文章目录
1 芯片结构图
1.1 内核和外设
| 类别 | 内核 | 外设 |
| 定义 | 芯片的核心处理单元，负责执行指令和处理数据 | 在内核之外的组件，用于扩展芯片功能。 |
| 示例 | Cortex-M4（如在 STM32F429 中使用） | GPIO、USART（串口）、I2C、SPI 等 |
| 功能 | 执行程序逻辑、进行算术和逻辑运算、控制程序流程等。 | 与外部设备进行通信、控制和数据传输，执行输入输出操作等。 |
| 设计 | 由 ARM 公司设计。 | 由芯片生产厂商（如 ST、TI、Freescale）设计并集成。 |
| 生产 | 由芯片制造商使用 ARM 的设计进行生产。 | 由芯片制造商负责生产和集成到芯片中。 |
1.2 FLASH 和SRAM
| 类别 | FLASH | SRAM |
| 定义 | FLASH（闪存）是一种用于存储程序代码和数据的非易失性存储器。 | SRAM（静态随机访问存储器）是一种用于存储数据的内存类型。 |
| 特性 | – 非易失性：在系统断电或重启时，存储在其中的数据不会丢失。 | – 易失性：在系统断电或重启时，存储在其中的数据会丢失。 |
| 用途 | – 存储用户程序、固件和其他必要的信息。 | – 用于存储临时变量、中间计算结果，以及其他在程序执行期间需要频繁读写的数据。 |
| 在STM32中的作用 | 1. 存储程序代码：Flash 主要用于存储微控制器的程序代码。 2. 非易失性存储：能够在断电后保持存储内容。 3. 固件升级：可编程方式更新微控制器的软件。 4. 数据存储：存储其他重要数据。 |
1. 数据存储：用于存储在程序执行期间生成的数据。 2. 堆栈操作：适合堆栈操作，存储函数调用和返回地址。 3. 运行时堆管理：动态分配内存。 4. 中间结果存储：提高访问速度，减少对 Flash 的写入次数。 |
| 总体作用 | FLASH 在 STM32 芯片中用于存储程序代码和重要数据，确保在断电情况下数据的持久性。 | SRAM 在 STM32 芯片中起到关键作用，提供快速访问速度和可读写特性，适合实时性要求高的应用程序。 |
| 个人总结 | FLASH 类似于长期储存设备，适合存储重要的代码和数据，确保数据在电源关闭时不丢失。 | SRAM 类似于手机中的运行内存，提供快速的读写能力，但掉电后数据会丢失，适合存储临时数据和执行中的变量。 |
1.3 其他外设
| 外设名称 | 用途 |
| GPIO（通用输入/输出） | 用于连接和控制外部数字设备，例如 LED、按钮、传感器等。 |
| USART/UART（通用同步/异步收发器） | 用于串行通信，例如连接到计算机、传感器、其他微控制器等。 |
| SPI（串行外设接口） | 用于高速串行通信，适用于连接存储器、传感器、显示屏等。 |
| I2C（Inter-Integrated Circuit） | 用于短距离串行通信，适用于连接多个设备，如传感器、EEPROM 等。 |
| ADC（模数转换器） | 用于将模拟信号转换为数字信号，适用于从传感器中读取模拟数据。 |
| PWM（脉冲宽度调制） | 用于生成脉冲信号，通常用于控制电机、LED 亮度等。 |
| 定时器和计数器 | 用于生成定时事件，执行精确的时间控制。 |
| 看门狗定时器（WDT） | 用于监视系统的运行状况，防止系统死锁或崩溃。 |
| CAN（控制器区域网络） | 用于在车辆系统等应用中进行高速通信。 |
| USB 控制器 | 用于支持 USB 通信。 |
1.4 总线矩阵
| 驱动单元 | 被动单元 |
| Cortex™-M4F 内核 I 总线 | 内部 Flash ICode 总线 |
| Cortex™-M4F 内核 D 总线 | 内部 Flash DCode 总线 |
| Cortex™-M4F 内核 S 总线 | FS主要内部 SRAM1 (112 KB) |
| DMA1 存储器总线 | 辅助内部 SRAM2 (16 KB) |
| DMA2 存储器总线 | 辅助内部 SRAM3 (64 KB) |
| DMA2 外设总线 | AHB1 外设（包括 AHB-APB 总线桥和 APB 外设） |
| 以太网 DMA 总线 | AHB2 外设 |
| USB OTG HS DMA 总线 | FSMC |
1.4.1 驱动单元
1.4.1.1 I 总线
此总线用于将 Cortex™-M4F 内核的指令总线连接到总线矩阵。内核通过此总线获取指令。
此总线访问的对象是包含代码的存储器（内部 Flash/SRAM 或通过 FSMC 的外部存储器）。
- Cortex-M4F 内核的指令总线：指的是ARM Cortex-M4F处理器中用于传输指令的总线。指令总线负责将程序指令从存储器传递到处理器，以供执行。
- 总线矩阵：总线矩阵是硬件结构，允许多个设备共享总线资源。通过将指令总线连接到总线矩阵，Cortex-M4F内核可以访问各种存储器和外设
- 内部 Flash：Cortex-M4F微控制器通常包含内部Flash存储器，用于存储固件或程序代码。这是处理器执行的主要指令来源。
- SRAM：静态随机存取存储器，也可能用于存储代码，尤其是在某种情况下需要快速访问。
- 通过 FSMC 的外部存储器：FSMC（外部存储器控制器）可以连接外部存储器，如SRAM、NAND Flash等。这条指令总线也可以访问这些外部存储器，以便获取指令。
1.4.1.2 D 总线
此总线用于将 Cortex™-M4F 数据总线和 64 KB CCM 数据 RAM 连接到总线矩阵。内核通过此总线进行立即数加载和调试访问。此总线访问的对象是包含代码或数据的存储器（内部Flash 或通过 FSMC 的外部存储器）。
- Cortex-M4F 数据总线：指的是ARM Cortex-M4F处理器中的数据总线，用于传输数据。
- 64 KB CCM 数据 RAM：CCM（Core Coupled Memory）是与Cortex-M4F内核紧密耦合的内存，具有较低的延迟，通常用于快速访问数据。
- 立即数：在指令中直接给出的常量
- 内部 Flash：Cortex-M4F微控制器通常包含内部Flash存储器，用于存储固件或程序代码。
- 通过 FSMC 的外部存储器：FSMC（外部存储器控制器）可以连接外部存储器，如SRAM、NAND Flash等。这条总线也可以访问这些外部存储器。
- 通过 FSMC 的外部存储器：FSMC（外部存储器控制器）可以连接外部存储器，如SRAM、NAND Flash等。这条总线也可以访问这些外部存储器。
1.4.1.3 S 总线
此总线用于将 Cortex™-M4F 内核的系统总线连接到总线矩阵。此总线用于访问位于外设或 SRAM 中的数据。也可通过此总线获取指令（效率低于 ICode）。此总线访问的对象是112 KB、64 KB 和 16 KB 的内部 SRAM、包括 APB 外设在内的 AHB1 外设、AHB2 外设以及通过 FSMC 的外部存储器。
- Cortex-M4F 内核的系统总线：指的是Cortex-M4F处理器中用于与外部设备和存储器进行数据通信的总线。系统总线负责连接处理器核心与各种外设和内存。
- 效率低于 ICode：ICode 是专门用于传输指令的总线，通常设计优化以提高指令获取的速度。相比之下，系统总线的指令获取效率较低，可能是因为它同时用于数据传输。
- 内部 SRAM：指的是微控制器内部的静态随机存取存储器，分别为112 KB、64 KB和16 KB，提供快速存储和访问数据的能力。
- AHB1 和 AHB2 外设：这是两个不同的总线架构，分别连接不同的外设。AHB总线用于高速外设，APB（外设总线）用于低速外设。
1.4.1.4 DMA 存储器总线
此总线用于将 DMA 存储器总线主接口连接到总线矩阵。DMA 通过此总线来执行存储器数据的传入和传出。此总线访问的对象是数据存储器：内部 SRAM（112 KB、64 KB、16 KB）以及通过 FSMC 的外部存储器。
- DMA 存储器总线主接口：这是指DMA控制器的主接口，用于直接访问存储器。DMA允许外设和内存之间进行数据传输，而无需CPU的干预。
- 数据存储器：指的是用于存储数据的内存区域。
- 内部 SRAM：微控制器内部的静态随机存取存储器，具体容量为112 KB、64 KB和16 KB。这些内部SRAM提供快速存取数据的能力。
- 通过 FSMC 的外部存储器：FSMC（外部存储器控制器）可以连接外部存储器，如SRAM、NAND Flash等。通过这条总线，DMA能够访问这些外部存储器，以进行数据传输。
1.4.1.5 DMA 外设总线
此总线用于将 DMA 外设主总线接口连接到总线矩阵。DMA 通过此总线访问 AHB 外设或执行存储器间的数据传输。此总线访问的对象是 AHB 和 APB 外设以及数据存储器：内部SRAM 以及通过 FSMC 的外部存储器。
- AHB外设：指的是通过AHB总线连接的外设，如GPIO、USART、SPI等。这些外设可以通过DMA进行数据传输，以提高效率和减少CPU负担。
- 内部SRAM：微控制器内部的静态随机存取存储器，提供快速的数据存取。
- 通过FSMC的外部存储器：FSMC（外部存储器控制器）可以连接外部存储器，如SRAM、NAND Flash等。通过DMA，外部存储器中的数据也可以被访问和传输。
1.4.1.6 以太网DMA 总线
此总线用于将以太网 DMA 主接口连接到总线矩阵。以太网 DMA 通过此总线向存储器存取数据。此总线访问的对象是数据存储器：内部 SRAM（112 KB、64 KB 和 16 KB）以及通过FSMC 的外部存储器。
- 以太网 DMA 主接口：这是指以太网控制器的DMA主接口，用于直接访问存储器。以太网DMA允许以太网控制器与内存之间进行数据传输，而无需CPU的干预。
- 内部SRAM：微控制器内部的静态随机存取存储器，提供快速的数据存取。
- 通过FSMC的外部存储器：FSMC（外部存储器控制器）可以连接外部存储器，如SRAM、NAND Flash等。通过DMA，外部存储器中的数据也可以被访问和传输。
1.4.1.7 USB OTG HS DMA 总线
此总线用于将 USB OTG HS DMA 主接口连接到总线矩阵。USB OTG DMA 通过此总线向存储器加载/存储数据。此总线访问的对象是数据存储器：内部 SRAM（112 KB、64 KB 和 16 KB）以及通过 FSMC 的外部存储器。
- USB OTG HS DMA 主接口：这是指用于USB OTG HS控制器的DMA接口。DMA允许USB控制器在不依赖CPU的情况下直接与内存进行数据传输。
- 加载数据：从USB设备接收数据并存储到内存中。
- 存储数据：从内存中读取数据并发送到USB设备。
- 内部SRAM：微控制器内部的静态随机存取存储器，提供快速的数据存取。
- 通过FSMC的外部存储器：FSMC（外部存储器控制器）可以连接外部存储器，如SRAM、NAND Flash等。通过DMA，外部存储器中的数据也可以被访问和传输。
1.4.2 被动单元
1.4.2.1 Flash
内部的闪存存储器即 FLASH，我们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。我们程序中生成的一些重要数据也可以保存在芯片内部的flash中，但要注意，读写空间，不要把 程序运行的代码给篡改了。
1.4.2.2 SRAM
内部的SRAM，即我们通常说的RAM，程序的变量，堆栈等的开销都是基于内部的SRAM。内核通过 DCode 总线来访问它。
1.4.2.3 FSMC
FSMC的英文全称是Flexiblestaticmemorycontroller，叫灵活的静态的存储器控制器，通过FSMC，我们可以扩展内存，如外部的SRAM，NAND-FLASH和NORFLASH。但有一点我们要注意的是，FSMC只能扩展静态的内存，即名称里面的S：static，不能是动态的内存，比如SDRAM就不能扩展。
1.4.2.4 AHB 到 APB 的桥
从 AHB 总线延伸出来的两条 APB2 和 APB1 总线，上面挂载着STM32各种各样的特色外设。我们经常说的 GPIO、串口、I2C、SPI 这些外设就挂载在这两条总线上。