在講解本節(jié)前笆搓，筆者先聲明下，筆者在寫這套教程前，參看了很多開(kāi)發(fā)板满败，目前手頭上的STM32F1不下十余種肤频，每一塊板子最大的區(qū)別就是CPU型號(hào)不同，外設(shè)不同算墨，其最小系統(tǒng)都是一樣的宵荒。外設(shè)這個(gè)說(shuō)起就就很多，筆者本文只講最小系統(tǒng)部分米同，以后在文章中，用到哪塊外設(shè)在具體講解相關(guān)硬件摔竿。
2.1 微處理器
本教程主要以STM32F103ZET6為MCU面粮，在講解芯片資源之前，我們先看看STM32的命名規(guī)則继低，如下圖熬苍。
該芯片是STM32F103 里面配置非常強(qiáng)大的了,它擁有的資源包括：64KB SRAM、 512KB FLASH袁翁、 2 個(gè)基本定時(shí)器柴底、 4 個(gè)通用定時(shí)器、 2 個(gè)高級(jí)定時(shí)器粱胜、 2 個(gè) DMA 控制器（共 12 個(gè)通道）柄驻、 3 個(gè) SPI、2 個(gè) IIC焙压、 5 個(gè)串口鸿脓、 1 個(gè) USB、 1 個(gè) CAN涯曲、 3 個(gè) 12 位 ADC野哭、 1 個(gè) 12 位 DAC、 1 個(gè) SDIO 接口幻件、1 個(gè) FSMC 接口以及 112 個(gè)通用 IO 口拨黔。該芯片的配置十分強(qiáng)悍，并且還帶外部總線（FSMC）可以用來(lái)外擴(kuò) SRAM 和連接 LCD 等绰沥，通過(guò) FSMC （可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器）驅(qū)動(dòng) LCD篱蝇，可以顯著提高 LCD 的刷屏速度，是 STM32F1 家族常用型號(hào)里面徽曲，最高配置的芯片了态兴。關(guān)于MCU的具體見(jiàn)下圖。
當(dāng)然也可從STM32官網(wǎng)找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊(cè)疟位，查看其詳細(xì)的資源瞻润，具體資源大綱如下圖所示。
2.2 STM32 最小系統(tǒng)
2.2.1電源
STM32F103ZE要求2.0~3.6V的操作電壓(VDD)，并采用嵌入式的調(diào)壓器提供內(nèi)部1.8V的數(shù)字電源绍撞。當(dāng)主電源VDD關(guān)閉時(shí)正勒，實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)和備用寄存器可以從VBAT供電，官方給出的標(biāo)準(zhǔn)供電方案如下圖所示傻铣。
雖然STM32芯片的供電范圍2.0V到3.6V之間章贞，標(biāo)準(zhǔn)電壓是3.3V，但我們?cè)谠O(shè)計(jì)板子時(shí)一般選用12V直流電源和5V直流電源非洲，然后進(jìn)行降壓濾波處理鸭限。筆者使用的板子既可以5V輸入，也可以12V輸入两踏，具體電路如下圖所示败京。
如圖4所示為板子的入口電源，選用LM25965-5.0和AMS1117-3.3作為電壓轉(zhuǎn)換芯片梦染，D6是瞬態(tài)電壓抑制二極管赡麦，可有效避免電壓不穩(wěn)和電源反接的情況，從而保護(hù)板子損壞帕识。左圖為芯片供電電源泛粹，其典型值為3.3V，我們?yōu)樾枰拿總€(gè)電源街上0.1uf的高頻濾波帶電容肮疗。
2.2.2復(fù)位
系統(tǒng)復(fù)位將復(fù)位除了時(shí)鐘控制器CSR中的復(fù)位標(biāo)志和備用域的寄存器以外的所有寄存器(圖1)晶姊。當(dāng)下列事件有一個(gè)發(fā)生都將產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位：
1.NRST引腳上出現(xiàn)低電平(外部復(fù)位)
- 窗口看門狗計(jì)數(shù)終止(WWDG復(fù)位)
- 獨(dú)立看門狗計(jì)數(shù)終止(IWDG復(fù)位)
- 軟件復(fù)位(SW復(fù)位)
- 低功耗管理復(fù)位
可通過(guò)查看控制/狀態(tài)寄存器(RCC_CSR)中的復(fù)位標(biāo)志來(lái)識(shí)別復(fù)位源。
這里要介紹的是硬件復(fù)位伪货，也就是外部復(fù)位電路帽借，幾乎所有的復(fù)位電路都差不多，和51單片機(jī)的原理是一樣的超歌。
上電復(fù)位：上電時(shí)砍艾，由于有電容C5的原因，RESET端會(huì)產(chǎn)生一段低電平巍举，從而進(jìn)行復(fù)位脆荷。
按鍵復(fù)位：按下按鍵，把電容的電放光懊悯，然后低電平持續(xù)一段時(shí)間后復(fù)位蜓谋。
2.2.3時(shí)鐘
始終是MCU的心臟，沒(méi)有時(shí)鐘炭分，那么MCU也就跑不動(dòng)桃焕。STM32三個(gè)不同的時(shí)鐘源可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)鐘(SYSCLK)：
● HSI晶振時(shí)鐘(高速內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào))
● HSE晶振時(shí)鐘(高速外部時(shí)鐘信號(hào))
● PLL時(shí)鐘
STM32有兩個(gè)二級(jí)時(shí)鐘源：
● 40kHz的低速內(nèi)部RC，它可以驅(qū)動(dòng)獨(dú)立看門狗捧毛，還可選擇地通過(guò)程序選擇驅(qū)動(dòng)RTC观堂。 RTC用于從停機(jī)/待機(jī)模式下自動(dòng)喚醒系統(tǒng)让网。
● 32.768kHz的低速外部晶振，可選擇它用來(lái)驅(qū)動(dòng)RTC(RTCCLK)师痕。
每個(gè)時(shí)鐘源在不使用時(shí)都可以單獨(dú)被打開(kāi)或關(guān)閉溃睹，這樣就可以優(yōu)化系統(tǒng)功耗。
當(dāng)使用HSI作為PLL時(shí)鐘的輸入時(shí)胰坟，所能達(dá)到的最大系統(tǒng)時(shí)鐘為64MHz因篇。
2.2.3.1 HSE時(shí)鐘
高速外部時(shí)鐘信號(hào)(HSE)由以下兩種時(shí)鐘源產(chǎn)生：
● HSE外部晶體 / 陶瓷 諧振器(見(jiàn)圖9(a))
● HSE用戶外部時(shí)鐘(見(jiàn)圖9(b))
(a)外部時(shí)鐘 (b)晶振時(shí)鐘
1.外部時(shí)鐘源(HSE旁路)
在這種模式下，必須提供一個(gè)外部時(shí)鐘源笔横。它的頻率可高達(dá)25MHz竞滓。外部時(shí)鐘信號(hào)(占空比為50%的方波、 正弦波或三角波)必須連到OSC_IN引腳吹缔，同時(shí)保證OSC_OUT引腳懸空商佑，見(jiàn)圖9(a)。這個(gè)外部時(shí)鐘源是指從其他處理器等引入的時(shí)鐘源涛菠，STM32的demo板就是使用的這種方式莉御，主控器MCU的外部時(shí)鐘源來(lái)自ST Link處理器提供的時(shí)鐘信號(hào)撇吞。
2.外部晶體/陶瓷諧振器(HSE晶體)
這個(gè)4~16MHz的外部晶振的優(yōu)點(diǎn)在于能產(chǎn)生非常精確的主時(shí)鐘俗冻。 圖9顯示了它需要的相關(guān)硬件配置。諧振器和負(fù)載電容需要盡可能近地靠近振蕩器的引腳牍颈，以減小輸出失真和啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間迄薄。負(fù)載電容值必須根據(jù)選定的晶振進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種方式也是我們常用的方式煮岁，具體電路如下所示讥蔽。
2.2.3.2 HSE時(shí)鐘
低速外部時(shí)鐘源(LSE)可以由兩個(gè)可能的時(shí)鐘源來(lái)產(chǎn)生：
● LSE外部晶體 / 陶瓷諧振器(見(jiàn)圖11(a))
● LSE用戶外部時(shí)鐘(見(jiàn)圖11(b))
1.外部源(LSE旁路)
在這種模式下，必須提供一個(gè)外部時(shí)鐘源画机。它的頻率必須為32.768kHz冶伞。外部信號(hào)(占空比為50%的方波、 正弦波或三角波)必須連到OSC32_IN引腳步氏，同時(shí)保證OSC_OUT引腳懸空响禽。
2.外部晶體/陶瓷諧振器(LSE晶體)
這個(gè)LSE晶體是一個(gè)32.768kHz的低速外部晶體或陶瓷諧振器。它的優(yōu)點(diǎn)在于能為實(shí)時(shí)時(shí)鐘部件(RTC)提供一個(gè)低速的荚醒，但高精確的時(shí)鐘源芋类。 RTC可以用于時(shí)鐘/日歷或其它需要計(jì)時(shí)的場(chǎng)合。諧振器和加載電容需要盡可能近地靠近晶振引腳界阁，這樣能使輸出失真和啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間減到最小侯繁。負(fù)載電容值必須根據(jù)選定的晶振進(jìn)行調(diào)節(jié)。外部晶體時(shí)鐘如圖12所示泡躯。
(a)外部時(shí)鐘 (b)晶振時(shí)鐘
HSE和LSE外部晶體兩時(shí)鐘電路的兩個(gè)電容式為了抗干擾贮竟。對(duì)抗自然界中的一些干擾丽焊，如雷擊
2.2.4下載電路
1.JTAG/SWD仿真與下載接口
STM32F103 板載的JTAG/SWD 接口電路如圖所示。值得注意的是JTAG的標(biāo)準(zhǔn)接口是 20 針坝锰。
筆者一般使用ST-Link V2作為硬件仿真工具粹懒，使用SWD模式。ST-Link V2是STM32官方的推薦工具顷级，接線也非常方便凫乖。
2.ISP下載接口
ISP下載就是使用串口下載程序，電路圖如下弓颈，關(guān)于ISP下載電路的原理筆者單獨(dú)寫文章帽芽，盡請(qǐng)期待。
2.3 STM32 啟動(dòng)模式
要想STM32能正常啟動(dòng)翔冀，這一塊不弄清楚导街，你如果自己設(shè)計(jì)板子的話是無(wú)法正常工作的。
在STM32F10xxx里纤子，可以通過(guò)BOOT[1:0] 引腳選擇三種不同啟動(dòng)模式搬瑰。
在系統(tǒng)復(fù)位后，SYSCLK的第4個(gè)上升沿控硼，BOOT引腳的值將被鎖存泽论。用戶可以通過(guò)設(shè)置BOOT1和BOOT0引腳的狀態(tài)，來(lái)選擇在復(fù)位后的啟動(dòng)模式卡乾。
在從待機(jī)模式退出時(shí)翼悴，BOOT引腳的值將被重新鎖存；因此幔妨，在待機(jī)模式下BOOT 引腳應(yīng)保持為需要的啟動(dòng)配置鹦赎。在啟動(dòng)延遲之后，CPU從地址0x0000 0000 獲取堆棧頂?shù)牡刂肺蟊ぃ膯?dòng)存儲(chǔ)器的0x0000 0004 指示的地址開(kāi)始執(zhí)行代碼古话。
因?yàn)楣潭ǖ拇鎯?chǔ)器映像，代碼區(qū)始終從地址0x0000 0000 開(kāi)始( 通過(guò)ICode 和DCode總線訪問(wèn))锁施，而數(shù)據(jù)區(qū)(SRAM) 始終從地址0x2000 0000 開(kāi)始(通過(guò)系統(tǒng)總線訪問(wèn)) 陪踩。Cortex-M3的CPU始終從ICode 總線獲取復(fù)位向量，即啟動(dòng)僅適合于從代碼區(qū)開(kāi)始( 典型地從Flash啟動(dòng)) 沾谜。STM32F10xxx微控制器實(shí)現(xiàn)了一個(gè)特殊的機(jī)制膊毁，系統(tǒng)可以不僅僅從Flash存儲(chǔ)器或系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)，還可以從內(nèi)置SRAM啟動(dòng)基跑。
根據(jù)選定的啟動(dòng)模式婚温，主閃存存儲(chǔ)器、系統(tǒng)存儲(chǔ)器或SRAM 可以按照以下方式訪問(wèn)：
● 從主閃存存儲(chǔ)器啟動(dòng)：主閃存存儲(chǔ)器被映射到啟動(dòng)空間(0x0000 0000)媳否，但仍然能夠在它原有的地址(0x0800 0000) 訪問(wèn)它栅螟，即閃存存儲(chǔ)器的內(nèi)容可以在兩個(gè)地址區(qū)域訪問(wèn)荆秦，0x0000 0000或0x0800 0000 。
● 從系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)：系統(tǒng)存儲(chǔ)器被映射到啟動(dòng)空間(0x0000 0000) 力图，但仍然能夠在它原有的地址(互聯(lián)型產(chǎn)品原有地址為0x1FFF B000步绸，其它產(chǎn)品原有地址為0x1FFF F000)訪問(wèn)它。
● 從內(nèi)置SRAM啟動(dòng)：只能在0x2000 0000 開(kāi)始的地址區(qū)訪問(wèn)SRAM吃媒。
注意：當(dāng)從內(nèi)置SRAM 啟動(dòng)瓤介，在應(yīng)用程序的初始化代碼中，必須使用NVIC的異常表和偏移寄存器赘那，重新映射向量表之SRAM 中刑桑。
內(nèi)嵌的自舉程序存放在系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)，由ST在生產(chǎn)線上寫入募舟，用于通過(guò)可用的串行接口對(duì)閃存存儲(chǔ)器進(jìn)行重新編程：
● 對(duì)于小容量祠斧、中容量和大容量的產(chǎn)品而言，可以通過(guò)USART1接口啟用自舉程序拱礁。
● 對(duì)于互聯(lián)型產(chǎn)品而言琢锋，可以通過(guò)以下某個(gè)接口啟用自舉程序：USART1 、USART2(重映像的)呢灶、CAN2(重映像的)或USB OTG全速接口的設(shè)備模式(通過(guò)設(shè)備固件更新DFU協(xié)議)吴超。USART接口依靠?jī)?nèi)部8MHz振蕩器(HSI)運(yùn)行。CAN和USB OTG接口只能當(dāng)外部有一個(gè)8MHz 填抬、14.7456MHz 或25MHz時(shí)鐘(HSE)時(shí)運(yùn)行烛芬。
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