大家好，今天給大家介紹STM32系列單片機(jī)，文章末尾附有本畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文和源碼的獲取方式，可進(jìn)群免費(fèi)領(lǐng)取。

前言

STM32系列芯片是為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的ARM Cortex M0, M0+, M3, M4和M7內(nèi)核，按照內(nèi)核架構(gòu)分成不同的產(chǎn)品。其主流的產(chǎn)品有STM32F0、STM32F1和STM32F3；超低功耗產(chǎn)品STM32L0、STM32L1、STM32L4以及STM32L4+；性能產(chǎn)品STM32F2、STM32F4、STM32F7以及STM32H7。

在本文中以介紹筆者使用過的兩款單片機(jī)STM32F103ZET6以及STM32F407IG為主，此外還會(huì)介紹常用的STM32F407VET6、STM32F429IGT等單片機(jī)。

1、STM32F103ZET6

STM32F103X6是一款中等容量增強(qiáng)型，32位基于ARM核心的微控制器，它主要擁有以下特點(diǎn)：

1、內(nèi)核：ARM32位CortexTM-M3 CPU，最高72MHz工作頻率，單周期乘法和硬件除法;
2、存儲(chǔ)器：64K或128K字節(jié)閃存成熟存儲(chǔ)器，高達(dá)20K字節(jié)SRAM；
3、時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理：23.6V供電和I/O引腳，上電/斷電復(fù)位、可編程電壓監(jiān)測(cè)器，416MHz晶體振蕩器，內(nèi)嵌出廠調(diào)校8MHz振蕩器，產(chǎn)生CPU時(shí)鐘的PLL，帶校準(zhǔn)功能的32KHz RTC振蕩器；
4、低功耗：睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式，VBAT為RTC和后備寄存器供電；
5、2個(gè)12位A/D轉(zhuǎn)換器（16個(gè)輸入通道），速度為1us：轉(zhuǎn)換范圍0~3.6V，雙采樣和保持功能，溫度傳感器；
6、DMA（直接存儲(chǔ)器訪問）：7通道DMA控制器，支持定時(shí)器、ADC、SPI、IIC和USART等外設(shè)；
7、多達(dá)80個(gè)快速I/O口：所有I/O口都可以映射到16個(gè)外部中斷，幾乎所有的端口均可容忍5V的輸入信號(hào)；
8、調(diào)試模式：串行單線調(diào)試（SWD）和JTAG接口；
9、多達(dá)7個(gè)定時(shí)器：3個(gè)16位定時(shí)器每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM/脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入，1個(gè)16位帶死區(qū)控制和緊急剎車用于電機(jī)控制的PWM高級(jí)控制定時(shí)器，2個(gè)看門狗定時(shí)器（獨(dú)立型和窗口型），24位自減型計(jì)數(shù)器（系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器）；
10、多達(dá)9個(gè)通信接口：2個(gè)IIC接口，3個(gè)USART接口，2個(gè)SPI接口，1個(gè)CAN接口，1個(gè)USB2.0全速接口；
11、ECOPACK封裝

對(duì)于STM32F103系列的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖中所示，從這樣一個(gè)內(nèi)部資源圖中可以很清楚地看到芯片內(nèi)部的各種資源之間的連接關(guān)系，它們各自的功能如下：

1、ICode總線：將Cortex-M3內(nèi)核的指令總線與Flash指令接口相連接，指令預(yù)取在這條總線上完成；
2、DCode總線：將Cortex-M3內(nèi)核的DCode總線與Flash指令接口相連接，用以常量的加載和調(diào)試訪問；
3、Syetem總線：連接Cortex-M3內(nèi)核的系統(tǒng)總線（外設(shè)總線）到總線矩陣，總線矩陣用以協(xié)調(diào)內(nèi)核和DMA之間的訪問；
4、DMA總線：將DMA的AHB主控接口與總線矩陣相連，總線矩陣協(xié)調(diào)CPU的DCode和DMA到SRAM、閃存和外設(shè)的訪問；
5、總線矩陣：是用來(lái)協(xié)調(diào)內(nèi)核System總線和DMA主控總線之間的訪問仲裁，仲裁使用輪換算法?？偩€矩陣包含4個(gè)驅(qū)動(dòng)部件（DCode、System、DMA1和DMA2總線）以及4個(gè)被動(dòng)部件（Flash接口、PSMC和AHB2APB橋）。AHB外設(shè)通過總線矩陣與系統(tǒng)總線相連，允許DMA訪問。
6、AHB/APB橋：戀歌AHB/APB橋在AHB和2個(gè)APB總線間提供同步連接。APB1操作速度限制為36MHz，APB2不限速（72MHz）。在每一次復(fù)位以后，所有除SRAM和Flash以外的外設(shè)都將被關(guān)閉，使用任意一個(gè)外設(shè)之前，必須要設(shè)置寄存器RCC_AHBENR來(lái)打開該外設(shè)的時(shí)鐘。

通過STM32內(nèi)部的多通信接口可外接的設(shè)備有：

USART接口：ESP8266 WIFI模塊、GSM模塊、藍(lán)牙模塊、GPS模塊、指紋識(shí)別模塊等；
IIC接口：OLED屏、MPU6950、EEPROM等；
SPI接口：VS1053音頻模塊、串行Flash、電阻屏等；
AD/DA接口：光敏傳感器、溫濕度傳感器、煙霧傳感器、示波器等；
CAN接口：電子調(diào)速器、以及各種CAN設(shè)備。

2、STM32F407IG

STM32F407IG是一款帶DSP和FPU的高性能基礎(chǔ)款系列，32位基于ARM核心的微控制器，它主要擁有以下特點(diǎn)：

1、內(nèi)核：ARM32位CortexR-M4 CPU with FPU，最高168MHz工作頻率，ART（自適應(yīng)實(shí)時(shí)加速器），來(lái)自Flash存儲(chǔ)的允許0等待狀態(tài)（系統(tǒng)中五延時(shí)子程序時(shí)，所有輸入?yún)?shù)都可以在第一時(shí)間得到響應(yīng)，保證系統(tǒng)及時(shí)處理外部事件）；
2、存儲(chǔ)器： 高達(dá)1MB的Flash存儲(chǔ)，192+4KB的SRAM，以及包含64KB的CCM（核心耦合內(nèi)存）；
3、LCD并行接口，8080/6800模式；
4、時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理： 1.83.6V供電電源和I/O，POR\PDR、PVD和BOR，426MHz晶體振蕩器，內(nèi)部16MHz工廠調(diào)校的RC（精度為1%），具有校準(zhǔn)的內(nèi)部32KHz RC
5、低功耗： 睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式，VBAT為RTC和后備2032位寄存器+4KB備份SRAM供電；
6、312位，2.4 MSPS A/D轉(zhuǎn)換器：高達(dá)24個(gè)通道和7.2 MSPS三重交錯(cuò)模式；
7、2*12位D/A轉(zhuǎn)換器；
8、通用DMA：16-stream DMA具有FIFO和突發(fā)支持的控制器
9、多達(dá)17個(gè)定時(shí)器：最多12個(gè)16位和2個(gè)32位定時(shí)器，最高168MHz，每個(gè)定時(shí)器最多4 IC/OC/PWM或脈沖計(jì)數(shù)器和正交（增量）編碼器輸入；
10、調(diào)試模式：串行線調(diào)試（SWD）和JTAG，Cortex-MX嵌入式跟蹤MacrocellTM ；
11、多達(dá)140個(gè)具有中斷功能的I/O端口：高達(dá)136個(gè)快速I/O、頻率高達(dá)84MHz，多達(dá)138個(gè)5V耐壓I/O；
12、多達(dá)15個(gè)通信接口：多達(dá)3個(gè)IIC接口（SMBus/PMBus），多達(dá)4個(gè)USART/UART（10.5Mbit/s），7816接口LIN、IrDA及調(diào)制解調(diào)器控制，多達(dá)3個(gè)SPI（42Mbit/s）其中2個(gè)具有多路復(fù)用器，全雙工I2S，2路CAN接口（2.0B），SDIO接口；
13、網(wǎng)絡(luò)連接：USB2.0全速設(shè)備/主機(jī)/OTG帶有片上PHY的控制器，USB2.0高速/全速具有專用功能的設(shè)備主機(jī)/OTG控制器DMA以及片上全速PHY和ULPI，具有專用DMA的10/100以太網(wǎng)MAC支持IEEE 1588V2硬件MII/RMII；
14、8至14位并行攝像頭接口，最高可達(dá)54Mbytes/s；
15、真隨機(jī)數(shù)生成器；
16、CRC計(jì)算單元；
17、96位唯一ID；
18、RTC：亞秒級(jí)精度，硬件日歷。

可以看出STM32F4系列的單片機(jī)相較于F1具備更多的硬件資源，以及更高的晶振頻率，因此它也能夠?qū)崿F(xiàn)更多更復(fù)雜的任務(wù)功能。

3、其它類型

對(duì)于其他類型的STM32系列，比較常見的有STM32F407VET6以及STM32F429IGT單片機(jī)，這兩款芯片的結(jié)構(gòu)同屬于F4類型。因此在這里就不在過多解釋，主要介紹在淘寶中以這兩款芯片作為主控CPU所設(shè)計(jì)的開發(fā)板。
（1）淘寶上的某款基于F407的單片機(jī)開發(fā)板如下圖中所示，其具有板載SD卡座、RTC電池CR1220、無(wú)線通信NRF2401接口、支持FNsc液晶接口多用戶按鍵以及所有CPU-0引出的基本特性，其具體的參數(shù)如下表中所示：

（2）淘寶上正點(diǎn)原子的一款基于F429IGT芯片的單片機(jī)開發(fā)板如下圖所示，其板載STM32F429IGT6芯片，176角，1024K Flash，256K SRAM，資源有8個(gè)串口、16個(gè)定時(shí)器、3個(gè)ADC共24通道，2個(gè)DAC，2個(gè)CAN，SDIO，F(xiàn)SMC，I2C，I2S，SPI，網(wǎng)絡(luò)，DCMI攝像接口，百兆易以太網(wǎng)，全速USB OTG/高速USB OTG等。

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