【STM32F407学习笔记】初识STM32F4

1. 存储器组织结构

STM32内部的程序存储器（FLASH）、数据寄存器（RAM）、寄存器和IO端口都排列在同一个顺序的4GB的地址空间内，我们编程时也是依据此地址来找到相应寄存器操作。存储器、寄存器本身不具有地址信息，它们的地址由厂商或用户分布。

序号	用途	地址范围
Block0	FLASH/SRAM	0x0000 0000~0x1FFF FFFF(512M)
Block1	SRAM	0x2000 0000~0x3FFF FFFF(512M)
Block2	片上外设	0x4000 0000~0x5FFF FFFF(512M)
Block3	保留	0x6000 0000~0x7FFF FFFF(512M)
Block4	保留	0x8000 0000~0x*FFF FFFF(512M)
Block5	保留	0xA000 0000~0xCFFF FFFF(512M)
Block6	保留	0xD000 0000~0xDFFF FFFF(512M)
Block7	Cortex-M4内核外设	0xE000 0000~0xFFFF FFFF(512M)

组织结构如图中所示

• 程序存储器（FLASH）Block0（0x0000 0000~0x1FFF FFFF）内部功能划分
  

• 数据存储器（SRAM）Block1（0x2000 0000~0x3FFF FFFF）内部功能划分
  Block1用于设计片内的数据存储器（SRAM)，这一部分相当于电脑的内存条。程序运行的局部变量，堆栈等都存储在这个范围内。

• 外设Block2（0x4000 0000~0x5FFF FFFF）内部功能划分
  Block2用于设计片上的外设寄存器，根据外设的总线速度不同，Block2被分成了APB和AHB两部分，其中APB又被分为APB1和APB2，AHB分为AHB1和AHB2。速度：AHB2>AHB1>APB2>APB1。

  

  • STM32外设寄存器地址映射
    
    通过上表，片上外设区分为四条总线，根据外设速度不同，不同总线挂载这些不同的外设。APB总线下挂在低速外设，AHB总线挂载高速外设。如APB1总线下的第一个外设就是TIM2，它所占据的地址范围是0x4000 0000-0x4000 03FF，那么在这个范围内TIM2的寄存器地址又是怎么映射的呢？
    如图中所示为TIM2到TIM5寄存器的映射第一列表示寄存器的偏移地址，我们就是根据这个寄存器偏移地址得到寄存器的地址。这个“偏移地址”是相相对于外设基地址的偏移量。例如外设TIM2的地址范围是0x4000 0000~0x4000 03FFF,那么TIM2的基地址就是0x4000 0000。类似于外设基地址的定义，总线基地址是总线地址范围的最低地址。TIM2的部分寄存器映射表如下所示：
    
    根据上表可以总结：
    外设寄存器地址=外设基地址+对应寄存器偏移地址
    既然得到了寄存器的地址，那么我们就可以直接操作寄存器来配置外设了，例如：我们需要配置GPIOA端口都输出高电平，我们寄存器怎么操作？
    找到GPIOA的端口置位寄存器：
    
    BR0~ B15：复位IO口，BS0~ BS15：置位IO口

    1. 寄存器名称
       寄存器位图，首先要看的就是寄存器的名称。本土中寄存器位：GPIO端口置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)(x=A,…,I),说明GPIOA、GPIOB、…、GPIOI都有这个寄存器
    2. 寄存器偏移地址和复位值
       外设寄存器地址=外设基地址+寄存器偏移地址
       则GPIOA_BSSR=0x4002 0000+0x18=0x40020018。
       复位值就是芯片复位后，该寄存器的默认值，GPIOA_BSSR复位后都是0。
    3. 寄存器位表
       寄存器位表可以得到寄存器用了多少位，STM32的寄存器都是32位，也就是4个字节，但不是所有寄存器都将这32位用完，有些只用了一部分。也可以知道位权限：“w”可写，“r”可读，“rw”可读可写，很明显GPIOx_BSSR是只写寄存器。
    4. 位功能描述
       详细介绍了寄存器每一位的功能以及用法。

    那么可以使用这段代码将GPIOA的端口设置输出高电平：

    *(uint32_t*)(0x40020018)=0xFF;//设置GPIOA输出高电平
    

    在“stm32f4xx.h”中将这些寄存器全部封装。

2. 标准库对寄存器的封装

2.1总线基地址和外设基地址的封装

STM32库函数为了让编程更加方便，他们把总线基地址和外设基地址都以相应的宏定义起来，总线或外设都以它们的名字作为宏名，如图中所示：

2.2 外设寄存器的封装

为了方便的访问寄存器，引入C语言中的结构体语法对寄存器进行封装，如图中所示：

这段代码声明了GPIO_TypeDef的结构体类型，结构体内有8个成员变量，变量名正好对应寄存器名。C语言语法规定，结构体内变量的存储空间是连续的，其中32位的变量占用4个字节，16位的变量占用2个字节。

这段代码用GPIO_TypeDef类型定义一个指针GPIOx，并让指针指向地址GPIOH_BASE，然后访问它的各个寄存器，设置值。更进一步，我们直接用宏定义好GPIO_TypeDef类型的指针，而且指针指向各个GPIO端口的首地址，使用时我们直接使用宏访问寄存器即可。