STM32入門學(xué)習(xí)筆記之STM32F103環(huán)境搭建（上）

1.1 STM32F103單片機(jī)概述

ARM公司在ARM11以后的產(chǎn)品改用Cortex命名，主要分為三種，Cortex-M系列，Cortex-R系列和Cortex-A系列，Cortex系列屬于ARMv7架構(gòu)，這是2010年為止ARM公司最新的指令集架構(gòu)，其中Cortex-M主要用于低端的嵌入式控制系統(tǒng)中，Cortex-R主要用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，Cortex-A系列則是用于操作系統(tǒng)，智能設(shè)備和移動(dòng)電話等領(lǐng)域，比如常見(jiàn)的Cortex-A15（用于Android，Ubuntu等系統(tǒng)中）。

意法半導(dǎo)體（ST公司）開(kāi)發(fā)的STM32就屬于Cortex-M架構(gòu)，該架構(gòu)細(xì)分又可以分為M0，M0+，M3，H7等，以最常見(jiàn)的STM32F103為例，該芯片屬于Cortex-M3架構(gòu)，CPU主頻72MHz，內(nèi)置高精度ADC，USART，CAN，USB，SDIO等模塊，極大的便于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

以STM32F103ZET6為例，該芯片封裝為L(zhǎng)QFP-144，內(nèi)置資源如下所示：

（1）1組17通道高精度ADC，1組15通道ADC，1組13通道ADC，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)1us；

（2）1組2路DAC輸出；

（3）8組高級(jí)定時(shí)器（可以做電容捕捉，PWM輸出，基本定時(shí)等功能）；

（4）高精度RTC模塊，2路時(shí)鐘可選；

（5）1組CAN，支持任意波特率；

（6）2組硬件IIC；

（7）3組硬件SPI；

（8）5組串口

（9）1組SDIO模塊，用于外接SD卡通信；

（10）1組USB模塊，可做主機(jī)，可做從機(jī)；

（11）2組I2S模塊，用于I2S通信；

（12）1組CRC模塊；

（13）2組看門狗模塊；

（14）1組DMA模塊；

1.2 STM32F103ZET6最小系統(tǒng)

1.2.1 原理圖

STM32F103的最小系統(tǒng)由備用電源，下載接口，濾波電容，啟動(dòng)端子和時(shí)鐘電路組成，其中濾波電容主要用于穩(wěn)定CPU電源端口電壓，由于CPU電源端口有12組，所以利用12個(gè)100nF電容來(lái)穩(wěn)定每個(gè)端口的電壓，布線的時(shí)候，每個(gè)電容離著供電端口越近越好。

1.2.2 時(shí)鐘電路

單片機(jī)最小系統(tǒng)有兩個(gè)晶體振蕩器，其中8MHz提供主系統(tǒng)工作時(shí)鐘脈沖，即CPU內(nèi)核，系統(tǒng)總線和除RTC時(shí)鐘外其他外設(shè)的工作時(shí)鐘，32.768KHz時(shí)鐘專用于CPU內(nèi)部RTC時(shí)鐘脈沖。

1.2.3 復(fù)位電路

由于STM32F103屬于低電平復(fù)位，所以設(shè)計(jì)了如上圖所示電路進(jìn)行復(fù)位，初始狀態(tài)電容兩端電壓為0，相當(dāng)于低電平，上電后，電容開(kāi)始充電，隨著充電時(shí)間的上升，電容兩端電壓呈現(xiàn)指數(shù)上升（電路分析中專門講解過(guò)這部分內(nèi)容），隨著電容充滿電，電容兩端理論電壓逐漸達(dá)到3.3V，此時(shí)復(fù)位結(jié)束，如果想要不斷電復(fù)位，只需要按一下按鍵S1，按下按鍵后，電容對(duì)地放電，放完電后達(dá)到低電平，此時(shí)開(kāi)始復(fù)位，然后重復(fù)上電復(fù)位的過(guò)程。

1.2.4 啟動(dòng)選擇端口

STM32有三種啟動(dòng)方式，通過(guò)BOOT0和BOOT1的電平選擇，具體分配如下表所示。

一般啟動(dòng)程序都在FLASH中啟動(dòng)，如果出現(xiàn)芯片進(jìn)入低功耗模式或者禁用了調(diào)試端口，那么串口激活是唯一的辦法，所以建議設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候，BOOT0和BOOT1兩個(gè)引腳用0Ω電阻引出來(lái)。

1.2.5 VBAT供電

VBAT供電主要用于RTC和備份區(qū)域數(shù)據(jù)不丟失使用，當(dāng)外部3.3V斷電之后，二極管D1處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)D2負(fù)極處于電平，二極管D2正向?qū)ǎㄟ^(guò)3V紐扣電池給VBAT供電，防止RTC和備份區(qū)域的數(shù)據(jù)丟失。

1.2.6 串口下載與SW仿真

STM32下載程序有兩種方式，一種是傳統(tǒng)的串口模式，通過(guò)BOOT0和BOOT1啟動(dòng)系統(tǒng)存儲(chǔ)器，然后將程序燒寫進(jìn)FLASH中，然后斷電，設(shè)置FLASH啟動(dòng)后就可以啟動(dòng)程序，還有一種特殊的方式，就是SW模式，SW模式一種單線FLASH燒寫模式，通過(guò)CLK和DATA兩根線，將程序直接燒寫進(jìn)FLASH，并且通過(guò)這兩根線進(jìn)行在線仿真，可以直接將CPU中所有寄存器的值全部實(shí)時(shí)讀取，用于簡(jiǎn)化調(diào)試過(guò)程。這個(gè)功能是51單片機(jī)不會(huì)有的。

1.2.7 電源電路

STM32F103采用3.3V電源進(jìn)行供電，但是一般USB接口或者充電寶都是輸出DC5V，這就需要一個(gè)LDO來(lái)進(jìn)行電壓變換，將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓供STM32使用。

1.3 STM32工程創(chuàng)建

STM32的程序也是可以使用51的IDE編寫的，KEIL作為集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，現(xiàn)在已經(jīng)可以大多數(shù)主流CPU，比如之前的51系列，這次的ST系列，還有NXP公司的iMX系列等，下面來(lái)說(shuō)明如何使用KEIL來(lái)創(chuàng)建STM32程序。

STM32的工程不同于51的工程，需要好幾個(gè)文件來(lái)支持，由于這次創(chuàng)建的是空白工程，所以只需要?jiǎng)?chuàng)建主函數(shù)的c文件，啟動(dòng)匯編文件，和STM32寄存器文件。

（1）安裝ARM版本的KEIL，從KEIL官網(wǎng)或者文中附帶的鏈接下載安裝包，安裝時(shí)記住不能有中文路徑，直接安裝即可。

（2）安裝STM32F1系列固件庫(kù)，從KEIL官網(wǎng)找到安裝包，下載后安裝（注：KEIL版本必須是ARM版本的，C51版本安裝不上）。

下載固件庫(kù)之后，雙擊安裝即可。