STM32F4的基础介绍

1. 前言

上周了解了Cortex-M3/M4处理器的相关知识（见Cortex-M处理器栏目），大致知道了stm32的心是什么样子，从本周起，开始结合stm32F4开发板进行实际学习，方便更深入了解stm32的世界。
时隔多年再次学习单片机类似的东西，希望会有不同的理解和体会。

硬件平台：ALIENTEK探索者stm32F4，stm32的型号为stm32f407ZTG6，属于M4内核。

2. STM32F4总线架构

首先说下什么叫总线？总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束。总线的出现是为了方便在同一时间传递更多信号。
总线可分为：内部总线，系统总线（数据总线，地址总线，控制总线）和外部总线。

什么叫总线架构？
之前的文章讲过，架构指的是体系结构，包括体系（即组成部分）和结构（对部分之间的统筹）。那么总线架构，就是包括哪些总线，总线之间如何配合。

上图是STM32F407的系统总线架构图。由8条主控线S0-S7，7条被控线M0-M6组成。
八条主控总线是：

• Cortex-M4 内核 I 总线：获取指令，访问对象是存储器
• 内核 D 总线：获取数据，对立即数进行加载和调试访问
• 内核 S 总线：访问外设或SRAM的数据
• DMA1 存储器总线：执行存储器数据的传入和传出
• DMA2 存储器总线：执行存储器数据的传入和传出
• DMA2 外设总线：访问AHB或执行存储器之间的数据传输。
• 以太网DMA 总线：以太网DMA向存储器存储数据
• USB OTG HS DMA 总线：USB 向存储器加载/存储数据

七条被控总线：
内部 FLASH ICode 总线;
内部 FLASH DCode 总线;
主要内部 SRAM1(112KB)
辅助内部 SRAM2(16KB);
辅助内部 SRAM3(64KB) (仅适用 STM32F42xx 和 STM32F43xx 系列器件);

AHB：Advanced High Performance Bus高级高性能总线
CCM：内核耦合存储器。
FSMC：Flexible Static Memory Controller，可变静态存储控制器。
OTG:on the go

3. STM32F4时钟系统

3.1 时钟树

既然称之为系统，说明stm32的时钟不止一个。采用多时钟的目的是，既保证低功耗的同时又保证高性能，使得低时钟外设采用低时钟，高时钟外设采用高时钟。

STM32F4有5个时钟源：

• HSI:High Speed Internal Clock Signal内部高速时钟信号，RC振荡器，频率为16MHz.
• HSE:High Speed External Clock Signal外部高速时钟信号，频率范围为4MHz-26MHz。
• LSI:Low Speed Internal Clock Signal内部低速时钟信号：RC振荡器，32kHz，供独立看门狗和自动唤醒单元使用。
• LSE:Low Speed External Clock Signal外部低速时钟信号:32.768kHz外部晶振，驱动RTC(Real_Time Clock实时时钟)时钟。（32768是2的15次方，方便分频。）
• PLL:PhaseLockedLoop锁相环，分为主PLL和专用PLL。主PLL由HSE或HSI提供，有两个输出时钟，PLLP生产最高168MHz的系统时钟；PLLQ用于生成48MHz的USB OTG，随机数发生器时钟和SDIO时钟。

HSI/HSE/PLL是高速时钟，LSI/LSE是低速时钟。
HSI/LSI/PLL是内部时钟，HSE/LSE是外部时钟。

从上图可以很清晰的看到各部分时钟的来源及对时钟的处理情况，详细解释请参照《STM32F4开发指南-库函数版本-V1.2》的第4.3.1节。

3.2 时钟初始化

时钟初始化时，涉及以下函数：
SystemInit ()；打开HSI时钟，进行浮点单元设置，复位相关时钟寄存器
SetSysClock();设置系统时钟（先选择HSI作为系统时钟，系统时钟来源于HSI,HSE，PLL），使能HSE，配置外设时钟，打开主PLL，此函数被 SystemInit ()调用。
涉及的文件:
stm32f4xx.h 包括时钟宏定义标识符
system_stm32f4xx.c 包括时钟参数宏定义

SystemInit ()中各时钟的大小如下

3.3 时钟使能

RCC:reset clock control复位和系统时钟控制.
时钟的选用配置等声明和定义涉及到以下文件：
stm32f4xx_rcc.h
stm32f4xx_rcc.c
包括时钟源使能和配置，外设时钟的使能和外设复位函数。
外设在使用之前，需要使能相应的时钟。外设挂在哪个总线下，可以从库函数的命名中看出，当然也可以将第2章和第3.1节图对应起来看。

参考文献

《STM32F4开发指南-库函数版本-V1.2》
《STM32F4xx中文参考手册》