【STM32】F103 总线结构

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2024-03-17 12:17 96阅读 0赞

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*  一、总线的概念
 *  二、STM32的总线结构
 *   *  2.1 STM32的总线矩阵
     *  2.2 STM32的存储器映射
     *  2.3 STM32的外设寄存器

## 一、总线的概念 ##

总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。总线是一种电路，它是CPU、RAM、ROM、输入、输出等设备传递信息的**公共通道**，充当数据在计算机内传输的**高速**公路。

![在这里插入图片描述][98041baa91f34488acc89836f85a62ef.png]

总线的特性包括以下几方面：

*  **机械特性**：物理尺寸、插头形状、管脚数、排列顺序等；
 *  **电气特性**：信号线的电平范围、电源电压等；
 *  **功能特性**：每根传输线的功能，如数据、地址、控制等；
 *  **时间特性**：信号的前后时序关系，如时钟同步方式等；
 *  **性能指标**：总线宽度、总线带宽、信号线数、总线控制方式、带载能力等；

总线的应用主要有以下几种：

*  **片内总线**：芯片内部总线，例如运算器和cache之间的总线；
 *  **系统总线**：系统总线也称为板级总线。处理器与主存、I/O等部件之间的信息传输线。系统总线中常见的三总线结构：数据总线（DB）、地址总线（AB）、控制总线（CB）；
 *  **通信总线**：计算机系统之间，或计算机与其他设备之间的信息传输线。通信总线可以分为串行通信和并行通信。

## 二、STM32的总线结构 ##

STM32是一系列基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器，它具有丰富的外设资源和灵活的存储器映射。本文将从以下几个方面介绍STM32的总线结构：

*  STM32的总线矩阵
 *  STM32的存储器映射
 *  STM32的外设寄存器

### 2.1 STM32的总线矩阵 ###

STM32采用了多层AHB（Advanced High-performance Bus）总线矩阵，用于连接Cortex-M内核、DMA控制器、外设和存储器。STM32的总线矩阵可以分为以下六部分：

*  **ICode总线**：用于访问存储空间里指令的总线；
 *  **DCode总线**：用于访问存储空间里数据的总线；
 *  **System总线**：用于访问指令、数据以及调试模块接口；
 *  **DMA总线**：用于内存与外设之间的数据传输；
 *  **Bus matrix**：用于总线之间的访问优先级管理控制；
 *  **APB总线**：用于外设接口的数据传输；

总线结构：  
![在这里插入图片描述][6e67baab2e5549ad98d4f8e1c0d9ffc6.png]

总线矩阵：  
![在这里插入图片描述][fa190da3e69c4f4aa5dbc4f1c8f75967.png]

其中:

*  ICode、DCode、System Bus都是AHB总线，可以实现高速数据传输。
 *  APB（Advanced Peripheral Bus）则是较慢的外设总线，通过两个AHB-APB桥接器连接到AHB上。APB1上挂接有DAC、UART等外设，其最高频率可达36MHz；APB2上挂接有ADC、GPIO等外设，其最高频率可达72MHz。

### 2.2 STM32的存储器映射 ###

STM32采用了统一编址的方式，将存储器和外设都映射到一个4GB（2^32字节）的逻辑地址空间中。STM32将4GB空间分为了八个区域，每个区域大小为512MB，分别为：

*  0x0000 0000 ~ 0x1FFF FFFF (512MB)：作为**代码区**，用于存放下载的代码。系统上电后，将从该部分读取代码；
 *  0x2000 0000 ~ 0x3FFF FFFF (512MB)：作为**SRAM区**，用于存放运行代码。系统上电后，将从Flash读取代码，放到SRAM里，CPU再从SRAM读取代码运行；
 *  0x4000 0000 ~ 0x5FFF FFFF (512MB)：作为**片上外设区**，用于存放厂商外设寄存器。要操作外设，即修改这里对应的外设寄存器；
 *  0x6000 0000 ~ 0x9FFF FFFF (1GB)：作为**片外RAM**，用于扩展RAM。当SRAM或者Flash不够用时，MCU通过FSMC外接其它IC芯片，则在这个地址范围读写IC芯片数据；
 *  0xA000 0000 ~ 0xDFFF FFFF (1GB)：作为**片外外设区**，用于读写扩展IC芯片的寄存器。ST只用了这里的一半空间，另外一空间未使用；
 *  0xE000 0000 ~ 0xFFFF FFFF (512MB)：作为**内核外设区**，用于存放Cortex-M3内核的内部外设。Cortex-M3内核的内部外设有NVIC、Systick等；

![在这里插入图片描述][3996e178f3a24297b8ca387608714837.png]

### 2.3 STM32的外设寄存器 ###

STM32的外设寄存器是用来控制和配置外设功能的特殊存储单元，它们与存储器统一编址，可以通过指针操作来访问和修改。STM32的外设寄存器包括以下几类：

*  **复位和时钟控制寄存器（RCC）**：用于控制系统时钟源、时钟分频、时钟使能等功能；
 *  **中断和异常控制寄存器（NVIC）**：用于控制中断和异常的优先级、使能、屏蔽等功能；
 *  **通用输入输出端口寄存器（GPIO）**：用于控制GPIO的模式、速度、输出类型、上下拉等功能；
 *  **定时器寄存器（TIM）**：用于控制定时器的工作模式、预分频、自动重装载、捕获比较等功能；
 *  **串行通信接口寄存器（USART）**：用于控制串口的波特率、数据位、停止位、校验位等功能；
 *  **模数转换器寄存器（ADC）**：用于控制模拟信号的采样、转换、触发等功能；

STM32的外设寄存器是编程中最常用到的部分，需要熟练掌握每个寄存器的功能和位域含义。本文只是简单介绍了STM32的总线结构。

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把 永 远 爱 你 写 进 诗 的 结 尾 ~

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