STM32F103之系统架构

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前言

STM32F103X芯片内部包含内核和片上外设，犹如我们使用的电脑，对应的是CPU和主板，集成显卡之类的。

一、STM32之系统架构

1.内核与外设

SMT32F103采用的是Cotex-M3内核，所谓的内核就是CPU，由ARM公司设计，他们是IP开发商，本身并不生产芯片。通过技术授权给系统集成（SOC）厂家，比如ST，GD等芯片厂商（SOC厂商），由ST、GD等芯片厂家增加外围设备Eg：GPIO、IIC、FLASH、UART、USB等，由SOC厂商在CPU外围增加的设备我们称之为外设。

2.系统结构图

STM32F103由4个驱动单元（CPU部分）和4和被动单元（外设）组成

驱动单元（内核部分）

由上图黄色区域的①②③④部分组成。

内核

STM32F103的内核CPU是cortex-M3

DCode总线

Dcode中的D代表Data 数据的意思，说明这条总线是用来传输数据的。我们在写代码的时候，数据以常量和变量的存在形式；常量属于非易失性的，保存在ROM中；变量属于易失性的，掉电就不存在的数据，保存在SRAM中。变量又分为全局变量和局部变量，无论是哪种变量，包括常量都属于数据，因此都可以被DCode总线访问到。

System总线

系统总线是用来访问外设寄存器的，通常我们设置寄存器，都是由System总线进行访问的。

DMA总线

DMA Direct Memory Access缩写 直接存储器访问，可将数据从一个地址空间传输到另外一个地址空间，地址空间可以是外设到寄存器或者寄存器到寄存器。访问的数据可以是寄存器，也可以是SRAM，亦可是FLASH；数据可以被DCode和DMA同时访问到，因此为了避免访问冲突，需要总线来仲裁来决定哪个总线访问。

被动单元（外设部分）

由上图紫色区域的①②③④部分组成。

FLASH

内部的闪存存取器，即FLASH，程序存储在FLASH中，内核通过ICode读取指令。

SRAM

内部的SRAM，即数据存储器RAM，程序的变量和堆栈开销在SRAM中。

AHB和APB桥

AHB和APB桥类似于个人PC中的南桥和北桥，南桥挂鼠标和键盘等低速设备，北桥挂显卡等高速设备。南桥频率低，北桥频率高。AHB是高性能的系统总线，APB是外设总线。二者分别适用于高速和低速的设备连接。

1. AHB总线：全称Advanved High Performance Bus 高级高性能系统总线 简写：AHB
2. APB总线：全称Adanvced Peripheral Bus 高级外设总线 简写：APB

FSMC

FSMC 全称 Flexible Static Memory Controller 灵活的静态存储器控制器，是一个很有特色的外设，通过FSMC可以扩展内存，比如外部的SRAM、NANDFLASH、NORFLASH等，但只能扩展静态Static内存，动态内存无法扩展。

ICode总线

ICode I指的是Instruction,程序经过IDE编译以后都是一条条的指令，内核要读取这些指令都是要通过ICode来访问，程序运行时，每时每刻都要用到，是专门用来取指的。

总结

冯·依诺曼结构和哈佛结构

计算机把数据和代码的存储方式的不同，分成冯·依诺曼结构和哈佛结构。
冯·依诺曼结构：把数据和代码都存储在同一个存储器中，STM32就是把内核和外设共同分配在可以寻址4G的空间存储器中。冯·依诺曼结构的指令和数据共享同一数据总线，使得信息流的传输成为限制性能的瓶颈，但架构设计师为了解决这类问题，采用了ICode总线专门用来取指，,System总线专门用来访问外设寄存器，DCode总线专门用来访问SRAM、和FLASH中的数据,外设寄存器、SRAM和FLASH三者之间又可以通过DMA互相传输数据，减小CPU的开销，从而大大提高了传输性能。