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24 第2章 STM32 系列微控制器意法半导体 ST 的 STM32 系列微控制器基于 32位 Cortex-M3 RISC CPU ,该系列种类齐全,用户可以根据不用的应用需求选择合适的芯片。根据片内 Flash 和 RAM 的容量,以及片上外设资源种类和数量的不同, STM32 系列微控制其主要分为 STM32F101xx 系列和 STM32F103xx 系列。本章将对它们的硬件特性、结构和电气特征进行介绍。更详细的交、直流特性可以参考 ST 的相关数据手册。片内外设的详细描述可参考本书的第三章。 STM32 系列控制器简介 STM32 系列 32 位闪存微控制器使用来自于 ARM 公司具有突破性的 Cortex-M3 内核,该内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。 Cortex-M3 在系统结构上的增强,让 STM32 受益无穷; Thumb-2 ? 指令集带来了更高的指令效率和更强的性能; 通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器, 对中断事件的响应比以往更迅速;所有这些又都融入了业界领先的功耗水准。在 Cortex-M3 内核开发期间, 意法半导体是 ARM 公司的一个主要合作伙伴, 现在也是第一个领先的 MCU 供应商宣布基于这个核的产品面世。 STM32 系列给 MCU 用户带来了前所未有的自由空间,提供了全新的 32 位产品选项, 结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性,同时保持了高集成度和易于开发的优势。 STM32 控制器的现有的产品有 STM32F10x 系列,其中分为 STM32F101xx 和 STM32F103xx 。 STM32F103xx 是增强型系列,工作在 72MHz ,带有片内 RAM 和丰富的外设。 STM32F101xx 是基本型系列, 工作在 36MHz 。两个系列的产品拥有相同的片内闪存选项,在软件和引脚封装方面兼容。增强型系列产品将 32 位微控制器世界的性能和功效引向一个新的级别。内含的 Cortex-M3 内核工作在 72MHz ,能实现高端的运算。基本型系列是 STM32 系列的入门产品,只有 16位 MCU 的价格却拥有 32 位微控制器的性能。 STM32 微控制器的外设的配置带来出众的控制和联接能力。 STM32 控制器的主要优点使用 ARM 最新的、先进架构的 Cortex-M3 内核。?哈佛结构。? DMIPS/MHz 和 mW/MHz 。? Thumb-2 指令集以 16 位的代码密度带来了 32 位的性能。?单周期乘法指令和硬件除法指令。?内置了快速的中断控制器,提供了优越的实时特性,中断间的延迟时间降到只需 6个 CPU 周期,从低功耗模式唤醒的时间也只需 6个 CPU 周期。?与 ARM7TDMI ? 相比运行速度最多可快 35% 且代码最多可节省 45% 。关于 Cortex-M3 内核更多内容,请参阅第一章。杰出的功耗控制。高性能并非意味着高耗电。 STM32 经过特殊处理,针对应用中三种主要的能耗需求进行了优化,这三种能耗需求分别是运行模式下高效率的动态耗电机制、待 25 机状态时极低的电能消耗和电池供电时的低电压工作能力。为此, STM32 提供了三种低功耗模式和灵活的时钟控制机制,用户可以根据自己所需的耗电/ 性能要求进行合理的优化。出众及创新的外设。 STM32 的优势来源于两路高级外设总线(APB) 结构,其中一个高速 APB( 可达 CPU 的运行频率) ,连接到该总线上的外设能以更高的速度运行。最大程度的集成整合。? STM32 内嵌电源监控器,减少对外部期间的需求,包括上电复位、低电压检测、掉电检测和自带时钟的看门狗定时器。?使用一个主晶振可以驱动整个系统。低成本的 4~16MHz 晶振即可驱动 CPU 、 US B 以及所有外设, 使用内嵌 PLL 产生多种频率, 可以为内部实时时钟选择 32KHz 的晶振。?内嵌出厂前调校的 8MHz RC 振荡电路,可以作为主时钟源。?额外的针对 RTC 或看门狗的低频率 RC 电路。? LQPF 100 封装芯片的最小系统只需要 7 个外部无源器件。易于开发, 可使产品快速进入市场。使用 STM32 , 你可以很轻松地完成产品的开发, ST 提供了完整、高效的开发工具和库函数,帮助开发者缩短系统开发时间。? STM32 固件库。 STM32 固件库提供易用的函数可以使用户方便地访问 STM32 的各个标准外设, 并使用它们的所有特性。这个免费的软件包提供的驱动覆盖了从 GPI O 到定时器,再到 CAN 、 I2C 、 SPI 、 UART 和 ADC 等等的所有标准外设。对应的 C 源代码只是用了最基本的 C