1. stm32 综述

1.1 架构

[STM32F10xxx Cortex-M3 编程手册 - 英文版.pdf](官方资料\STM32F10xxx Cortex-M3 编程手册 - 英文版.pdf)

Cortex-M3 内核 ARM 设计；其他 ST 设计

具体引脚由规格书定义。

1.2 文件管理

名称		内容和作用
Listing
Objects
user	main.c
	stm32f10x_it.h,stm32f10x_it.c
	stm32f10x_conf.h
startup	startup_stm32f10x_hd.s
Library	CMSIS：core_cm3.c
	FWLB

启动文件：汇编指令，建立环境

1.作用：初始化堆栈指针、初始化 PC 指针、初始化中断向量表、配置系统时钟、调用 C 库函数 _main 初始化用户堆栈。

查找 ARM 汇编指令。
Stack- 局部变量、函数调用、函数形参，不超过 SRAM

Heap- 动态内存分配，例 malloc。

头文件：寄存器映射，地址定义

1.3 固件库

CMSIS 标准（Cortex MicroController Software Interface Standard）包括了内核函数层】中间件访问层、设备外设访问层。

1- 汇编编写的启动文件

startup_stm32f10x_md.s: 设置堆栈指针、设置 PC 指针、初始化中断向量表、配置系统时钟、对用 C 库函数 _main 最终去到 C 的世界

2- 时钟配置文件

system_stm32f10x.c：把外部时钟 HSE=8M，经过 PLL 倍频为 72M。

3- 外设相关的

stm32f10x.h：实现了内核之外的外设的寄存器映射

xxx：GPIO、USRAT、I2C、SPI、FSMC

stm32f10x_xx.c：外设的驱动函数库文件

stm32f10x_xx.h：存放外设的初始化结构体，外设初始化结构体成员的参数列表，外设固件库函数的声明

4- 内核相关的

CMSIS - Cortex 微控制器软件接口标准

core_cm3.h：实现了内核里面外设的寄存器映射

core_cm3.c：内核外设的驱动固件库

NVIC(嵌套向量中断控制器)、SysTick(系统滴答定时器)

misc.h

misc.c

5- 头文件的配置文件

stm32f10x_conf.h：头文件的头文件

//stm32f10x_usart.h

//stm32f10x_i2c.h

//stm32f10x_spi.h

//stm32f10x_adc.h

//stm32f10x_fsmc.h

…

6- 专门存放中断服务函数的 C 文件

stm32f10x_it.c

stm32f10x_it.h

中断服务函数你可以随意放在其他的地方，并不是一定要放在 stm32f10x_it.c


#include "stm32f10x.h"   // 相当于51单片机中的  #include <reg51.h>

int main(void)
{
	// 来到这里的时候，系统的时钟已经被配置成72M。
}

1.4 MDK 编译环境

德国 Keil，RealView MDK

1.4.1 编译过程

C/C++ 代码 →.o→code、date、bebug→二进制，十六进制文件

汇编代码 →.o→

编译。使用 armcc 和 armasm 编译器，生成.o 文件
链接。armlilnk 将.o 文件链接成.axf 或.elf
格式转换。系统使用 elf，将其转换成.bin 或.hex 下载到 FLASH 或 ROM，在单片机上运行。

1.4.2 程序组成、存储、运行

Code：代码区，机器指令，存储到 ROM。
RO-data：只读，ROM
RW-data：可读写区域，RAM，初始化非零值
ZI-data：0 初始化数据，RAM
ZI-data 的 stack 和 Heap：局部变量为栈，包括 malloc，全局变量为堆。
程序大小是 code 和 ro-data 之和

1.4.3 编译工具链

添加路径到 PATH 环境变量
armcc,armasm,armlink
armar,fromelf
uvprojx，记录工程结构；uvoptx，记录工程配置；uvguix 记录 GUI 布局
output:lib 第三方库；.dep,.d 以来文件；.crf 交叉引用文件，找到跳转位置；机器码

1.3.4 略

2. GPIO

2.1 介绍

通用输入输出端口，ZET6 有 7 组，每组 16 个引脚

GPIO 结构：

上、下拉电阻和保护电阻。防止过高过低电压输入。
P-MOS 管和 N-MOS 管。推挽输出；开漏输出，线与功能。 3. 输出数据寄存器。GPIOx_ODR
复用功能输出。
输入数据寄存器。GPIOx_IDR
复用功能输入。
模拟输入输出。
输出模式。

2.2 配置流程

开启 GPIO 时钟

void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)
    //可用|开启同时配置多个时钟

初始化引脚，模式，参数

typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin; 
    //设置引脚
  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;
    //一般50MHz
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;
    //复用推挽输出，浮空输入。。。
}GPIO_InitTypeDef;

编写测试程序

3. 中断

3.1 中断介绍

在内核搭载的异常响应系统：内核 - 系统异常，8 个；外设 - 外部中断，60 个。定义在 IRQn_Type 结构体中——IRQn_Type 结构体包含中断

NVIC：嵌套向量中断控制器，是内核的外设，32 中包含一个子集。

typedef struct{
    ISER[8];//中断使能
    ICER[8];//中断清除
    IP[240];//中断优先级
    ...
} NVIC_Type;

优先级。

NVIC_IPRx 中断优先级寄存器，配置外部中断的优先级，8 位中 32 使用 4 位，分为抢占和子优先级。

分为五组。主优先级=抢占优先级。

3.2 中断控制器

EXTI 是外部中断控制器，管理 20 个中断线/事件线，挂载在 APB2 上。

功能框图：

EXTI

EXTI 功能有产生中断—输入 NVIC，运行中断函数，和产生事件—传输一个脉冲给其他外设。

每个信号线都有 20 个。有 20 个中断/事件线。每个 GPIO 都可以被设置为输出入线，占用 EXTI0-EXTI15

3.3 配置流程

初始化用来产生中断的 GPIO，开启 GPIO 时钟，使能某个中断
开启 EXTI 的 AFIO 时钟，初始化 EXTI、NVIC 结构体，使能中断请求

typedef struct
{
  uint32_t EXTI_Line;					//中断、事件线
  EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;			//模式：中断或事件
  EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger;		//触发类型
  FunctionalState EXTI_LineCmd;			//使能
}EXTI_InitTypeDef;
 
typedef struct
{
  uint8_t NVIC_IRQChannel;					//中断源，IRQn
  uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; //抢占
  uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;		//子优先级
  FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;		//使能或失能
} NVIC_InitTypeDef;

编写中断服务函数

4. 通讯协议

串行、并行；全双工、半双工、单工；同步、异步；

速率：比特率 (bit/s) 每秒传输的二进制的位数；波特率：单位时间传输的码元。

4.1 USART- 串口通讯

4.1.1 介绍

物理层：规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据的传输。

RS-232 标准，规定信号用途，通讯接口，以及电平标准。最初用于计算器、路由器、调制调解器通讯。

通讯设备的 COM 接口——DB9 接口通过串口信号线传输，使用 RS-232 标准传输，信号经过电平转换芯片转换成刚 TTL 标准电平。

通讯标准	电平标准（发送端）
5V TTL	逻辑 1：2.4V—5V；逻辑 0：0—0.5V
RS-232	逻辑 1:-15V—-3V；逻辑 0：+3V-+15V

协议层：规定通讯逻辑，用以手法双方的数据打包，解包标准。

由起始位、数据位、校验位、停止位组成。常见的波特率有 4800，9600，115200

4.1.2 Stm32 的 USART

Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter 通用同步异步收发器，串行通信，全双工；UART 为异步。

4.1.3 功能框图

USART

功能引脚

TX：发送数据输出

RX：接收数据输入

SW RX：数据接收。只用于单卡，智能卡，无外部

nRTS：请求发送（Request To Send）。硬件流控制，使能，USART 准备好接收，变为低，接收寄存器满，设置为高。

nCTS：清除以发送（Clear To Send）。硬件流控制，使能 CTS，发送器发送下一帧检测，低可发送，高停止。

SCLK：时钟发送，同步模式。

USART1-APB2;USART2345-APB1
数据寄存器

USART_DR 低 9 位有效，第九位取决于控制寄存器 1USART_CR1 的 M 位，M=0,8 位字长；M=1，九位字长，一般 8 位。包括已经发送或接受的数据，包含两个寄存器，专门可写 TDR，专门可读 RDR，二者介于系统总线和移位寄存器之间，都是一个一个位传输的。支持 DMA 传输。
控制器。控制发送器和接收器。USART_CR1 的 UE 位置 1 使能 USART，M 位控制字长。TE 位置 1，启动数据发送，TX 输出，低位前，高位后，同步输出时钟。停止位时间通过 USART_CR2 的 STOP[1:0] 控制，可选 0.5,1,1.5,2 个，默认 1 个。USART_CR1 的 RE 置 1，使能接收
小数波特率生成（bit/s;bps)

$T x / R x = f_{c} k / (16 * U S A RT D I V)$
校验控制。
中断控制

4.1.4 配置流程

硬件设计：选择 CH340G 芯片，用于 USB 转 USART 的 IC。CH340G 的 TXD 引脚与 USART1 的 RX 引脚相连，RXD 引脚与 USART 的 TX 引脚相连。

使能 RX、TX 引脚 GPIO 时钟和 USART 时钟。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

初始化 GPIO，并将 GPIO 复用到 USART 上；

USART Tx 的 GPIO 配置为推挽复用模式；USART RX 的 GPIO 配置为浮空输出模式。

USART 初始化，配置 USART 参数

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)；
typedef struct
{
  uint32_t USART_BaudRate;
    //波特率，一般为2400、9600、19200、115200。设置USART_BRR的值。
  uint16_t USART_WordLength; 
    //数据帧字长，8位无奇偶校验，或9位有奇偶校验。
  uint16_t USART_StopBits; 
    //停止位设置，0.5/1/1.5/2个，一般1个
  uint16_t USART_Parity;
    //奇偶校验位，无、奇、偶
  uint16_t USART_Mode;
    //USART_Rx|USART_Tx
  uint16_t USART_HardwareFlowControl;
    //硬件流控制。使能RTC，使能CTS，同时使能RTS和CTS，不使能
} USART_InitTypeDef;

配置中断控制器并使能 USART 接受中断

// 配置USART为中断源
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
//使能串口接收中断
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState)

使能 USART

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)；

编写 USART 中断服务函数，实现数据接受和发送

// 串口中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
  uint8_t ucTemp;
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET)
	{		
		ucTemp = USART_ReceiveData(USART1);
    USART_SendData(USART1,ucTemp);    
	}	 
}
//USART_GetITStatus用来获取标志位转台，专门获取中断事件标志，判断是否真的产生USART数据接收这个中断事件，有的话就接收。

字符发送函数，重定向 printf 和 scanf 函数

！！！重定向函数需要开启 use microLIB

/*****************  发送一个字节 **********************/
void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch)
{
	/* 发送一个字节数据到USART */
	USART_SendData(pUSARTx,ch);
	/* 等待发送数据寄存器为空 */
	while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);	
}
void Usart_SendArray( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t *array, uint16_t num)
 
 /*****************  发送字符串 **********************/
void Usart_SendString( USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)
 
//重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
		/* 发送一个字节数据到串口 */
		USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
		/* 等待发送完毕 */
		while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);		
		return (ch);
}
//重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
int fgetc(FILE *f)
{
		/* 等待串口输入数据 */
		while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
		return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
}

4.2 CAN

4.2.1 介绍

控制器局域网络（Controller Area Network），BOSCH，现场总线，半双工。

4.2.2 物理层

异步通讯，只有 CAN_High 和 CAN_Low 两条信号，构成差分信号线，以差分信号通讯。

物理形式。有两种，闭环总线网络，两段要有 120 欧电阻，和开环总线网络，每跟总线串联 2.2 千欧电阻。
通讯节点。总线上可以挂载多个通讯节点，不对节点进行地址编码而是数据编码。

由一个控制器和收发器组成。控制器和收发器之间通过 CAN_Tx 和 CAN_Rx 相连，收发器和总线之间使用 CAN_High 和 CAN_Low 相连。前者使用 TTL，后者是差分信号线。前者传输二进制编码，后者转换成差分信号。
差分信号。总线必须必须处于隐形电平或显性电平。

4.2.3 协议层

波特率和位同步

4.2.4 STM32 的 CAN 特性及架构

4.2.5 配置流程

硬件设计：TJA1050 芯片作为 CAN 收发器，将 CAN 控制器的 TTL 电平转换成差分信号。

4.3 SPI

4.3.1 介绍

(Serial Peripheral interface)，高速全双工。

4.3.2 物理层

三条总线 SCK,MOSI,MISO，片选线 nSS

4.3.3 协议层

时钟极性 CPOL 和时钟相位 CPHA

CPOL：SPI 空闲时的电平信号，0- 低，1- 高。

CPHA：SCK 采样的时刻，0- 奇数边，1- 偶数边。

4.3.4 STM32 的 SPI 特性及架构

其外设可以做通讯主机或者从机。SCK 最高 $f_{p c l k} /2$ ，支持四种模式，数据帧长度可以设为 8 位或 16 位，可 MSB 先行或 LSB 先行，支持双线全双工、双线单向、单线模式。

SPI

通信引脚

引脚	SPI
	SPI1	SPI2	SPI3
nSS	PA4	PB12	PA15 下载口的 TDI
CLK	PA5	PB13	PB3 下载口的 TD0
MISO	PA6	PB14	PB4 下载口的 NTRST
MOSI	PA7	PB15	PB5

SPI1 是 APB2 上的，最高 36Mbit/s，SPI2、SPI3 是 APB1 的设备，最高 18Mbit/s。SPI3 用到了下载引脚，默认下载，第二功能为 IO，首先需禁用下载，一般不会。

时钟控制

SCK 线的信号，由 SPI 所在的 APB 总线频率分频得到。由控制寄存器的 BR[0:2] 控制分频因子
数据控制

一般会选择 MSB 优先，读写数据寄存器 DR，DFF 位配置 8 或 16 位。
总体控制

一般不用 SPI 外设的 NSS 信号线，可以用 GPIO 控制电平，产生通讯起始停止位。

4.3.5 配置流程（以读写串行 FLASH 为例）

硬件设计：FLASH 芯片

初始化通讯使用的引脚。使能引脚时钟，SPI 外设时钟。
配置 SPI 外设，并使能。

typedef struct
{
  uint16_t SPI_Direction;
    //双线全双工、双线只接收、单线只接收、单线只发送。
  uint16_t SPI_Mode;
    //从机或主机模式
  uint16_t SPI_DataSize;
    //8位或16位
  uint16_t SPI_CPOL;
  uint16_t SPI_CPHA;
    //硬件模式自动产生、软件模式软件调试
  uint16_t SPI_NSS;
    //硬件模式自动产生、软件模式软件调试  
  uint16_t SPI_BaudRatePrescaler;
    //分频因子
  uint16_t SPI_FirstBit;
    //MSB或LSB
  uint16_t SPI_CRCPolynomial;
    //校验多现实
}SPI_InitTypeDef;
void SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState);

编写 SPI 按字节收发的函数。
编写对 FLASH 擦除、读写的函数。
编写测试程序。

4.4.6 串行 FLASH 文件系统 FstFs

文件系统。对存储介质格式化之后新建文件分配表和目录，即可记录数据存放的物理地址。FatFs 是面向小型嵌入式系统的通用 FAT 文件系统，

4.4 IIC

4.4.1 介绍

IIC(Inter-Intergrated Circuit)，由 Phiilps 开发，

4.4.2 物理层

支持多设备的总线。可以连接多个主机和从机
使用 SCL 和 SDA 总线，数据和时钟。
每个总线设备都有独立地址。
总线通过上拉电阻连接电源。空闲输出高阻态。
使用仲裁方式。
三种传输模式，100k、400k、3.4M（大多数不支持）。
连接相同总线的 IC 数量受最大电容 400pF 限制。

4.4.3 协议层

基本读写过程：参考协议 pdf

SCL 高，SDA 拉低开始；SCL 高，SDA 拉高停止；SCL 高，SDA 有效；一般由主机产生。

第九个时钟从机应答，SDA 高 NACK，低 ACK。

4.4.4 Stm32 的 IIC 特性与架构

直接控制两个 GPIO 引脚，模拟时序，为软件模拟协议；也可设置 IIC 片上外设，为硬件协议方式。

后者支持 100Kbit/s 和 400Kbit/s 速率，支持 7 位、10 位设备地址，DMA 数据传输，SMBus2.0 协议。

IIC

引脚复用

引脚	IIC1	IIC2
SCL	PB5/PB8（重映射）	PB10
SDA	PB6/PB9	PB11

SMBA 用于 SMBUS 警告，IIC 未用到。

时钟控制。CCR 控制时钟频率，IIC 挂载在 APB1 上
数据控制逻辑。SDA 连接移位寄存器上，来源目标即是数据寄存器 DR、地址寄存器 OAR，PEC 寄存器，SDA，可支持两个 IIC 设备，分别存储在 OAR1 和 OAR2 中。
整体控制逻辑。

![IIC master](D:\study\32\stm32 相关资料\IIC master.JPG)

![IIC master rec](D:\study\32\stm32 相关资料\IIC master rec.JPG)

可选择时钟占空比，需要配置 CCR 值。

4.4.5 配置流程（以读写 EEPROM 为例）

硬件设计：EEPROM 为 AT24C02，通信引脚上拉，

配置通讯使用的引脚为开漏模式
使能 IIC 外设时钟，配置 IIC 外设参数，并使能

typedef struct
{
  uint32_t I2C_ClockSpeed; 
    //SCL时钟频率，要低于400000
  uint16_t I2C_Mode; 
    //指定工作模式，IIC或SMBUS
  uint16_t I2C_DutyCycle; 
    //指定时钟占空比，可选low:high=2:1,16:9模式
  uint16_t I2C_OwnAddress1;
    //自身地址
  uint16_t I2C_Ack;
    //使能，一般需要使能。
  uint16_t I2C_AcknowledgedAddress;
    //指定地址长度，7/10
}I2C_InitTypeDef;
void I2C_Init(I2C_TypeDef* I2Cx, I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);
void I2C_Cmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

编写 IIC 基本按字节收发函数

编写读写 EEPROM 存储内容函数
编写测试程序

4.5 RS-485 通讯

4.5.1 介绍

4.5.2 物理层

4.5.3 协议层

5. 时钟

5.1 RCC

5.1.1 介绍

RCC：reset clock control 复位和时钟控制器。

RCC 时钟部分作用，库函数的标准配置：PCLK2=HLCK=SYSCLK=PLLCLK=72M，PCLK1-HCLK/2=36M。

5.1.2 RCC 框图

HSE 高速外部时钟信号。HSE 由晶振提供，4-16MHz 不等。
PLL 时钟源。来源可为 HSE 和 HSI/2，HSI 为内部高速时钟，8M，一般选取 HSE。
PLL 时钟 PLLCLK。设置 PLL 倍频因子，一般 PLLCLK=8M*9=72M，最高 128M。
SYSCLK 系统时钟。来源 HSI、PLLCLK、HSE，一般 SYSTICK=PLLCLK=72M。
AHB 总线时钟 HCLK，AHB 预分频得到，设为 1，HCLK=SYSCLK=72M。
APB2 总线时钟 HCLK2，PCLK2 由 HCLK 经过高速 APB2 预分频，设为 1，PCLK2=HCLK=72M，片上高速外设挂载。
APB1 总线时钟 HCLK1，PCLK1 由 HCLK 经过低速 APB1 预分频，设为 2，PCLK1=HCLK/2=36M，片上低速外设挂载。
设置系统时钟库。

static void SetSysClockTo72(void);

其他时钟：

USB。PLLCLK 经过 USB 预分频得到，一般 PLLCLK=72M，USBCLK=48M，PLLCLK 只能由 HSE 倍频得到。
Cortex 系统时钟。用于驱动内核系统定时器 Systick。
ADC 时钟。由 PCLK2 经过 ADC 预分频得到，取 28M 和 56M。
RTC 时钟、独立看门狗时钟。

RTC 由 HSE/128 分频，或 LSE，32.768Hz，或 HIS 提供。独立看门狗由 LSI 提供，一般 40KHz。
MCO 时钟输出。

MCO(microcontroller clock output)，PA8 复用，对外提供时钟，来源可以使 PLLCLK/2、HSI、HSE、SYSCLK。

5.1.3 配置流程

使用 HSE
使用 HSI
MCO 输出

5.2 SysTick

5.2.1 介绍

Systick- 系统定时器是属于 CM3 内核中的外设，内嵌在 NVIC 中，24bit 向下递减计数器。

寄存器	描述
CTRL	Systick 控制及状态寄存器
LOAD	Systick 重装载数值寄存器
VAL	Systick 当前数值寄存器
CALIB	Systick 校准数值寄存器

5.2.2 配置流程

设置重装载寄存器。
清楚当前数值寄存器。
配置控制与状态寄存器。

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{ 
  if (ticks > SYSTICK_MAXCOUNT)  return (1);
  SysTick->LOAD  =  (ticks & SYSTICK_MAXCOUNT) - 1;
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); 
  SysTick->VAL   =  (0x00);
  SysTick->CTRL = (1 << SYSTICK_CLKSOURCE) | 
	                (1 << SYSTICK_ENABLE) | 
									(1 << SYSTICK_TICKINT); 
  return (0);
}

中断服务函数。

void SysTick_Handler(void)
{
	TimingDelay_Decrement();	
}
void TimingDelay_Decrement(void)
{
  if (TimingDelay != 0x00)
  { 
    TimingDelay--;
  }
}

定时编程。

void Delay_us(__IO u32 nTime)
{ 
  TimingDelay = nTime;
 
  while(TimingDelay != 0);
}

中断时间计算。

Systick 是向下递减计数的，计数一次时间 $T_{D EC} = 1/ C L K_{A H B}$ ， $C L K_{A H B} = 72 M Hz$ 重装载寄存器的值减到 0 产生中断

SysTick 形参设为 SystemCoreClock/100000，则 $T_{I NT} = 10 u s$ 。

delay 函数的形参，即为 $T_{I NT}$ 的个数。

//简洁形式
void SysTick_Delay_us(_IO uint32_t us)
{
    uint32_t i;
    SysTick_Config(SystemCoreClock/1000000);
    //毫秒，即为SystemCoreCLock/1000.
    for(i=0;i<us;i++)
    {
        while(!((SysTick->CTRL)&(1<<16)));
    }
    SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

可编程预分频器（PSC）驱动的 16 位自动装载计数器（CNT）构成。

1） 16 位向上、向下自动装载计数器（TIMx_CNT）

2）16 位可编程预分频器（TIMx_PSC），分频系数为 1~65535

3）4 个独立通道

A. 输入捕获 B. 输出比较 C.PWM 生成 D. 单脉冲模式输出

4）外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器相连的同步电路。

5）通过某些事件产生中断/DMA

5.3 通用定时器

5.3.1 介绍

TIM1,8 高级定时器，16 位可向上向下计数，可定时比较捕获，三相；

TIM2-5 通用定时，16 位可向上向下计数，可定时比较捕获；

TIM6,7 基本定时器，16 位向上计数，只能定时，无外部 IO。

每个定时器有 8 个外部 IO，除了 TIM6,7，都可以用来产生 PWM 输出，高级可以产生 7 路输出。

5.3.2 结构框图

基本定时器

时钟源：TIMxCLK，内部时钟 CK_INT，经过 APB1 预分频后提供，库函数为 2，TIMxCLK=36*2=72M。
计数器时钟：PSC16 位预分频之后 CK_INT，驱动定时器计数，进行 1~65536 之间分频，CK_INT=TIMxCLK/(PSC+1)。
计数器：CNT 是 16 位计数器，向上计数，最大 65535，到达重装寄存器更新，清零。
自动重装寄存器：ARR 为 16 位，计数到达值，使能中断后，产生溢出中断。
定时时间：电梯时期的定时时间为计数器中断周期乘中断次数，记一次数时间 $1/ (T I M x C L K / (PSC + 1))$ ，产生一次中断： $1/ (C K_{C} L K * A RR)$ ，设置一个 time，定时时间为 $1/ C K_{C} L K * (A RR +!) * t im e$ 。

5.3.4 配置流程

TIM3 使能，挂载在 APB1 下

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

初始化参数

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
typedef struct
{
  uint16_t TIM_Prescaler;
    //预分频，设置TIMx_PSC，0~65535
  uint16_t TIM_CounterMode; 
    //计数模式，基本只能向上
  uint16_t TIM_Period;  
    //定时器周期，即重载寄存器，时间生成更新到影子寄存器，0~65535
  uint16_t TIM_ClockDivision;
    //时钟分频，基本无功能
  uint8_t TIM_RepetitionCounter;
    //重复计数，基本无。
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;

设置 TIM3_DIER 允许更新中断
TIM3 中断优先级设置

设置 NVIC 中断优先级，相关寄存器。

#define xx TIMx_IQRn
RCC_APB1Periph_TIMx

允许 TIM3 工作，使能

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
 // 初始化定时器
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
// 清除计数器中断标志位
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);
// 开启计数器中断
void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
// 使能计数器

编写中断服务函数，清除中断位

void TIMx_IQRHandler(void);
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);

5.4 高级定时器

5.4.1 高级控制定时器

引入外部引脚，实现输出捕获，输入比较，增加了可编程死区互补输出、重复计数器、带刹车功能。

包含 16 位自动重装载寄存器 ARR，16 位计数器 CNT 可向上向下计数，16 位可编程预分频 PSC，预分频时钟源可有内外部时钟，8 位重复计数器 PCR，最高 40 位可编程。

5.4.2 功能框图

![ad TIM](D:\study\ee\stm32\stm32 参考资料\ad TIM.JPG)

一、时钟源：有四种时钟源可选

内部时钟 CK_INT：72M，TIMx_SMCR 的 SMS 位 000.
外部时钟模式 1TLx：

引脚 4 个通道，TIMxCCMRx 的 CCxS[1:0] 选择，x=1 控制 1/2，x=2 控制 3/4。
滤波器，TIMx_CCMRx 位 ICxF[3:0]。
边沿检测，决定上升沿或下降沿有效，TIMx_CCER 的 CCxP 和 CCxNP。
触发选择，触发源有两个，一个是滤波后的定时器输入 1（TL1FP1) 和滤波后的定时器输入 2（TL2FP2)，由 TIMxSMCRTS 的位 TS[2:0] 控制。
从模式选择：，TIMx_SMCR 的 SMS[2:0] 为 000 选择 1。
使能定时器。TIMx_CR1 的位 CEN 控制。

外部时钟模式2

外部时钟模式 2：

引脚，来自 TIMx_ETR，特定输入通道。
外部触发极性。TIMx_SMCR 控制，上升或下降有效。
外部触发预分频,ETRP 的信号频率不能超过 TIMx_CLK(72M) 的 1/4，有时候需要分频器，有 TIMx_SMCR 的位 ETR[1:0] 配置。
滤波器，TIMx_SMCR 的 ETF[3:0] 配置，fDTS 为内部时钟 CK_INT 分频
从模式，TIMx_SMCR 的 ECE 为 1 配置模式 2.
使能计数器，TIMx_CR1 的 CEN 配置。 4. 内部触发输入使用一个定时器作为另一个定时器的预分频，可实现定时器同步或级联。

二、控制器

三、时基单元

时基单元包括四个寄存器，计数（CNT），预分频（PSC），自动重装（ARR），重复计数（PCR）。重复计数只高级定时器独有，前三者 16 位有效，TIMx_PCR8 位有效。

PSC：输入时钟 CK_PSC 即为时钟源，输出 CK_CNT 用来驱动 CNT 计数， $f_{C K_{I} NT} = f_{C K_{P} SC} / (PSC [15 : 0] + 1)$ ，得到不同的 CK_INT。

CNT：递增计数、递减计数、递增/递减（中心对齐），三种模式。

递增。若禁用重复计数，生成上溢时间即生成更新时间（UEV），若使能重复计数器，每生成一次上溢事情，重复计数减一，直到为 0 生成更新事件。
递减。从 ARR 开始同上。
中心对齐。从零递增到 ARR-1，然后从 ARR 递减到 1，下溢，从零开始，循环。

ARR：存放于 CNT 比较的值，相等则递减重复，TIMx_CR1 寄存器的 ARPE 位控制自动重载影子寄存器，ARPE 置 1，有效，只有事件更新才把 TIMx_ARR 值赋给影子寄存器。若 0，TIMx_ARR 马上有效。

RCR：高级定时，发生 N+1 个溢出事件产生更新事件。

四、输入捕获和输出比较

TIM_io

输入捕获可以对信号跳边沿捕获，常用测量信号脉宽和 PWM 输入信号频率占空比两种。

捕获原理：捕捉到跳边沿，CNT 锁存到捕获寄存器 CCR，前后两次相减，算出脉宽或频率，若超出周期则溢出。

输入通道：TLx

输入滤波器、边沿检测器：采样频率大于二倍信号频率，CR173.com 位 CKD[1:0] 和 CCMR1/2 位 ICxF[3:0] 控制，f~~sample~~由 f~~CK_INT~~和 f~~DTS~~分频提供，f~~DTS~~是 f~~CK_INT~~分频得到，边沿检测由 CCER 寄存器的 CCXP 和 CCxNP。

捕获通道：ICx 对应 CCRx，一个输入可以占用多个捕获，

预分频器：决定多少时间进行一次捕获，CCMRx 的 IC 小 PSC 配置，每个边沿则不分频。

捕获寄存器：ICxPS 是最终捕获的信号，发生捕获，CNT 锁存到 CCR 中，产生 CC1I 中断，响应中断位 CCxIF（SR 寄存）置位，软件读取 CCR 中的值可以将 CCxIF 清零。第二次捕获，捕获溢出 CCxOF 置位，只能软件清零。

输出比较：通过定时器外部引脚对外输出控制信号，8 中模式：冻结、将通道 x 设置为匹配时输出有效电平，通道 x 设置为匹配时输出无效电平、翻转、强制变成无效电平、强制变成有效电平、PWM1、PWM2。由 CCMRx 位 OCxM[2:0] 配置。

比较寄存：CNT 和 CCR 相同，OCxREF 信号极性变化，1 有效，0 无效，产生 CCxI 比较中断，标志位 CCxIF(SR) 置位，OCxREF 成为真正的 OCx 和 OCxN。

死区发生器：插入死区，生成两路互补输出 OCx，OCxN，死区由 BDTR 位 DTG[7:0] 配置

输出控制：

![output deadtime](D:\study\ee\stm32\stm32 参考资料\output deadtime.JPG)

OCxREF 经过死区发生器后产生两路带死区互补信号 OCx_DT 和 OCxN_DT（123 有 4 无），两路带死区互补信号进入输出控制电路。进入输出控制的信号有原始信号和反向信号，有 CCER 的位 CCxP 和 CCxNP 控制，极性选择的信号是否输出到外部引脚 CHx/CHxN 由 CxEheCxNE 配置

输出引脚：定时器外部 IO，分为 CH1/2/3/4，前三个还有互补输出 CN1/2/3N。

五、断路功能

电机刹车功能，使能断路，修改信号电平。断路源可以使时钟故障，可以内部时钟安全系统 CSS，可以外部断路输入 IO。

系统复位启动默认关闭断路，将断路和死区寄存器（TIMx_BDTR）的 BKE 置 1，使能断路。TIMx_BDTR 的 BKP 设置断路引脚有效，1 BRK 高有效，否则低有效。

断路产生：

TIMx_BDTR 寄存器主输出模式 MOE 清零，输出无效、空闲、复位。

根据相关控制位状态控制输出通道引脚电平；使能互补，自动控制输出通道电平。

TIMx_SR 寄存器的 BIF 置 1，产生中断和 DMA 传输请求。

TIMx_BDTR 中的自动输出使能 AOE 置 1，下一个 UEV 再次置 1。

5.4.3 输入捕获应用

一、脉冲跳变延时间测量：在捕获通道 TLx 中，每次计数器 CNT 锁存到捕获寄存器 CCR。

二、PWM 输入测量：只能使用通道 1、2，不能使用 3、4，一个通道占用两个捕获寄存器，一个定时器最多使用另个输入通道。

选定输入通道，确定触发信号，设置触发极性，另一路信号由硬件配置，不需要软件。

模式控制器配置为复位模式，SMCR 的 SMS[2:0]，启动触发信号，同时把 CNT 清零。（寄存器的值需要 +1，因为从 0 开始）

5.4.4 输出比较应用

输出比较有 8 种，由 CCMRx 的位 OCxM[2:0] 配置。

PWM 输出模式，分两种，PWM1 和 PWM2，

模式	计数器 CNT 计算方式	说明
PWM1	递增	CNT<CRR，通道 CH 有效，否则无效
	递减	CNT<CRR，通道 CH 无效，否则有效
PWM2	递增	CNT<CRR，通道 CH 有效，否则无效
	递减	CNT>CRR，通道 CH 有效，否则无效

PWM 边沿对齐模式，
PWM 中心对齐模式

5.4.5 配置流程（互补输出和输入捕获）

选择通道对应的输出引脚，增加断路需要用到 TIMx_BKIN 引脚。

初始化需要用到的 GPIO

输出比较通道、互补通道、刹车通道的 GPIO，BKIN 引脚先默认低电平。
定时器时基结构体 TIM_TimtBaseInitTypeDef 初始化

typedef struct
{
  uint16_t TIM_Prescaler;
    //预分频器,可实现1-65536分频
  uint16_t TIM_CounterMode;
    //计数模式，
  uint16_t TIM_Period;
    //定时器周期，设置自动重装载ARR的值，0-65535
  uint16_t TIM_ClockDivision;
    //时钟分频，1/2/4分频
  uint8_t TIM_RepetitionCounter;
    //重复计数器，8位，高级定时器
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;
//时基结构体
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

定时器输出比较结构体 TIM_OCInitTypeDef 初始化

typedef struct
{
  uint16_t TIM_OCMode;
    //比较输出模式，8种，常用PWM1/PWM2,
  uint16_t TIM_OutputState;
    //比较使能
  uint16_t TIM_OutputNState;
    //比较互补使能
  uint16_t TIM_Pulse;
    //比较输出脉冲宽度，0-65535
  uint16_t TIM_OCPolarity;
    //比较输出极性，可设OCx为高或低，设定TIMx_CEER的CCxP值。
  uint16_t TIM_OCNPolarity;
    //比较互补输出极性，可设OCx为高或低，设定TIMx_CEER的CCxNP值
  uint16_t TIM_OCIdleState;
    //空闲状态通道电平设置，1或0，即空闲BDTR_MOE为0，死区时间后，定时器互补通道输出高或低电平，设定CR2的OISx的值。
  uint16_t TIM_OCNIdleState; 
    //空闲状态互补通道电平设置，1或0，与OCIdleState相反，CR2的OISxN的值。
} TIM_OCInitTypeDef;
//输出比较结构体
void TIM_OCxInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OCxPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

输入捕获结构体 TIM_INInitTypeDef 结构体初始化，设置 PWM 输入模式等。

typedef struct
{
  uint16_t TIM_Channel;
    //捕获频道ICx选择，可选TIM_Channel_x，设定CCMRx的CCxS值
  uint16_t TIM_ICPolarity;
    //输入捕获边沿触发选择，上升下降跳变。CCER的CCxP和CCxNP值
  uint16_t TIM_ICSelection;
    //输入通道选择，可来自三个通道，TIM_IXSelection_DirectTI、TIM_ICSelection_IndierctTI或TIM_ICSelection_TRC，普通输入捕获都可以用，PWM输入只能用通道1、2.
  uint16_t TIM_ICPrescaler;
    //输入通道预分频，1/2/4/8分频，CCMRx寄存器的ICxPSC[1:0]的值，捕获每个边沿，则为1.
  uint16_t TIM_ICFilter;
    //输入捕获滤波器社会猪，0x0-0x0F，设定ICxF[3:0]，一般不用，设为0
} TIM_ICInitTypeDef;
void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);
void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);
void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);
void TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_MasterSlaveMode);
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);

定时器刹车和死区结构体 TIM_BDTRInitTypeDef 初始化

typedef struct
{
  uint16_t TIM_OSSRState;
    //运行模式的关闭状态选择，设定BDTR的OSSR值
  uint16_t TIM_OSSIState;
    //空闲模式的关闭状态选择，设定BDTR的OSSI值
  uint16_t TIM_LOCKLevel;
    //锁存级别配置，设定BDTR的LOCK[1:0]
  uint16_t TIM_DeadTime;
    //配置死区发生器，定义死区持续时间，0x0-0xFF，设定BSTR的DTG[7:0]的值
  uint16_t TIM_Break;
    //断路输入功能选择，使能或禁止。设定BDTR的BKE值
  uint16_t TIM_BreakPolarity;
    //断路输入通道BRK极性选择，高或低有效，BDTR的BKP值
  uint16_t TIM_AutomaticOutput;
    //自动输出使能，使能或禁止，BDTR的AOE
} TIM_BDTRInitTypeDef;
//断路和死区结构体。
void TIM_BDTRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_BDTRInitTypeDef *TIM_BDTRInitStruct);

最后还有主使能输出

void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
//通用定时器不需要

编写中断服务程序，测试程序，读取捕获值，计算脉宽，输出就不需要。

5.5 RTC

5.5.1 介绍

VDD掉电后还可运行，V~~BAT~~引脚供电，数据保存在 RTC 模块寄存器，系统复位、电源复位时也不可复位。

32 位计数器，只能向上，三种时钟源：HSE/128，LSI、LSE。前二者掉电后会影响，一般使用 LSE 低速外部时钟，常用 2^15=32768。

5.5.2 结构框图

RTC

灰色为备份区域，掉电可驱动，包括分频器、计数器、闹钟控制器，若 VDD 电源有效，可触发 RTC_Second,RTC_Overflow,TRC_Alarm。定时器溢出无法配置为中断，待机时由 RTC_Alarm 和 WKUP 事件让它推出待机模式。RTC_Alarm 在 RTC_CNT 和 RTC_ALR 相等时触发。

备份域的寄存器都是 16 位的，通常把 RTCCLK 分频得到 TR_CLK=TRCCLK/32768=1Hz，计数周期 1s，每秒计数器 RTC_CNT 加 1。

系统复位之后，默认禁止访问后背寄存器和 RTC：

1）设置 RCC_APB1ENR 寄存器的 PWREN 和 BKPEN 位来使能电源和后备接口时钟。

2）设置 PWR_CR 寄存器的 DBP 位使能后备寄存器和 RTC 访问。

设置后备寄存器可访问之后，第一次通过 APB1 接口访问 TRC 时，时钟频率有差异，需等待同步，确保 RTC 寄存器值正确。若内核要对 RTC 进行写操作，内核发出指令后，RTC 模块在 3 个 RTCCLK 后，开始操作。又有 RTCCLK 的频率比内核低很多，每次需要检查 RTC 关闭操作标志位 RTOFF，置 1 后，才完成操作。

5.5.3 UNIX 时间戳

大多数操作系统都是利用时间戳和计时元年计算当前时间的，取统一标准——UNIX 时间戳和 UNIX 计时元年。

后者被设置为 1970 年 1 月 1 日 0 时 - 分 0 秒，前者就是相对于后者经过的秒数。

5.5.4 RTC 相关库函数

void RTC_WaitForSynchro(void);
//等待时钟同步和操作完成，时钟同步
void RTC_WaitForLastTask(void);
//如果修改了RTC寄存器，需要确保数据已经写入
 
void PWR_BackupAccessCmd(FunctionalState NewState);
//使能备份域的访问
void RTC_EnterConfigMode(void);
//进入TRC配置模式
void RTC_ExitConfigMode(void);
//退出TRC配置模式
 
void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);
//设置RTC分频配置
void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);
//设置RTC计数器的值
void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);
//设置RTC闹钟的值
uint32_t  RTC_GetCounter(void);
//获得RTC计数器的值

5.5.5 配置流程（获取北京时间）

硬件设计：有备份电源，纽扣电池提供；LSE 晶振电路得到 RTC 时钟。

初始化 RTC 外设

//开启PWR和Bakcup时钟
//允许访问Backup区域
//复位Backup区域
//使用LSE外部时钟或LSI内部时钟，等待准备好
//使能RTC时钟
//对备份域和APB同步，等待同步完成
//使能秒中断，确保上一次操作完成
//分频配置，设置RTC时钟频率为1Hz，确保上一次操作完成

设置时间以及添加配置标志

struct rtc_time {
	int tm_sec;
	int tm_min;
	int tm_hour;
	int tm_mday;
	int tm_mon;
	int tm_year;
	int tm_wday;
};//时间管理结构体，方便查看
//c语言中有tm结构体
//进行时间格式转换，将UNIX时间戳转换为常用时间
 
//配置时间
//RTC配置，确保完成
//写入寄存器，确保完成
 
//检查配置RTC

获取时间

//转换，输出时间
 
//中断服务函数

5.6 DWT 内核定时器

5.6.1 介绍

Cortex-M3 有一个外设 DWT（Data Watchpoint and Trace)，系统调试和跟踪，有一个 32 位寄存器 CYCCNT，向上计数器，记录内核时钟运行格式，内核时钟跳动一次，计数器加 1，F103 精度 1/72M=14ns

5.6.2 寄存器

5.6.3 配置流程

使能 DWT 外设

寄存器清零

使能 Cortex-M DWT CYCCNT 寄存器

6. 存储

6.1 DMA

6.1 介绍

直接存储器存取，主要功能是搬移数据而不占用 CPU 的外设，这里的存储器可以是 SRAM 或 FLASH。DMA 控制器包括：DMA1 有 7 个通道，和 DMA2 有 5 个通道。DMA2 只存在于大容量和互联型产品中。

6.2 功能框图

DMA

DMA 请求。外设需要通过 DMA 传输，需要给 DMA 控制器发送 DMA 请求，收到后控制器给外设应答，外设应答后且 DMA 控制器收到应答信号后，启动 DMA 传输。
通道。每个通道对应不同的外设 DMA 请求，每个通道可以接收多个外设的请求，但是同一时间只能接收一个。
仲裁器。发生多个 DMA 请求时，仲裁器管理顺序。软件 DMA_CCRx 寄存器设置，硬件取决于通道编号，越低优先级越高。
数据配置。

数据传输有三个方向。由 DMA_CCR 位 4DIR 配置，0 外设到存储器，1 存储器到外设。外设地址由 DMA_CPAR，存储器地址由 DMA_CMAR 配置。

外设到存储器：外设寄存器对应 ADC 数据寄存器地址，存储器地址为我们定义的变量用于存储采集的数据。

存储到外设：外设对应数据寄存器的地址，存储器地址为自己定义的变量，相当于一个缓冲区。

存储器到存储器：同上，这时候启动 DMA_CRR 位 14：MEM2MEN

数据传输数量和单位。DMA_CNDTR 配置，最多 65535 个数据。源和目标地址数据宽度必须一致，外设数据宽度由 DMA_CRR 的 PSIZE[1:0] 配置，8/16/32 位，存储器数据宽度由 DMA_CRR 的 MSIZE[1:0] 配置，8/16/32 位。同时设置两边数据指针的增量模式，外设地址指针 DMA——CCRx 的 PINC 配置，存储器由 MINC，由具体情况决定。

传输完成。可以产生中断，查询标志位或中断。传输完成分一次传输或循环完成，一次传输就停止，再传输需要关闭使能再重新配置，由 DMA_CCR 寄存器的 CIRC 循环模式控制。

![DMA1 map](D:\study\ee\stm32\stm32 相关资料\DMA1 map.jpg)

![DMA2 map](D:\study\ee\stm32\stm32 相关资料\DMA2 map.jpg)

6.3 配置流程

使能 DMA 时钟

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

初始化 DMA，配置参数。

typedef struct
{
  uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr;
    //外设地址，一般设为其数据寄存器地址。
  uint32_t DMA_MemoryBaseAddr;
    //存储器地址，设为自定义存储区的首地址。
  uint32_t DMA_DIR;
    //方向
  uint32_t DMA_BufferSize; 
    //传输数据数目
  uint32_t DMA_PeripheralInc; 
    //外部一般只有一个寄存器，一般不使能
  uint32_t DMA_MemoryInc;
    //存储器地址递增，一般需要使能
  uint32_t DMA_PeripheralDataSize;
    //外设数据宽度，可选字节8、半字16、字32
  uint32_t DMA_MemoryDataSize;
    //存储器数据宽度，可选字节8、半字16、字32
  uint32_t DMA_Mode;
    //传输模式，一次或循环，使用循环。
  uint32_t DMA_Priority;
    //优先级，单个随意，多个有意义。
  uint32_t DMA_M2M;
    //存储器到存储器设置
}DMA_InitTypeDef;

使能 DMA，进行传输。

void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, FunctionalState NewState)
//DMA1_Channelx

等待传输完成

6.2 FSMC

6.2.1 SRAM

STM32 内部有 SRAM 和 FLASH 存储，反内存不够时需扩展，扩展一般用 SRAM 和 SDRAM，F1 仅支持 FSMC 扩展 SRAM，ZE 以上才可扩展外部 SRAM。

以 IS62WV51216 为例，

信号线	类型	说明
A0-A18	I	地址输入
I/O0-I/O7	I/O	数据输入输出，低字节
I/O8-I/)15	I/O	数据输入输出，高字节
CS 和 CS1#	I	片选信号，CS2 高电平有效，CS1#低电平有效
OE#	I	输出使能信号
WE#	I	写入使能
UB#	I	数据掩码,upper byte，高字节允许访问，低有效
LB#	I	数据掩码,lower byte，低字节允许访问，低有效

掩码可以选择输出高或低位，全部 16 位数据。

存储器矩阵，512K*16.指定行地址和列地址就可以找到单元格——存储单元。

地址译码器将 N 跟地址线转换成 2^N 跟信号线，每跟对应一行、一列单元。

控制电路包含片选、读写使能、宽度控制信号 UB#和 LB#，利用 CS2 或 CS1#片选，可以把多个 SRAM 芯片组成一个大容量内存条，OE#和 WE#可以控制读写使能。

SRAM 读写时序：

IS62WV51216.pdf

6.2.2 FSMC

(Flexible Static Memory Controller) 灵活静态存储控制器，可以驱动包括 SRAM、NORFLASH 和 NAND FLASH 类型存储器，不可驱动 SDRAM 动态存储器，F4 中有 FMC 外设支持 SDRAM。

FSMC

引脚：（一般用 GPIOF，GPIOG，144 引脚以上芯片）

引脚	对应 SRAM	说明
FSMC_NBL[1:0]		数据掩码信号
FSMC_A[18:0]		行地址线
FSMC_D[15:0]		数据线
FSMC_NWE		写入使能
FSMC_NOE		输出使能
FSMC_NE[1:4]		片选

控制 SRAM 的有以下三种，各有 4 个

FSMC_BCR 控制寄存器：可配置要控制的存储器类型、数据线宽度、信号有效极性能参数。

FSMC_BRT 时序寄存器：配置 SRAM 访问的时间延时。

FSMC_BWTR 写时序寄存器：与上相同，控制写时序的时间参数

时钟控制：挂载在 AHB 总线上，HCLK-72MHz，异步类型不起作用。

地址映射：其存储单元是映射到 STM32 内部寻址空间，定义一个指向地址的指针就可以修改该存储单元内容。

![FSMC map](D:\study\ee\stm32\stm32 参考资料\FSMC map.jpg)

FSMC 将 external RAM 分成了四个 Bank，分配地址范围和使用的存储器类型，每个 Bank 分成 4 小块，对应控制引脚连接片选信号。

FSMC 控制 SRAM 时序有地址建立周期、数据建立周期、HCLK 周期。

6.3 SD 卡

6.4 内部 FLASH

7. I/O 设备

7.1 显示器

7.1.1 介绍

TFT-LCD，液晶，控制红绿蓝强度，混合输出不同色彩，液晶本身不发光，需要背光。OLED 使用有机发光二极管，不需背光。

参数包括像素，分辨率，色彩深度 (bit)，尺寸，点距。电容触摸，16 位并口驱动

80 并口信号线：

CS:TFTLCD 片选信号线

WR: 写入数据

RD: 读取数据

D[15:0]:16 位双向信号线

RST: 硬复位 TFTLCD

RS: 命令/数据标志（0 命令，1 读写）

并口驱动时序：

模块的 8080 并口读/写的过程为：

先根据要写入/读取的数据的类型，设置 RS 为高（数据）/低（命令），然后拉低片选，选中 ILI9341，接着我们根据是读数据，还是要写数据置 RD/WR 为低，然后：

1.读数据：在 RD 的上升沿，读取数据线上的数据（D[15:0]）;

2.写数据：在 WR 的上升沿，使数据写入到 ILI9341 里面

驱动芯片有很多类型：ILI9341。

例：自带显存，16 位模式，D1-5:B;D6-11:G;D13-17:R。四个重要指令，0XD3,0X36,0x2A,0X2B,0X2C,0X2E。

（空缺）

ID 指 LCD 的 ID 号，FM 指帧缓存，即 GRAM。

FSMC：

驱动的控制有，地址线、数据线、写信号、读信号、片选信号

TFTLCD 通过 RS 信号决定传输数据或命令，可以理解为地址信号，将 TFTLCD 当做一个 SRAM 使用，

源码：

LCD 地址结构体，

typedef struct
{
    vu16 LCD_REG,
    vu16 LCD_RAM
}LCD_TypeDef,
#define LCD_BASE
#define LCD ((LCD_TypeDef *)LCD_BASE)

LCD_BASE 的地址根据电路决定，

7.2 电容触摸

7.3 触摸屏

7.4 ADC- 电压采样

7.4.1 介绍

STM32F103 有 3 个 ADC，精度 12 位；通道：ADC1、ADC2 有 16 个，ADC3 一般 8 个。

7.4.2 功能框图

ADC

电压输入范围： $V_{REF -} <= V_{I N} <= V_{REF +}$ ，由 $V_{REF -}, V_{REF +}, V_{DD A}, V_{SS A}$ 引脚决定，一般后 SSA、REF- 接地，DDA、REF+ 接 3.3V，得到 0~3.3V 输入电压范围
输入通道：多达 18 个，16 个为 ADCx_IN0-15，对应不同 IO，ADC1/2/3 有内部通道，

![ZET6 ADC IO](D:\study\32\stm32 相关资料\ZET6 ADC IO.png)

规则通道：最多 16 路。

注入通道，可以插入，只有在规则通道存在时出现。

转换顺序。

规则顺序寄存器有 3 个，SRQ1、SRQ2、SRQ3，3 控制 1-6 个转换，2 控制 7-12 个转换，3 控制 13-16 转换，

通道 x 在第 k 个转换，就在 SQk 写 x

注入序列

JSQR 只有一个，最多支持 4 通道，由其 JL[2:0] 控制，JL 小于 4，JSQR 和 SQR 不一样，第一次转换的是 JCQRx[4:0]，x=4-JL
触发源
转换时间
ADC 输入时钟 ADC_CLK 由 PCLK2 分频，最大 14M，分频由 RCC_CFGR 位 15:14ADCPRE[1:0] 设置，2/4/6/8，一般 PCLK=HCLK=72M。

采样时间，ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 的 SMP[2:0] 设置，后者控制 0~9，前者控制 10-17，每个通道可以不同时间采样，最小 1.5 个

换换时间 T~~Conv~~=采样时间 +12.5 周期。一般 ADC 预分频时钟 12M，1.5 周期，转换时间 1,17us。

数据寄存器

规则组，ADC_DR，只有一个，32 位寄存器，低 16 位单 ADC 使用，高 16 位双模式，ADC 精度只有 12 位，左右对齐由 ADC_CR2 的 11 位 ALIGN 设置。规则通道有 16 个，多通道时需要转换，或者开启 DMA。

注入组，JDRx，4 个通道，4 个寄存器，32 位，低 16 有效，高 16 位保留，左右对齐由 ADC_CR2 的 11 位 ALIGN 设置。

中断

数据转换结束后，产生中断，有 3 种：规则通道转换结束中断，注入转换通道转换而结束中断，模拟看门狗中断。

模拟看门狗中断，ADC 转换的模拟电压低于低阈值 (ADC_LTR) 或高于高阈值 (ADC_HTR)。

DMA 请求，把转换好的数据存在内存中，只有 ADC1 和 ADC3 可以产生。

电压转换

ADC 转换后为 12 位数，可以转换为 0-3.3V。

7.4.3 配置流程（独立单通道，独立多通道，双重同步）

初始化 ADC 用到的 GPIO。

GPIO 用户 AD 转换别用配置为模拟输入模式，且用作 ADC 的 IO 不可复用。
开启 ADC 时钟，设置 ADC 工作参数初始化，设置转换通道顺序及采样时间，

typedef struct
{
  uint32_t ADC_Mode; 
    //只使用一个，独立模式；
  FunctionalState ADC_ScanConvMode;
    //禁止扫描，单通道不需要；
  FunctionalState ADC_ContinuousConvMode;
    //连续转换，ENABLE
  uint32_t ADC_ExternalTrigConv;
    //不用外部触发，软件开启，
  uint32_t ADC_DataAlign;
    //左右对齐，一般右
  uint8_t ADC_NbrOfChannel; 
    //转换通道数量，1个
}ADC_InitTypeDef;
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);

配置使能 ADC 转化完成中断，中断服务函数，中断内转换数据。使用 DMA 需要开启 DMA 接口。
多通道，需要配置时钟分频，配置转换顺序和采样时间。

void RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2);
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);
//SampleTime eg:ADC_SampleTime_55Cycles5

使能 ADC，使能软件触发 ADC 转换

void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState);
//转换结束产生使能。
void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
//初始化ADC校验寄存器，并等待完成
void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
//使用软件触发ADC转换

7.5 DAC- 输出正弦波

7.5.1 介绍

DAC 把输入的数字编码转换为对应模拟电压输出。外设有 2 个 DAC 输出通道，可配置为 8 位、12 位数字输入信号，每个通道都可使用 DMA、出错检测、外部触发。

7.5.2 功能框图

DAC

左侧，V~~DDA~~接 3.3V，V~~SSA~~接地，V~ref+~接 3.3V，规定了参考电压 2.4V-3.3V，输入为 DORx 数字编码，输出为 DAC_OUTx，可配置触发源为外部中断源、定时器触发、软件控制触发。DAC 每个通道连到特定管脚：PA4- 通道 1，PA5- 通道 2，为避免干扰，引脚需要设置为模拟输入功能。

使用 DAC 时，不能直接写入 DORx 寄存器，必须写入 DHRx，然后根据触发配置进行处理

7.5.3 配置流程

硬件设计，PA4，PA5 输出通道不可连接其他元件

获得数据表，根据数据计算周期
初始化用到的 GPIO，初始化 DAC 输出通道，初始化 DAC 工作模式。

typedef struct
{
  uint32_t DAC_Trigger;
    //可设置TIM等为触发源
  uint32_t DAC_WaveGeneration;
    //不使用波形发生器
  uint32_t DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude; 
    //
  uint32_t DAC_OutputBuffer;
    //不使用DAC缓冲，使能之后可以减小输出阻抗，适合直接驱动外部负载。
}DAC_InitTypeDef;

配置 DAC 用的定时器

void DAC_Init(uint32_t DAC_Channel, DAC_InitTypeDef* DAC_InitStruct);
void DAC_Cmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState);
void DAC_DMACmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState);
//使能DAC的DMA请求

配置 DMA 自动转运数据表。

7.6 传感器

7.7 摄像头驱动

8. 看门狗

8.1 IWDG- 独立看门狗

8.1.1 介绍

stm32 有独立看门狗和窗口看门狗，前者为 12 位递减计数器，到 0 产生复位信号，IWDG RESET，没到零而刷新，则不产生，VDD 供电，停机、待机仍能工作。

8.1.2 功能框图

IWDG

时钟由独立 RC 震荡 LSI 提供，30-60Hz。
计数器时钟，LSI8 位预分频，IWDG_PR 设置。计数器时钟 CK_INT=40/4*2
计数器，12 位递减，最大 0XFFF，减到 0 产生 IWDG_RESET，重启动。
重装载寄存器，12 位，计算器要刷新的值。 $T o u t = (4 * 2^{p r v}) /40 * r l v (s)$
键寄存器

键值	作用
0XAAAA	把 RLR 的值重装到 CNT
0X5555	PR 和 RLR 寄存器可写
0XCCCC	启动 IWDG

0XCCCC 开启属于软件启动，不可关闭，除非复位。

状态寄存器，位 0：PVU 和位 1：RVU 有效，硬件操作

8.1.3 配置流程

配置 IWDG

void IWDG_WriteAccessCmd(uint16_t IWDG_WriteAccess);
//使能预分频寄存器PR和重载寄存器RLR可写
#define IWDG_WriteAccess_Enable     ((uint16_t)0x5555)
void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler);
//设置预分频值，IWDG_Prescaler_x
void IWDG_SetReload(uint16_t Reload);
//设置重装载寄存器的值
void IWDG_ReloadCounter(void);
//把重装载的值放入计数器
void IWDG_Enable(void);
//使能IWDG
//例，64预分频和625重装载，则溢出时间，60/40*625=1s

喂狗函数，一般在主函数中使用

void IWDG_Feed(void)
{
	// 把重装载寄存器的值放到计数器中，喂狗，防止IWDG复位
	// 当计数器的值减到0的时候会产生系统复位
	IWDG_ReloadCounter();
};

8.2 WWDG- 窗口看门狗

8.2.1 介绍

窗口看门狗，递减计数器减到某个特定值时复位，减到某个数之前喂狗也会复位，分别为窗口上下限，上限可设置，下限 0X40。

8.2.2 功能框图

WWDG

时钟来自 PCLK1，最大 36M。
计数器时钟经过预分频，CFR 的位 8:7 WDGTB 配置，0/1/2/3，CK 计时器时钟=PCLK1/4096，所以 CNT_CLK=PCLK1/4096/2^WDGTB，T=1/CNT_CLK。
计数器，7 位递减，0X40 是可以低贱的最小值，只能是 0X40-0X7F，减到 0X40 时不会立刻产生，若使能提前唤醒中断安：CFR 位 9EWI 置 1，产生提前唤醒中断。
窗口值，上窗值根据需求设定。

![WWDG t](D:\study\ee\stm32\stm32 参考资料\WWDG t.JPG)

8.2.3 配置流程

WWDG 用来监测，外部干扰等造成程序背离正常产生故障。

开启时钟，配置参数

void WWDG_SetCounter(uint8_t Counter);
// 设置递减计数器的值
void WWDG_SetPrescaler(uint32_t WWDG_Prescaler);
// 设置预分频器的值
void WWDG_SetWindowValue(uint8_t WindowValue);
// 设置上窗口值
void WWDG_Enable(uint8_t Counter);
//使能WWDG

使能 WWDG，清楚提前唤醒中断位，配置 NVIC 中断，开启中断

void WWDG_ClearFlag(void);
// 清除提前唤醒中断标志位
//配置WWDG中断
void WWDG_EnableIT(void);
//开WWDG中断

提前唤醒函数，死前中断，必须在再次减一、复位前完成中断服务函数需要做的事。

void WWDG_IRQHandler(void)
{
	// 清除中断标志位
	WWDG_ClearFlag();
 
	//真正使用的时候，这里应该是做最重要的事情
}

9. 电源管理

9.1 介绍

10. 电机

电机 (motor) 把电能转换为机械能的电气设备。

介绍

分类

直流电机

分普通直流、直流减速，有刷、无刷。
步进电机

将脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电机。分为反应式、永磁式、混合式。
伺服电机

伺服系统中被控制的电机。
舵机

另外有驱动机。

Stm32 定时器

电机控制分为电压控制和电流控制。利用 MCU 精准定时控制，MCU 的定时器输出 PWM 驱动模块，驱动电机

直流有刷电机

Brushed DC motor

控制系统与电机的关系

PID

介绍

Proportional(比例)、Integral(积分)、Diffenrential(微分)，闭环控制算法。

连续理想的 PID 控制规律：

$u (t) = K_{p} (e (t) + \frac{1}{T _{t}} \int_{0}^{t} e (t) d t + T_{D} \frac{d e ( t )}{d t})$

Kp——比例增益，与比例度成倒数关系

Tt——积分时间常数

TD——微分时间常数

u(t)——PID 控制输出信号

e(t)——给定 r(t) 与测量值误差

Quartz 4

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