芯片手册学习总结

单片机（single-chip microcomputer)是一种集成的数字电路芯片，将具有数据处理能力的中央处理器CPU，随机存储RAM，多种IO口和中断系统，定时器\计数器等功能（包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟转换电路、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上的小而完善的微型计算机系统。芯片的内核假设是32位处理器时，则芯片总的地址为0 ~ 0xFFFFFFFF，大概有4G多点的空间。芯片中除了存储单元需要占用存储单元，各种外设（UART,定时器，LCD等）及GPIO口都需要分配内存地址。芯片总共4G多的地址就需要给存储单元和各种外设进行分配地址。

• 刚刚介绍了单片机的芯片就是一个微型的计算机系统，芯片里面集成的各个小系统总结如下图：
  
• Soc是一种片上系统，简单点说就是：有些功能芯片不需要控制外设设备，芯片内部就可以实现。Soc就是部分外设或芯片内部的主设备（M0核，外置的SWD控制器（如jlink等类似功能的设备，DMA这三个主设备）对芯片内部的从设备资源（存储器（flash,e2,sram）级各种外设（uart ,定时器，看门狗等））实现控制的一种机制，详见下图。

总结：芯片内部的存储地址映射：先给存储单元分配固定范围内的地址；然后给每个外设寄存器固定分配16k的地址（有些外设哪怕只用到4个字节，也要分配那么大的地址）；最后给gpio口固定分配16k的地址。

• 芯片系统支持bitband功能，对bitband区的访问就等效于对外设寄存器特定位的访问。（bitband的功能：假设：正在对外设寄存器进行读，写操作时，突然来大量的中断，这样会导致读，写寄存器出错。bitband的作用就是：处理外设寄存器时，首先通过bitband的映射功能，将该寄存器里面的数据复制到映射的地址里面，在映射的地址处理完了，才复制到真实的外设寄存器里面。这样就可以防止上面假设情况出现的错误。）
• bitband就是在映射的地址区域中，处理真实寄存器中的某一位（一个地址去操作一位），访问速度快，而且不会对其他位有影响）。

cache功能：当cache功能不使能时，RAM是16k。当cache功能使能时，ram是14k。cache存储器是高速缓冲存储器。通常是由sram（staticrandom access memory静态存储器）组成。

• Cache的功能是提高cpu数据的输入输出速率，cache容量小但是处理速度快。cache可以保存程序刚用过或循环使用的一部分数据。当程序需要再次使用该部分的数据时，可以直接从cache里面调用。根据程序的局现性原理，cache可以改善系统的性能（处理速度快）。

GPIO包含PA，PB,PC三组的GPIO口。每组都包含类似的PA口（数据寄存器）； PUA(PA上拉选择寄存器，选择对应的io口是否要上拉电阻）；PMA(PA口配置为输入或输出模式）；PIMA(PA口的输入模式配置）。

• GPIO相关的寄存器建议也要支持bitband功能。这样访问GPIO相关的寄存器时，可以进行bit操作。

• 对于寄存器可以采用SET/CLR往指定寄存器地址里面写1，这样可以将PA，PB，PC数据寄存器里面的数据全部置1或清0。

• 如果IO口复用配置为选择IO口之外的功能，模式寄存器(PMA，是输入还是输出用的) ，输入使能寄存器（PIEA)是-0时，表示输入使能是无效的。只有上拉选择寄存器(PUA)和输入模式选择(PIMA)在所有的复用配置下才是有效的。

• 单片机所有的管脚开始都要选择为IO口，如果要作为特殊功能口需要配置对应的复用寄出器（PCA0，PCA1,PCB,PCC)。

  • [] PUA（上拉电阻选择寄存器），配置为0时，表示不选择上拉电阻，配置为1时，表示选择上拉电阻。IO口只有为输入模式时，才需要配置为1。当IO口处于输出模式或模拟PAD模式时，则不管PU怎么配置，PIN上拉均不使能。
  • [] PIMA（输入模式配置）：定义端口号的输入缓冲器类型（为0时表示CMOS缓冲器），为1时表示TTL缓冲器。或者定义端口的输出类型的电路（为0时表示普通模式，为1时表示N-ch漏极开路模式）。

• 普通的GPIO的PA,PMA,PIMA,PUA只需要上电时统一配置一下就可以了。当IO口处于输出模式或模拟PAD模式时，PUA怎么配置都不会生效。故统一对gpio进行数据模型的定义 :

struct gpio_t
{
     int





}

UART寄存器：芯片内部有6个UART接口，用于与外部进行异步串行通信。

• UART接口控制有如下特征：6个全双工的UART接口;内置波特率发生器，支持不同的波特率配置；数据位宽支持5/6/7/8bit；停止位可配置成1或2bit；可选38Khz的红外调制；支持自动波特率检测；支持红外唤醒。
• 在运行过程中，不能修改控制寄存器和波特率的寄存器里面的数据值。

UART相关的寄存器名	具体作用
uart_ctrl(Uart控制寄存器)
uart_baud	波特率配置寄存器
uart_stat	uart状态指示寄存器
uart_txd	uart发送数据寄存器
uart_rxdt	uart接收数据寄存器

单片机代码的初始化过程
cpu内部寄存器的初始化 —>io口相关的初始化—>芯片外设设备的初始化、

• cpu内部寄存器的初始化：给sys_ctl相关的寄存器里面的值修改成需要的参数；
• cpu所有管脚io口的初始化：先将所有管脚选择位io口，当需要作为特殊功能配置的时候，配置为对应的复用寄存器PCA0，PCA1，PCB，PCC。