STM32系统结构
STM32f10xxx系统结构
内核IP
从结构框图上看,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 FLASH 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DMA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控制的数据搬运工。
处理器外设(内核之外的外设)
嵌入式系统是什么意思
从结构框图上看,STM32的外设有串口、定时器、IO口、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。
寄存器
什么是寄存器?寄存器是内置于各个IP外设中,是一种用于配置外设功能的存储器,并且有想对应的地址。一切库的封装始于映射。
是不是看的眼都花了,如果进行寄存器开发,就需要怼地址以及对寄存器进行字节赋值,不仅效率低而且容易出错。
库的存在就是为了解决这类问题,将代码语义化。语义化思想不仅仅是嵌入式有的,前端代码也在追求语义特性。
从点灯开始学习STM32
内核库文件分析
cor_cm3.h
这个头文件实现了:
1、内核结构体寄存器定义。
2、内核寄存器内存映射。
3、内存寄存器位定义。跟处理器相关的头文件stm32f10x.h实现的功能一样,一个是针对内核的寄存器,一个是针对内核之外,即处理器的寄存器。
misc.h
内核应用函数库头文件,对应stm32f10x_xxx.h。
misc.c
内核应用函数库文件,对应stm32f10x_xxx.c。在CM3这个内核里面还有一些功能组件,如NVIC、SCB、ITM、MPU、CoreDebug,CM3带有非常丰富的功能组件,但是芯片厂商在设计MCU的时候有
一些并不是非要不可的,是可裁剪的,比如MPU、ITM等在STM32里面就没有。
其中NVIC在每一个CM3内核的单片机中都会有,但都会被裁剪,只能是CM3 NVIC的一个子集。在NVIC里面还有一个SysTick,是一个系统定时器,可以提供时基,一般为操作系统定时器所用。misc.h和mics.c这两个文件提供了操作这些组件的函数,并可以在CM3内核单片机直接移植。
处理器外设库文件分析
startup_stm32f10x_hd.s
这个是由汇编编写的启动文件,是STM32上电启动的第一个程序,启动文件主要实现了初始化堆栈指针 SP;
设置 PC 指针=Reset_Handler ;
设置向量表的地址,并 初始化向量表,向量表里面放的是 STM32 所有中断函数的入口地址
调用库函数 SystemInit,把系统时钟配置成 72M,SystemInit 在库文件 stytem_stm32f10x.c 中定义;
跳转到标号_main,最终去到 C 的世界。
system_stm32f10x.c
这个文件的作用是里面实现了各种常用的系统时钟设置函数,有72M,56M,48, 36,24,8M,我们使用的是是把系统时钟设置成72M。
Stm32f10x.h
这个头文件非常重要,这个头文件实现了:
1、处理器外设寄存器的结构体定义。
2、处理器外设的内存映射。
3、处理器外设寄存器的位定义。
关于 1 和 2 我们在用寄存器点亮 LED 的时候有讲解。
其中 3:处理器外设寄存器的位定义,这个非常重要,具体是什么意思?
我们知道一个寄存器有很多个位,每个位写 1 或者写 0 的功能都是不一样的,处理器外设寄存器的位定义就是把外设的每个寄存器的每一个位写 1 的 16 进制数定义成一个宏,宏名即用该位的名称表示,
如果我们操作寄存器要开启某一个功能的话,就不用自己亲自去算这个值是多少,可以直接到这个头文件里面。
我们以片上外设 ADC 为例,假设我们要启动 ADC 开始转换,根据手册我们知道是要控制 ADC_CR2 寄存器的位 0:ADON,即往位 0 写 1,即:
ADC->CR2=0x00000001;
这是一般的操作方法。现在这个头文件里面有关于 ADON 位的位定义:
#define ADC_CR2_ADON ((uint32_t)0x00000001)
有了这个位定义,我们刚刚的代码就变成了:
ADC->CR2=ADC_CR2_ADON
stm32f10x_xxx.h
外设 xxx 应用函数库头文件,这里面主要定义了实现外设某一功能的结构体,比如通用定时器有很多功能,有定时功能,有输出比较功能,有输入捕捉功能,而通用定时器有非常多的寄存器要实现某一个功能。
比如定时功能,我们根本不知道具体要操作哪些寄存器,这个头文件就为我们打包好了要实现某一个功能的寄存器,是以机构体的形式定义的,比如通用定时器要实现一个定时的功能,我们只需要初始化 TIM_TimeBaseInitTypeDef 这个结构体里面的成员即可,里面的成员就是定时所需要操作的寄存器。
有了这个头文件,我们就知道要实现某个功能需要操作哪些寄存器,然后再回手册中精度这些寄存器的说明即可。
stm32f10x_xxx.c
stm32f10x_xxx.c:外设 xxx 应用函数库,这里面写好了操作 xxx 外设的所有常用的函数,我们使用库编程的时候,使用的最多的就是这里的函数。
SystemInit
工程中新建main.c 。
在此文件中编写main函数后直接编译会报错:
Undefined symbol SystemInit (referred from startup_stm32f10x_hd.o).
错误提示说SystemInit没有定义。从分析启动文件startup_stm32f10x_hd.s时我们知道,;Reset handler
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT __main
;IMPORT SystemInit
;LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP
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