蓝桥杯嵌入式CT117E-M4学习笔记02-STM32G431RBT6芯片学习

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前言

首先学习了解一下蓝桥杯嵌入式CT117E-M4开发板的主控芯片STM32G431RBT6，本文仅为个人学习成果总结，如有错误，恳请指正。

一、芯片简介

上图为STM32CubeMX选型界面，如图可以看出STM32G431RBT6具有以下特点和硬件集成。

• 采用Cortex-M4 32位RISC核心架构，工作频率最高可达170Mhz。
• 128kBytes的FLASH，32kBytes的SRAM。
• 封装形式LQFP 64，引脚个数64pin，其中I/O个数52pin。
• CORDIC数学函数硬件加速，FMAC滤波函数硬件加速，CRC校验计算单元，RNG（Random Number Generator）随机数生成器。
• 2个12位的adc，4个比较器，3个运算放大器，4个DAC通道（2个外部和2个内部），1个内部电压参考缓冲器。
• 1个低功耗RTC（Real-Time Clock），1个通用32位定时器，2个16位PWM定时器（专用于电机控制），7个通用16位定时器，1个16位低功耗定时器。
• 1个FDCAN，3个I2C，3个SPI和2个I2S冲突复用（其中的2个I2S和SPI引脚冲突），1个SAI（Serial Audio Interface）音频接口。
• 3个USART，1个UART，1个低功耗UART，一个全速USB（12MBit/s）,1个UCPD。
• 工作条件（略）

二、时钟学习

STM32G431时钟框图如下图所示。

1. STM32G431RBT6具有三个不同的时钟源可以提供SYSCLK系统时钟

• 4-48mhz高速振荡器与外部晶体或陶瓷谐振器(HSE)。它可以为系统锁相环提供时钟。HSE也可以配置为bypass，用于外部时钟。
• 16mhz高速内部RC振荡器(HSI16)，可由软件微调。它可以为系统锁相环提供时钟
• 系统锁相环（PLL），最大输出频率170 MHz。它可以用HSE16或HSI16时钟送电。

2. 带时钟恢复系统的RC48 (HSI48):内部的HSIRC48 MHz时钟源可用于驱动USB或RNG外设。
3. 辅助时钟源:两个超低功耗的实时时钟源

• 32.768 kHz低速外接晶体振荡器(LSE)，支持四种驱动能力模式。LSE也可以配置为bypass模式，使用外部时钟。
• 32 kHz低速内部RC振荡器(LSI)，精度±5%，也用于时钟独立看门狗。

4. 外设时钟源:多个外设(I2S、USART、I2C、LPTimer、ADC、SAI、RNG)具有独立于系统时钟的时钟。
5. 时钟安全系统CSS (Clock security system):当HSE时钟发生故障时，系统时钟自动切换到HSI16，如果使能，则产生软件中断。也可以检测到LSE时钟故障并产生中断。
6. 时钟输出功能

• MCO:微控制器时钟输出:它输出一个内部时钟供外部应用程序使用
• LSCO:低速时钟输出:在所有低功耗模式下输出LSI或LSE

三、SRAM学习

stm32G431 x6/x8/xB系列具有32kBytes的SRAM，但是这32k的SRAM被分为三个部分。

• 首先是16kBytes的SRAM被映射到地址0x2000 0000(SRAM1)，CPU可以通过系统总线(S-bus)进行控制，也可以通过指令/数据总线控制(I-but/O-but)（详见四、总线矩阵学习），SRAM1支持硬件奇偶校验。
• 其次是6Kbytes被映射到地址0x2000 4000 (SRAM2),CPU只能通过系统总线进行控制，SRAM2可以保持在停止和待机模式。
• 最后是10Kbytes被映射到地址0x1000 0000 (CCM SRAM),CPU主要通过指令/数据总线控制(I-but/O-but)，以获取最大的性能，它的别名也是0x2000 5800地址，所有主节点(CPU、DMA1、DMA2)都可以通过S-bus访问，这些S-bus与SRAM1和SRAM2相邻）。CCM SRAM支持硬件奇偶校验，可以以1kbyte的粒度进行写保护。
• 内存可以在最大CPU时钟速度下读写，等待状态为0。

四、总线矩阵学习

STM32G431RBT6总线矩阵如下图所示。

• ICode/Bus 总线 ICode 中的 I 表示 Instruction，即指令。我们写好的程序编译之后都是一条条指令，存放在 FLASH 中，内核要读取这些指令来执行程序就必须通过 ICode 总线，它几乎每时每刻都需要被使用，它是专门用来取指令的。
• DCode/Bus 总线 DCode 中的 D 表示 Data，即数据，那说明这条总线是用来取数据的。我们在写程序的时候，数据有常量和变量两种，常量就是固定不变的，用 C 语言中的 const 关键字修饰，是放到内部的 FLASH 当中的，变量是可变的，不管是全局变量还是局部变量都放在SRAM中。因为数据可以被 Dcode 总线和 DMA 总线访问，所以为了避免访问冲突，在取数 的时候需要经过一个总线矩阵来仲裁，决定哪个总线在取数据。
• S-Bus 系统总线 系统总线主要是访问外设的寄存器，我们通常说的寄存器编程，即读写寄存器都是通过这根系统总线来完成的
• DMA总线（Direct Memory Access）即直接存储器访问。主要用来传输数据，这个数据可以是某个外设的数据寄存存器，可以在SRAM，可以在内部的FLASH。
• AHB总线 （Advanced High performance Bus）高级高性能总线，主要用于内部的处理器，DMA，RAM，CORDIC，FMAC，DAC，ADC，CRC，GPIO等。
• APB总线（Advanced Peripheral Bus）外围总线，主要用于定时器，比较器和各种通信接口等。

五、GPIO学习

STM32G431RBT6具有51个GPIO口可以进行使用。

GPIO可以配置为输出模式（推挽输出/开漏输出），输入模式（上拉/下拉），复用外围器件模式，

• 推挽输出和开漏输出的区别：学习链接 ，**总结来说就是推挽输出可以输出高低电平，但是驱动能力不行，开漏输出无法输出高电平，需要外接上拉电阻，驱动能力强。
• 输入模式：获取IO口的寄存器状态，通过配置上拉和下拉电阻，增强抗干扰能力。
• 复用模式：复用为某些外围电路的专用IO，比如硬件IIC的SCL和SDA。

总结

本次学习和了解了STM32G431RBT6芯片上的片内资源大概和基础的时钟、总线和GPIO知识，希望大家可以一起学习+进步。

鉴于官方开发板售价过高，本人自己制作了一款蓝桥杯嵌入式开发板，完全兼容官方的开发板，并且接下来会基于这款开发板进行学习和制作学习日志，到时候所拍实物图片会与官方开发板略有不同，如果有意向一起学习的同学也可以私聊我加群互相学习，ps:找我低价买块开发板自己学习也是可以的~ 。