《嵌入式-STM32开发指南》第一部分 入门篇 - 第2章 硬件资源介绍
在讲解本节前，笔者先声明下，笔者在写这套教程前，参看了很多开发板，目前手头上的STM32F1不下十余种，每一块板子最大的区别就是CPU型号不同，外设不同，其最小系统都是一样的。外设这个说起就就很多，笔者本文只讲最小系统部分，以后在文章中，用到哪块外设在具体讲解相关硬件。
2.1 微处理器
本教程主要以STM32F103ZET6为MCU，在讲解芯片资源之前，我们先看看STM32的命名规则，如下图。
该芯片是STM32F103 里面配置非常强大的了,它拥有的资源包括：64KB SRAM、 512KB FLASH、 2 个基本定时器、 4 个通用定时器、 2 个高级定时器、 2 个 DMA 控制器（共 12 个通道）、 3 个 SPI、2 个 IIC、 5 个串口、 1 个 USB、 1 个 CAN、 3 个 12 位 ADC、 1 个 12 位 DAC、 1 个 SDIO 接口、1 个 FSMC 接口以及 112 个通用 IO 口。该芯片的配置十分强悍，并且还带外部总线（FSMC）可以用来外扩 SRAM 和连接 LCD 等，通过 FSMC （可变静态存储控制器）驱动 LCD，可以显著提高 LCD 的刷屏速度，是 STM32F1 家族常用型号里面，最高配置的芯片了。关于MCU的具体见下图。
当然也可从STM32官网找到相应的数据手册，查看其详细的资源，具体资源大纲如下图所示。
2.2 STM32 最小系统
2.2.1电源
STM32F103ZE要求2.0~3.6V的操作电压(VDD)，并采用嵌入式的调压器提供内部1.8V的数字电源。当主电源VDD关闭时，实时时钟(RTC)和备用寄存器可以从VBAT供电，官方给出的标准供电方案如下图所示。
虽然STM32芯片的供电范围2.0V到3.6V之间，标准电压是3.3V，但我们在设计板子时一般选用12V直流电源和5V直流电源，然后进行降压滤波处理。笔者使用的板子既可以5V输入，也可以12V输入，具体电路如下图所示。
如图4所示为板子的入口电源，选用LM25965-5.0和AMS1117-3.3作为电压转换芯片，D6是瞬态电压抑制二极管，可有效避免电压不稳和电源反接的情况，从而保护板子损坏。左图为芯片供电电源，其典型值为3.3V，我们为需要的每个电源街上0.1uf的高频滤波带电容。
2.2.2复位
系统复位将复位除了时钟控制器CSR中的复位标志和备用域的寄存器以外的所有寄存器(图1)。当下列事件有一个发生都将产生系统复位：
1.NRST引脚上出现低电平(外部复位)
2.窗口看门狗计数终止(WWDG复位)
3.独立看门狗计数终止(IWDG复位)
4.软件复位(SW复位)
5.低功耗管理复位
可通过查看控制/状态寄存器(RCC_CSR)中的复位标志来识别复位源。
这里要介绍的是硬件复位，也就是外部复位电路，几乎所有的复位电路都差不多，和51单片机的原理是一样的。
上电复位：上电时，由于有电容C5的原因，RESET端会产生一段低电平，从而进行复位。
按键复位：按下按键，把电容的电放光，然后低电平持续一段时间后复位。
2.2.3时钟
始终是MCU的心脏，没有时钟，那么MCU也就跑不动。STM32三个不同的时钟源可以用来驱动系统时钟(SYSCLK)：
● HSI晶振时钟(高速内部时钟信号)
● HSE晶振时钟(高速外部时钟信号)
● PLL时钟
STM32有两个二级时钟源：
● 40kHz的低速内部RC，它可以驱动独立看门狗，还可选择地通过程序选择驱动RTC。 RTC用于从停机/待机模式下自动唤醒系统。
● 32.768kHz的低速外部晶振，可选择它用来驱动RTC(RTCCLK)。
每个时钟源在不使用时都可以单独被打开或关闭，这样就可以优化系统功耗。
当使用HSI作为PLL时钟的输入时，所能达到的最大系统时钟为64MHz。
2.2.3.1 HSE时钟
高速外部时钟信号(HSE)由以下两种时钟源产生：
● HSE外部晶体 / 陶瓷 谐振器(见图9(a))
● HSE用户外部时钟(见图9(b))
(a)外部时钟 (b)晶振时钟
1.外部时钟源(HSE旁路)
在这种模式下，必须提供一个外部时钟源。它的频率可高达25MHz。外部时钟信号(占空比为50%的方波、 正弦波或三角波)必须连到OSC_IN引脚，同时保证OSC_OUT引脚悬空，见图9(a)。这个外部时钟源是指从其他处理器等引入的时钟源，STM32的demo板就是使用的这种方式，主控器MCU的外部时钟源来自ST Link处理器提供的时钟信号。
2.外部晶体 / 陶瓷谐振器(HSE晶体)
这个4~16MHz的外部晶振的优点在于能产生非常精确的主时钟。 图9显示了它需要的相关硬件配置。谐振器和负载电容需要尽可能近地靠近振荡器的引脚，以减小输出失真和启动稳定时间。负载电容值必须根据选定的晶振进行调节。这种方式也是我们常用的方式，具体电路如下所示。
2.2.3.2 HSE时钟
低速外部时钟源(LSE)可以由两个可能的时钟源来产生：
● LSE外部晶体 / 陶瓷谐振器(见图11(a))
● LSE用户外部时钟(见图11(b))
1.外部源(LSE 旁路)
在这种模式下，必须提供一个外部时钟源。它的频率必须为32.768kHz。外部信号(占空比为50%的方波、 正弦波或三角波)必须连到OSC32_IN引脚，同时保证OSC_OUT引脚悬空。
2.外部晶体 / 陶瓷谐振器(LSE晶体)
这个LSE晶体是一个32.768kHz的低速外部晶体或陶瓷谐振器。它的优点在于能为实时时钟部件(RTC)提供一个低速的，但高精确的时钟源。 RTC可以用于时钟/日历或其它需要计时的场合。谐振器和加载电容需要尽可能近地靠近晶振引脚，这样能使输出失真和启动稳定时间减到最小。负载电容值必须根据选定的晶振进行调节。外部晶体时钟如图12所示。
(a)外部时钟 (b)晶振时钟
HSE和LSE外部晶体两时钟电路的两个电容式为了抗干扰。对抗自然界中的一些干扰，如雷击。
2.2.4下载电路
1.JTAG/SWD 仿真与下载接口
STM32F103 板载的JTAG/SWD 接口电路如图所示。值得注意的是JTAG的标准接口是 20 针。
笔者一般使用ST-Link V2作为硬件仿真工具，使用SWD模式。ST-Link V2是STM32官方的推荐工具，接线也非常方便。
2.ISP下载接口
ISP下载就是使用串口下载程序，电路图如下，关于ISP下载电路的原理笔者单独写文章，尽请期待。
2.3 STM32 启动模式
要想STM32能正常启动，这一块不弄清楚，你如果自己设计板子的话是无法正常工作的。
在STM32F10xxx里，可以通过BOOT[1:0] 引脚选择三种不同启动模式。
在系统复位后，SYSCLK的第4个上升沿，BOOT引脚的值将被锁存。用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态，来选择在复位后的启动模式。
在从待机模式退出时，BOOT引脚的值将被重新锁存；因此，在待机模式下BOOT 引脚应保持为需要的启动配置。在启动延迟之后，CPU从地址0x0000 0000 获取堆栈顶的地址，并从启动存储器的0x0000 0004 指示的地址开始执行代码。
因为固定的存储器映像，代码区始终从地址0x0000 0000 开始( 通过ICode 和DCode总线访问)，而数据区(SRAM) 始终从地址0x2000 0000 开始(通过系统总线访问) 。Cortex-M3的CPU始终从ICode 总线获取复位向量，即启动仅适合于从代码区开始( 典型地从Flash启动) 。STM32F10xxx微控制器实现了一个特殊的机制，系统可以不仅仅从Flash存储器或系统存储器启动，还可以从内置SRAM启动。
根据选定的启动模式，主闪存存储器、系统存储器或SRAM 可以按照以下方式访问：
● 从主闪存存储器启动：主闪存存储器被映射到启动空间(0x0000 0000)，但仍然能够在它原有的地址(0x0800 0000) 访问它，即闪存存储器的内容可以在两个地址区域访问，0x0000 0000或0x0800 0000 。
● 从系统存储器启动：系统存储器被映射到启动空间(0x0000 0000) ，但仍然能够在它原有的地址(互联型产品原有地址为0x1FFF B000，其它产品原有地址为0x1FFF F000)访问它。
● 从内置SRAM启动：只能在0x2000 0000 开始的地址区访问SRAM。
注意：当从内置SRAM 启动，在应用程序的初始化代码中，必须使用NVIC的异常表和偏移寄存器，重新映射向量表之SRAM 中。
内嵌的自举程序存放在系统存储区，由ST在生产线上写入，用于通过可用的串行接口对闪存存储器进行重新编程：
● 对于小容量、中容量和大容量的产品而言，可以通过USART1接口启用自举程序。
● 对于互联型产品而言，可以通过以下某个接口启用自举程序：USART1 、USART2(重映像的)、CAN2(重映像的)或USB OTG全速接口的设备模式(通过设备固件更新DFU协议)。USART接口依靠内部8MHz振荡器(HSI)运行。CAN和USB OTG接口只能当外部有一个8MHz 、14.7456MHz 或25MHz时钟(HSE)时运行。
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