一天入门STM资料下载.pdf

1、现在的市场产品竞争激烈，对成本极其敏感，相应地对 MCU 的要求也更苛刻：功能更多，功耗更低，易用界面和多任务。面对这些要求，51 现有的资源就显得得抓襟见肘了。所以无论是高校教学还是市场需求，都急需一款新的 MCU 来为这个领域注入新的活力。基于这市场的需求，ARM 公司推出了其全新的基于 ARMv7 架构的 32 位 Cortex-M3微控制器内核。紧随其后，ST（意法半导体）公司就推出了基于 Cortex-M3 内核的MCUSTM32。STM32 凭借其产品线的多样化、极高的性价比、简单易用的库开发方式，迅速在众多 Cortex-M3 MCU 中脱颖而出，成为最闪亮的一颗新星。STM32

2、 一上市就迅速占领了中低端 MCU 市场，受到了市场和工程师的无比青睐，颇有星火燎原之势。作为一名合格的嵌入式工程师，面对新出现的技术，我们不是充耳不闻，而是要尽快吻合市场的需要，跟上技术的潮流。如今 STM32 的出现就是一种趋势，一种潮流，我们要做的就是搭上这趟快车，让自己的技术更有竞争力。1.1.1 51与 STM32架构的区别我们先普及一个概念，单片机（即 MCU）里面有什么。一个人最重要的是大脑，身体的各个部分都在大脑的指挥下工作。MCU 跟人体很像，简单来说是由一个最重要的内核加其他外设组成，内核就相当于人的大脑，外设就如人体的各个功能器官。下面我们来简单介绍下 51 和 STM3

3、2 的结构。1.51系统结构51 系统结构框图零死角玩转零死角玩转 STM32 F1 系列系列第第 3 页 共页 共 53 页页图 1 51 系统结构框图我们说的 51 一般是指 51 系列的单片机，型号有很多，常见的有 STC89C51、AT89S51，其中国内用的最多的是 STC89C51/2，下面我们就以 STC89C51 来讲解，并以51 简称。内核内核51 由一个 IP 核和片上外设组成，IP 核就是上图中的 CPU，片上外设就是上图中的：时钟电路、SFR 和 RAM、ROM、定时/计数器、并行 I/O 口、串行 I/O 口、中断系统。IP核跟外设之间由系统总线连接，且是 8bit的

4、，速度有限。51 内核是上个世纪 70 年代 intel 公司设计的，速度只有 12M，外设是 IC 厂商（STC）在内核的基础上添加的，不同的 IC 厂商会在内核上添加不同的外设，从而设计出各具特色的单片机。这里 intel 属于 IP 核厂商，STC 属于 IC 厂商。我们后面要讲的 STM32 也一样，ARM 属于 IP 核厂商，ARM 给 ST 授权，ST 公司在 Cortex-M3 内核的基础上设计出STM32 单片机。外设外设我们在学习 51 的时候，关于内核部分接触的比较少，使用的最多的是片上外设，我们在编程的时候操作的也就是这些外设。零死角玩转零死角玩转 STM32 F1 系列

5、系列第第 4 页 共页 共 53 页页编程的时候操作的寄存器位于 SFR 和 RAM 这个部分，其中 SFR（特殊功能寄存器）占有 128字节（实际上只用了 26 个字节，只有 26 个寄存器，其他都属于保留区），RAM占有 128字节，我们在程序中定义的变量就是放在 RAM 中。其中 SFR 和 RAM 在地址上是重合的，都是在 80FF 这个地址区间，但在物理区间上是分开的，所以 51 的 RAM 是有256 个字节。编写好的程序是烧写到 ROM 区。剩下的外设都是我们非常熟悉的 IO 口，串口、定时器、中断这几个外设。2.STM32系统结构STM32 系统结构框图图 2 STM32 系统

6、结构框图内核内核在系统结构上，STM32 和 51 都属于单片机，都是由内核和片上外设组成。只是STM32 使用的 Cortex-M3 内核比 51 复杂得多，优秀得多，支持的外设也比 51 多得多，同时总线宽度也上升到 32bit，无论速度、功耗、外设都强与 51。零死角玩转零死角玩转 STM32 F1 系列系列第第 5 页 共页 共 53 页页从结构框图上看，对比 51 内核只有一种总线，取指和取数共用。Cortex-M3 内部有若干个总线接口，以使 CM3 能同时取址和访内（访问内存），它们是：指令存储区总线（两条）、系统总线、私有外设总线。有两条代码存储区总线负责对代码存储区（即 FL

7、ASH 外设）的访问，分别是 I-Code 总线和 D-Code 总线。I-Code 用于取指，D-Code 用于查表等操作，它们按最佳执行速度进行优化。系统总线（System）用于访问内存和外设，覆盖的区域包括 SRAM，片上外设，片外RAM，片外扩展设备，以及系统级存储区的部分空间。私有外设总线负责一部分私有外设的访问，主要就是访问调试组件。它们也在系统级存储区。还有一个 MDA 总线，从字面上看，DMA 是 data memory access的意思，是一种连接内核和外设的桥梁，它可以访问外设、内存，传输不受 CPU 的控制，并且是双向通信。简而言之，这个家伙就是一个速度很快的且不受老大

8、控制的数据搬运工，这个在 51 里面是没有的。外设外设从结构框图上看，STM32 比 51 的外设多得多，51 有的串口、定时器、IO 口等外设STM32 都有。STM32 还多了很多特色外设：如 FSMC、SDIO、SPI、I2C 等，这些外设按照速度的不同，分别挂载到 AHB、APB2、APB1 这三条总线上。3.小结从内核和外设这两大方面来比较，STM32 之于 51 就是一个升级版的单片机。它适应市场，引流潮流，在中低端的微控制器中流光溢彩。1.2 学习方法的区别学习 51 用寄存器，学习 STM32 用库。以前我们在学习 51 的时候，用的是寄存器编程的方法，想要实现什么效果，直接往

9、寄存器里面赋值，优点是直观，简单粗暴，知道自己具体干了啥，心里踏实。直接操作寄存器之所以在 51 上可行，究其原因，我想有两点：1、51 主频不高，资源有限，必须注重程序执行的效率，只能直接操作寄存器。关键的地方还得用汇编，不适合用固件库。零死角玩转零死角玩转 STM32 F1 系列系列第第 6 页 共页 共 53 页页要知道当初我们学习 51 单片机的时候用的还是汇编，连现在的 C 编程都不是，就更别说什么库函数编程。2、51 功能简单，寄存器不多。以国内普及最广的 STC89C52 为例，寄存器全部加起来不到 30 个。按照功能区分来记的话，可以把每个寄存器背的滚瓜烂熟，并且寄存器每一位的

10、功能都可以记得住，在编程的时候做到了然于胸。现在从 51 过度到 STM32 的学习，很多人还是喜欢沿用 51 的学习方法。接受不了库，在学习库的时候陷入迷糊之中，来回几个月下来，都不知道到底有没学会 STM32，因为在这一路的学习中都是在调用库函数，压根就没有操作过寄存器，心里面很不踏实。其实大家在调用库函数的时候心中难道就没有疑问，库的底层是怎么实现的？难道就没有勇气对库的底层一探究竟。可最后当我们开始跟踪库函数底层的时候，看到一堆的宏定义、结构体、指针、各种的文件包含，而且注释全部都是英文的，是不是又心生忌惮。鉴于此，我想用两个原因来总结下很多初学者畏惧库不愿意用库的原因。1、C 语言知

11、识点的欠缺库在实现寄存器映像时使用的宏定义，强制类型转换，在定义寄存器时使用的结构体，在外设初始化函数时使用的指针，在组织头文件时使用的条件编译等 C语言知识，在大学课程中很少涉及，大多数老师也基本是不讲。在一些简单的 51 单片机编程中又很少会用到这些知识。学单片机，做嵌入式开发其实 80%的工作都跟 C 语言编程相关，剩下的20%的工作就是阅读各种数据手册，熟悉各种硬件外设。所以掌握这些基本的 C 语言知识，是嵌入式学习中一道迈不过去的坎，STM32 的库则给了我们一次提升 C 的机会。凡是可以从书本中找到的，相信我们基本都可以学会，很多初学者并不是不够聪明或者勤奋，只是缺少方向性的指导罢

12、了。对于这欠缺的知识点我们稍微花点时间就可以掌握，剩下的就是不断地实践调试。这里我为大家推荐一本 C 语言的书籍C 和指针。2、程序架构设计思想的欠缺这个比较难搞，很多 C 语言学习得挺好好的人，也比较难掌握。还好我们遇到了STM32 的库，这给了我们一个学习和提升 C 语言绝佳的机会。库的整个架构是如何搭建起来的，代码上是如何如何一步一步写出来的：从寄存器映像开始，到寄存器的封装，然后到函数的编写，到每个外设函数对应的驱动文件，这里面涉及到了大量的条件编译，文件包含的思想，对应刚写过几行 51 单片机的初学者来说简直就是噩梦。但是，如果你把这一系列的关系弄明白了，那么对库的整个架构也了解的差

13、不多了，以后你就不用嚷嚷着说要操作寄存器了。如果你一开始不喜欢用库，对库开发很忌惮，那么请自问：是不是我的 C 语学得不够好。库是一种全新的学习方法，是一种潮流，我更把它看做是与 C 语言的又一次历练和提升。是否用库，只差你一个闪亮的回眸。零死角玩转零死角玩转 STM32 F1 系列系列第第 7 页 共页 共 53 页页1.3 用寄存器点亮 LED为了顺利过渡到库开发，在 STM32 编程的开始，我们对照 51 点亮一个 LED 的方法，给大家演示一下 STM32 如何用操作寄存器的方法点亮一个 LED，然后再慢慢讲解到底什么是库，让大家知道库跟寄存器的关系。1.3.1 用 51点亮一个 LE

14、D在用 STM32 点亮一个 LED 之前，我们先来复习下用 51 如何点亮一个 LED。硬件上我们假设 51 单片机的 P0 口的第 0 位接了一个 LED，负逻辑亮。如果我们要点亮这个 LED，代码上我们会这么写：1 P0=0XFE;/总线操作点亮 LED这时候我们就把 LED 点亮了，如果要关掉 LED，则是：1 P0=0XFF;/总线操作关闭 LED这里面我们用的是总线操作的方法，即是对 P0 口的 8 个 IO 同时操作，但起作用的只是 P00。除了这种总线操作的方法，我们还学习过位操作，利用 51 编译器的关键字 sbit，我们可以定义一个位变量：1 sbit LED=P00;那么 LED=0；就点亮了 LED，LED=1;就关闭了 LED。为了让程序看起来见名知义，我们定义两个宏：1#define ON02#define OFF 1点亮和关闭 LED 的代码就变成了：1 LED=ON;/位操作点亮 LED2 LED=OFF;/位操作关闭 LED稍微整理下代码，整体的效果就是：1/假设 51 单片机的 P00 口接 LED，负逻辑