外设小弟,当需要DMA搬运数据时,外设小弟就会通过请求线,发送DMA请求,然后DMA就会获得总线控制权,访问并转运数据,整个过程不需要CPU的参与,剩下来的时间,CPU可以干其他事情,这就是DMA的用途。

4、STM32引脚定义

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加粗字体的是指优先使用的引脚,没有加粗的IO口,可能需要进行配置或者兼具其他功能。

类型:S代表电源,I代表输入、O代表输出,IO代表输入输出;

IO口电平代表IO口所能容忍的电压,FT表示能容忍5V电压,没有FT的,就只能容忍3.3V电压;

主功能就是上电后默认的功能,一般和引脚名称相同,如果不同的话,引脚的实际功能是主功能而不是引脚名称的功能;

默认复用功能是IO口上同时连接的外设功能引脚,配置IO口的时候,可以选择是通用IO口还是复用功能;

重定义功能作用是,如果有两个功能同时复用在了一个IO口上,并且确实需要这两个功能,可以把其中一个复用功能重映射到其他端口上,前提是这个重定义功能的表里有对应的端口。

(3、4)IO口-接32.768KHz的RTC晶振。

(5、6)系统的主晶振:一般是8MHz,芯片内部有锁相环电路,可以对8MHz的频率进行倍频,最终产生72MHz的频率,作为系统的主时钟。

(7)NRST:系统复位引脚,N代表它是低电平复位的。

(10~19)都是IO口,其中PA0(10)兼具了WKUP的功能,这个可以用于唤醒处于待机模式的STM32。

(20)IO口-BOOT1引脚:BOOT引脚是用来配置启动模式。

(21、22)IO口

(23、24、35、36、47、48)VSS_1、2、3和VDD_1、2、3都是系统的主电源口,因为STM32内部采用了分区供电的方式,所有供电口会比较多,在使用时,VSS是负极,接GND,VDD是正极,接3.3V。

(25~33)都是IO口

(41~43)IO口

(44)BOOT0:和BOOT1一样,也是用来做启动配置的。

(45~46)IO口

5、STM32启动配置

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启动配置:指程序开始运行的位置,一般情况下,程序都是在Flash程序存储器开始执行。

当BOOT0=0,无论BOOT1接什么,启动模式都是主闪存存储器的模式,也就是正常执行Flash闪存里面的程序,这个模式是最常用的模式,一般情况下都是这个模式。

当BOOT0=1,BOOT1=0,为1即接3.3V电源正极,启动模式为系统存储器,即系统存储器被选为启动模式,这个模式就是用来做串口下载程序用的。

当BOOT0=1,BOOT1=1,配置的启动模式是内置SRAM启动,这个模式主要用来进行程序调试。

6、STM32最小系统电路

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一般来说,单片机只有一个芯片是无法正常工作的,因此我们需要为单片机连接最基本的电路,这些最基本的电路就叫做最小系统电路。

启动配置:H1相当于开关的作用,拨动这个开关,就可以让BOOT引脚选择接3.3V还是GND。

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在最小系统板上,使用的是跳线帽来充当开关的功能,当跳线帽插在左边两个引脚时(蓝线所指两个引脚),就相当于接地,插在右边两个引脚(红线所指两个引脚),就相当于接3.3V,这样就可配置BOOT的高低电平了。

下载端口:如果是用STLINK下载程序,需要把SWDIO和SWCLK这两个引脚引出来方便接线,另外再把3.3V和GND引出来。

7、STM32最小系统板硬件介绍

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