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stm32

启动文件的功能

启动文件由汇编编写,是系统上电复位后的第一个程序。

  • 堆栈指针的初始化SP=_initial_sp
  • 初始化程序计数器指针PC=Reset_Handler
  • 设置堆和栈的大小
  • 设置中断向量表的入口地址,初始化中断向量表
  • 配置外部SRAM数据存储
  • 配置系统时钟
  • 调用C库函数_main初始化用户栈,最终调用main函数转到C世界

来自p45、p108

GPIO工作模式

  • 输入模式(上拉/下拉/浮空
  • 输出模式(推挽/开漏上拉/下拉
  • 复用功能(推挽/开漏上拉/下拉
  • 模拟输入输出

来自p42-43

STM32的GPIO有哪些配置模式?工作场景?

模式名称 性质 场景
浮空输入 数字输入 外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输入/外部按键输USART RX引脚
上拉输入 数字输入 需要IO内部上拉电阻输入时,器件的外部中断(IRQ)引脚触发的中断条件是下降沿触发/低电平触发,因此在无信号输入时始终保持高电平。如果有事件触发中断IRQ它可以输出一个低电平,然后(下降沿/低电平)。例如,单片无线收发器芯片NRF24L01IRQ引脚的工作模式是上拉输入模式
下拉输入 数字输入 需要IO输入内部下拉电阻时,设备外部中断(IRQ)引脚触发中断条件为上升沿触发/高电平触发时,可选择下拉输入模式
模拟输入 模拟输入 ADC模拟输入/低功耗省电
开漏输出 数字输出 IIC/SMBus
推挽输出 数字输出 普通的GPIO用于驱动LED、数字管等电子元件或输出控制信号
复用开漏输出 数字输出 常见片内外设(I2C/SMBus等等)
复用推挽输出 数字输出 常见片内外设(USART TX引脚/SPI/PWM输出等等)

来自# STM32 GPIO的8种工作模式与应用场合 和 中文手册 和 p40

堆栈和堆(启动文件)

  • 栈的作用是局部变量、函数调用、函数形参等费用,栈的大小不得超过内部SRAM大小_initial_sp紧挨着SPACE陈述(用于分配一定大小的内存空间,单位为字节),表示栈的结尾地址,即栈顶地址。栈,由高到低生长。
  • 堆主要用于动态内存的分配,如malloc()函数申请的内存在堆中,从低到高生长。

来自p109-110

简述SPI和IIC的区别

IIC SPI
半双工,2根线SCL SDA 全双工,4根线SCK CS MOSI MISO
通过多主机总线SDA从设备上定地址信息 只有一个主设备通过CS从设备中确定片选
总线传输速度100Kbps-4Mbps 30Mbps以上
高电平时SDA下降沿标志传输开始,上升沿标志传输结束 CS开始拉低标志传输,CS拉高标志传输结束
读写顺序相对固定统一,设备驱动编写方便 不同从设备datasheet为了实现读写,比较复杂

CPOL/CPHA及通信模式

SPI一般有4通信模式的主要区别在于总线的空闲时间SCK时钟状态和数据采样时间。

时钟极性CPOL是指SPI当通信设备处于空闲状态时,SCK电平信号(即信号线)SPI通信开始前,NSS高电平时线SCK的状态)。CPOL=0时,SCK空闲时低电平,CPOL=1时,SCK在空闲时间为高电平。

时钟相位CPHA指数据采样的时刻,当CPHA=0时,MOSIMISO数据线上的信号将在SCK采样了时钟线的奇数边缘。

CPOLCPHA不同的状态,SPI分为4模式。主机和从机需要在同一模式下工作才能正常通信。实际上,更多的是模式0”和“模式3

SPI模式 CPOL CPHA 空闲时SCK时钟 采样时刻
0 0 0 低电平 奇数边沿
1 0 1 低电平 偶数边沿
2 1 0 高电平 奇数边沿
3 1 1 高电平 偶数边沿

来自p237-238

IIC挂机设备的个数

IIC地址决定,8位地址,减去1位广播地址,是7位地址,2^7=128,但是地址0x00不用,那就是127个地址, 所以理论上可以挂127个从器件。

但是IIC协议没有规定总线上device最大数目,但是规定了总线电容不能超过400pF

管脚都是有输入电容的,PCB上也会有寄生电容,所以会有一个限制。

总线之所以规定电容大小是因为,IICOD要求外部有电阻上拉,电阻和总线电容产生了一个RC延时效应,电容越大信号的边沿就越缓,有可能带来信号质量风险。

传输速度越快,信号的窗口就越小,上升沿下降沿时间要求更短更陡峭,所以RC乘积必须更小。

来自# IIC总线最多可以挂多少个设备 和 p205 -206

时钟源与时钟和总线对应外设

STM32中,可以用内部时钟,也可以用外部时钟,在要求进度高的应用场合最好用外部晶体震荡器,内部时钟存在一定的精度误差。

准确的来说有4个时钟源可以选分别是HSILSIHSELSE(即内部高速,内部低速,外部高速,外部低速),高速时钟主要用于系统内核和总线上的外设时钟。低速时钟主要用于独立看门狗IWDG、实时时钟RTC

  • HSI是高速内部时钟,RC振荡器,频率为8MHz,上电后默认的系统时时钟 SYSCLK = 8MHzFlash编程时钟
  • HSE是高速外部时钟,可接石英/陶瓷谐振器,或者接外部时钟源,频率范围为4MHz~16MHz
  • LSI是低速内部时钟,RC振荡器,频率为40kHz,可用于独立看门狗IWDG、实时时钟RTC
  • LSE是低速外部时钟,接频率为32.768kHz的石英晶体

PLL为锁相环倍频输出,其时钟输入源可选择为HSI/2HSE或者HSE/2。倍频可选择为2~16倍,但是其输出频率最大不得超过72MHz。通过倍频之后作为系统时钟的时钟源( 有很多人说是5个时钟源,这种说法有点问题,学习之后就会发现PLL并不是自己产生的时钟源,而是通过其他三个时钟源倍频得到的时钟)。

image.png

从左到右可以简单理解为 各个时钟源 -> 系统时钟来源的设置 -> 各个外设时钟的设置

  • HSI振荡器时钟
  • HSE振荡器时钟
  • PLLCLK时钟

PLL的输入(3种)

  • PLLi = HSI /2
  • PLLi = HSE /2
  • PLLi = HSE

PLL的输出(15种)

PLLout = PLLi Xn (n = 2…16)

APB2总线:高级定时器timer1timer8,通用定时器timer9timer10timer11UTART1USART6

APB1总线:通用定时器timer2timer5,通用定时器timer12timer14,基本定时器timer6timer7UTART2~UTART5

F4系列的系统时钟频率最高能到168M

来自# 图文并茂详解STM32时钟配置 和 p117-123

串口定义

STM32F4系统控制器有4USART4UART,其中USART1USART6的时钟来源于APB2总线时钟,最大频率为90MHz,其它6个时钟来源于APB1总线时钟,其最大频率为45MHz

来自p161

串口调试为什么收到一直乱码?

  • 首先检查上下两机位是否一致:波特率、数据位、停止位、奇偶校验等等
  • 其次检查线缆:线缆长度是否过长,引入串扰,阻抗是否匹配,信号畸变是否在可控范围内
  • 地电位:因为串口调试一般只需要三线RXTXGND,地电位也非常重要,务必使你调试用的电脑地和你要调试的电路地电位基本一致(最好共地)。
  • 电平:如果你使用的TTL串口,那么还需要考虑是不是5V3.3V的差异导致上述情况。

抢占优先级与子优先级

假设STM32配置了3个中断向量

  1. STM32响应中断时,中断A能打断中断B的中断服务函数吗?

  2. 中断C能打断中断A吗?

  3. 如果中断A和中断C中断同时到达,响应哪个中断?

中断向量 抢占优先级 子优先级
A 2 0
B 3 0
C 2 1
  1. A可以打断B

  2. C不能打断A

  3. 响应中断A

原因略

三种定时器

  • 16位向上、向下、向上/向下自动装载计数器
  • 16位可编程(可以实时修改)预分频器,计数器时钟频率的分频系数为1~65536之间的任意数值
  • 4个独立通道: 输入捕获、输出比较、PWM生成(边缘或中间对齐模式)、单脉冲模式输出
  • 使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路
  • 如下事件发生时产生中断/DMA:更新(计数器向上溢出/向下溢出)、计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)、触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)、输入捕获 、输出比较
  • 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
  • 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

  • 16位自动重装载累加计数器
  • 16位可编程(可实时修改)预分频器,用于对输入的时钟按系数为1~65536之间的任意数值分频
  • 触发DAC的同步电路
  • 在更新事件(计数器溢出)时产生中断/DMA请求

EXTI 外部中断/事件控制器

EXTI 外部中断/事件控制器管理了控制器的23个中断/事件线,EXTI可分为两部分功能:一是产生中断,另一个是产生事件。

来自p136

SysTick

SysTick 系统定时器是CM4内核中的一个外设,内嵌在NVIC中。系统定时器是一个24位的向下递减的计数器,计数器每计数一次的时间为1/SYSCLK,一般我们设置系统时钟SYSCLK等于180MHz。

来自参考手册

RCC通过AHB时钟(HCLK)8分频后作为Cortex系统定时器(SysTick)的外部时钟。

通过对SysTick控制与状态寄存器的设置,可选择上述时钟或Cortex(HCLK)时钟作为SysTick时钟。

也就是说SysTick时钟源可以来自两个地方:

  • AHB时钟8分频
  • HCLK(内核)时钟

通过SysTick控制与状态寄存器的设置进行选择时钟源。

来自p145 和 STM32的SysTick时钟源来自哪里?

波特率计算

B a u d = f P L C K 8 × ( 2 − O V E R 8 ) × U S A R T D I V Baud=\frac{f_{PLCK}}{8{\times}(2-OVER8){\times}USARTDIV} Baud=8×(2−OVER8)×USARTDIVfPLCK​​

时钟控制逻辑计算

SCL线的时钟信号,由IIC接口根据时钟控制寄存器(CCR)控制,控制参数主要为时钟频率。配置IICCCR寄存器可修改通信速率相关的参数

  • 可选择IIC通信的“标准/快速”模式,这两个模式分别对应100kbps/400kbps的通信速率。
  • 在快速模式下可选择SCL时钟的占空比 T l o w T h i g h \frac{T_{low}}{T_{high}} Thigh​Tlow​​,可选216/9模式。
  • CCR寄存器中还有一个12位的配置因子CCR,它与IIC外设的输入时钟源共同作用,产生SCL时钟。STM32IIC外设都挂载在APB1总线上,使用APB1的时钟源PCLK1SCL信号线的输出时钟公式如下

T h i g h = C C R × T P C L K 1 T_{high}=CCR{\times}T_{PCLK1} Thigh​=CCR×TPCLK1​

T l o w = C C R × T P C L K 1 T_{low}=CCR{\times}T_{PCLK1} Tlow​=CCR×TPCLK1​

T h i g h = C C R × T P C L K 1 T_{high}=CCR{\times}T_{PCLK1} Thigh​=CCR×TPCLK1​

T l o w = 2 × C C R × T P C L K 1 T_{low}=2{\times}CCR{\times}T_{PCLK1} Tlow​=2×CCR×TPCLK1​

T h i g h = 9 × C C R × T P C L K 1 T_{high}=9{\times}CCR{\times}T_{PCLK1} Thigh​=9×CCR×TPCLK1​

T l o w = 16 × C C R × T P C L K 1 T_{low}=16{\times}CCR{\times}T_{PCLK1} Tlow​=16×CCR×TPCLK1​

例如,PCLK1=45MHz,想要配置400kbps的速率

PCLK时钟周期: T P C L K 1 = 1 45000000 T_{PCLK1}=\frac{1}{45000000} TPCLK1​=450000001​

目标SCL时钟周期: T S C L = 1 400000 T_{SCL}=\frac{1}{400000} TSCL​=4000001​

SCL时钟周期内的高电平时间: T H I G H = 1 3 T S C L T_{HIGH}=\frac{1}{3}T_{SCL} THIGH​=31​TSCL​

SCL时钟周期内的低电平时间: T L O W = 2 3 T S C L T_{LOW}=\frac{2}{3}T_{SCL} TLOW​=32​TSCL​

CCR的值: C C R = T H I G H T P C L K 1 = 37.5 CCR=\frac{T_{HIGH}}{T_{PCLK1}}=37.5 CCR=TP

标签: 陶瓷电阻全系列5w陶瓷电阻rx206电位器电容145

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