【嵌入式基础&常识】单片机

一、应该知道的常识

1.ARM（内核）

• ARM：是一个模糊词，它可以代表ARM公司、ARM内核=ARM处理器。
• 内核和框架：框架像原理图，内核像PCB，一种框架可以画多个版本PCB。
• ARM处理器 ：英国ARM公司设计了ARM处理器，我们通常说的ARM就是指ARM处理器。ARM处理器只是众多中央处理器- （CPU）中的一种。
• Cortex 处理器：Cortex是ARM公司一个系列处理器的名称。例如：cortex M0 M3 M4 M7

2.单片机=MCU=微控制器（芯片）

• 单片机：是集成电路芯片。包含了中央处理器CPU（例如32单片机包含了ARM处理器）、RAM、ROM…
• STM32单片机：是意法半导体公司设计的嵌入式单片机。（单片机型号有：STM32 F0 F1 F2 F3 F4 F7 H7）。CPU采用的是ARM处理器。（STM32F1采用cortex-M3内核、F4采用cortex-M4内核、F7采用cortex-M7内核、H7采用双核M7+M4）

3.电路板（板卡）

4.嵌入式系统（应用）

• 嵌入式系统最大的特点是根据产品的需要设计功能，没有过多的功能，最大限度降低成本。低成本+高性能，所以才有那么多低端的单片机，成本低，但能满足产品需求。
• 嵌入式系统 = 单片机板卡 + 嵌入式操作系统 。（不一定非要操作系统，一切都是为了低成本，便开发）

5.CPU性能

• DMIPS、MIPS：都是用来测试CPU的几种不同方法不同程序，仅供参考，不能全信。

8.倍频、分频

• 倍频：把外部晶振频率提升到CPU需要的高频率。
• 分频：把高频降下去，给单品机其他部分提供不同的频率。
• PLL：倍频器。锁相环。
• Prescaler：预分频器。

9.TTL和CMOS电平

• 电平就是人为规定的一种规则，用01逻辑信号代表高低电压信号。
• 常见的电平类型：TTL、CMOS、LVTTL、LVCOMS、RS232、RS485等
• TTL：VCC=5V。
• LVTTL（Low Voltage）：VCC=3.3V。VIH>=2V，VIL<=0.8V。
• TTL输入引脚悬空时，默认高电平。
• CMOS：VCC=+5~+15
• 不同系统相连，比如单片机、DSP、FPGA等，需要查下手册，看看电平定义。

10.常见编译错误 ？

11.仿真器

• 程序下载到仿真器里，不是Flash里。没用过

12.精简指令集

• 指令集：软件和硬件转换的点。
• 精简指令集和复杂指令集，电脑是复杂指令集，硬件比较庞大复杂功耗大。
• ARM处理器是32位（兼容16位）精简指令集。

13.ST、ARM官网

• ST官网: link
• 通过看公司官网能看出他是做啥的，面向的客户是谁。
• ST就是面向开发者，官网资料多一些，页面也比较友好。ARM就是面向芯片工厂，官网感觉就不太友好。

14.STM32命名规则

• ST代表公司名。M代表微处理器。32代表ARM32位处理器。F表示性能。103系列。后面几位表示引脚数、内存大小、封装类型、工作温度。
• 总结：STM32F103几位就决定了一款芯片。C8T6几位决定其引脚数和内存大小等。

15.阅读芯片手册

• 先浏览目录标题，看下有些什么东西。
• 主要还是图表
  • 11页：单片机内部模块框图
  • 12页：时钟树
  • 13页及后面：引脚图
• 读图：梯形是选择器、粗线是总线、细线是单引脚、线内为单片机内部。

16.软件和硬件如何联系

• 软件就是指用户程序，目前有寄存器、库函数、HAL库三种。不论哪种，最终都是在操作 地址和状态，最终操作单片机。
• SRAM里有单片机内置的功能配置寄存器，最终去操作硬件。
• 详细查看数据手册 存储器映像、寄存器地址表。

17.程序下载到SRAM还是FLASH

• 一开始，代码、常量、全局变量 都是下载到flash里的。
  然后程序开始运行后，全局变量就到sram里了，代码和常量还在flash里
• 参考大佬文章：https://blog.csdn.net/yangkuiwu/article/details/78219995

二、单片机的内部功能

（第一部分的图都放最后，试试第二部分插在文章中间，之前感觉插入图会很乱，现在感觉没有图太抽象）

0.将单片机内部功能划分为三部分

• 核心功能：内核、存储器、时钟。（类似电脑的CPU、内存条、硬盘）
• 重要功能：外设。
• 附加功能：CRC、芯片号。

1.核心功能：内核

• 采用ARM32位处理器，cortex-M3。最高工作频率72MHz。

2.核心功能：存储器

• SRAM和FLASH。STM32F103中等容量系列，64K或128K的FLASH，20K的SRAM。
• 两者主要区别是：掉电能否保存、速度快慢。

3.核心功能：时钟

• HSE外部高速晶振振荡器：4~16MHz，用作系统时钟。
• LSE外部低速晶振振荡器：32khz，用于RTC。
• HSI内部高速RC振荡器：8MHz，用作系统时钟。
• LSI内部低速RC振荡器：40KHz，用于RTC。
• 总结：外接的精准，但贵。

• 时钟分类：内核与外设时钟、独立时钟

4.重要功能：低功耗

5.重要功能：ADC

• 2个12位ADC，共用16个外部通道。
• 可以使用DMA

6.重要功能：DMA

• 7通道DMA，支持外设有定时器、ADC、USART、I2C、SPI。

7.重要功能：GPIO

• I/O：input和output。引脚不等于IO，IO指的是能输入输出的引脚，引脚还包括电源脚之类。C8T6有48个引脚，其中37个IO口。
• GPIO：32里的定义。就是通用IO口。
• 输出电流最大：8ma，输入电流最大：20ma。所以对LED的驱动方式就有推挽驱动和灌电流驱动，关电流驱动就会更亮一点。
• 32里输入输出方式有：
  • 四种输入：模拟、浮空、上下拉。
  • 四种输出：推挽、开漏，复用推挽、开漏。（推挽是大电流输出，有驱动能力，开漏无驱动能力。）

8.重要功能：调试

• 有SWD和JTAG，是内嵌在ARM内核里的。

9.重要功能：定时器

• 7个定时器，3个普通16位，1个高级16位，2个开门狗12位、7位，1个嘀嗒定时器。

10.重要功能：通信接口

• 9个通信接口，3个USART、2个I2C、2个SPI、一个CAN、一个USB2.0。
• USART1 通信速率4.5M每秒，另外两个2.25。
• I2C通信速度：
• SPI通信速度18M每秒。
• CAN通信速度1M每秒。
• USB通信速度12M每秒。

11.RTC

12.NVIC

13.EXTI

14.自举模式

• 正常情况都是从FLASH启动。ISP下载时从系统启动。调试时从SRAM启动，下载程序快，但是断电丢失。

11.附加功能：CRC

• CRC用于数据正确性的校验。

12.附加功能：芯片号

• 每个芯片有一个唯一的96位的序列号。

三、实际编程

0.软件准备

• keil5、Jlink驱动

1.需要会的C知识

• #if #endif
  enum
  char8 int16 long float32
  typedef
  struct
• 32位MCU下，字=4字节

2.工程文件

3.