CH03-01-STM32框架分析電子課件

《嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)設(shè)計(jì)》主講人：賴樹明東莞理工學(xué)院嵌入式基礎(chǔ)知識(shí)01STM32F4xx框架分析STM32F40x模塊框圖STM32F407芯片資源STM32F40x時(shí)鐘系統(tǒng)系統(tǒng)時(shí)鐘相關(guān)寄存器代碼配置系統(tǒng)時(shí)鐘STM32F4xx框架分析STM32F40x模塊框圖018條主控總線：I總線、D總線、S總線、DMA1存儲(chǔ)器總線、DMA2存儲(chǔ)器總線、DMA2外設(shè)總線、以太網(wǎng)DMA總線、USBOTGHSDMA總線；7條被控總線：內(nèi)部FlashICode總線、內(nèi)部FlashDCode總線、主要內(nèi)部SRAM1總線、輔助內(nèi)部SRAM2總線、輔助內(nèi)部SRAM3總線(僅適用STM32F42xx和STM32F43xx系列器件)、AHB1外設(shè)總線、AHB2外設(shè)總線、FSMC總線。STM32F4內(nèi)部總線查看大圖：ch3-STM32F40x模塊框圖.pngSTM32F4xx框架分析STM32F40x模塊框圖01總線是器件之間傳輸信息的通信總線，它由導(dǎo)線組成，按照傳輸?shù)男畔⒎N類，總線可以分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)?？偩€作用JTAG&SW、MPU、ETM、NVIC、ARMCortex-M4內(nèi)核這幾部分，總線接口標(biāo)準(zhǔn)ARM公司設(shè)計(jì)根據(jù)內(nèi)核的標(biāo)準(zhǔn)作出各種應(yīng)用場(chǎng)景、各種市場(chǎng)定位、具有多種功能如GPIO、UART、ADC、DAC、FLASH、SRAM等的最終芯片。芯片廠商設(shè)計(jì)STM32F4xx框架分析STM32F407ZGT6芯片資源01存儲(chǔ)：1MbyteFlash，192KSRAMLCD接口：支持8080/6800時(shí)序總線接口ADC：3x12-bit、2.4MSPSADC轉(zhuǎn)換器，最多可達(dá)24通道DAC：2x12-bitD/A轉(zhuǎn)換器DMA：具有FIFO和突發(fā)支持的16通道DMA控制器定時(shí)器：12個(gè)16位定時(shí)器和2個(gè)高達(dá)168MHz的32位定時(shí)器調(diào)試單元：SWD、JTAG接口、跟蹤宏單元隨機(jī)數(shù)字：1個(gè)真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器CRC單元：1個(gè)CRC計(jì)算單元芯片ID：96位唯一ID時(shí)鐘：2個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘、2個(gè)外部時(shí)鐘復(fù)位：上電、掉電、欠壓復(fù)位片上外設(shè)資源STM32F4xx框架分析STM32F407ZGT6芯片資源01GPIO引腳：140個(gè)具有中斷功能的I/O端口SPI接口：3個(gè)SPI、2個(gè)帶有多路復(fù)用全雙工I2SI2C接口：3個(gè)I2C接口USART/UART接口：4個(gè)USART、2個(gè)UARTCAN接口：2個(gè)CAN接口SDIO接口：1個(gè)SDIO接口USB接口：帶有片上PHY的USB2.0全速設(shè)備/主機(jī)/OTG控制器MAC以及控制器接口：具有專用DMA的10/100以太網(wǎng)MAC攝像頭接口：8至14位并行相機(jī)接口RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘：1個(gè)RTC外設(shè)，亞秒精度，硬件日歷電源管理：1.8V至3.6V電源和I/O片上外設(shè)資源STM32F4xx框架分析STM32F40x時(shí)鐘系統(tǒng)分析01時(shí)鐘系統(tǒng)框架STM32F4xx框架分析STM32F40x時(shí)鐘系統(tǒng)分析01STM32F4系列芯片中，有4條時(shí)鐘源總線，分別為L(zhǎng)SI、LSE、HSI、HSE。從時(shí)鐘頻率來分可以分為高速時(shí)鐘總線和低速時(shí)鐘總線，在這4個(gè)時(shí)鐘總線中HIS、HSE是高速時(shí)鐘總線，LSI和LSE是低速時(shí)鐘總線。LSI:低速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為32kHz。主要供給獨(dú)立看門狗和自動(dòng)喚醒單元使用，精度不是非常高，沒有外部時(shí)鐘穩(wěn)定。LSE:低速外部時(shí)鐘，外接頻率為32.768kHz的石英晶體，這個(gè)時(shí)鐘源主要作為RTC的時(shí)鐘源使用，精度比較高，相對(duì)而言，比內(nèi)部低速時(shí)鐘穩(wěn)定。HSE:高速外部時(shí)鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時(shí)鐘源，芯片規(guī)定頻率范圍為4~26MHz都可以，從上面的系統(tǒng)框架圖可知也可以直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘或者PLL輸入。HSI:高速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為16MHz，根據(jù)框架圖可知，它可以直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘或者用作PLL輸入。時(shí)鐘源總線STM32F4xx框架分析系統(tǒng)時(shí)鐘相關(guān)寄存器01RCC時(shí)鐘控制寄存器(RCC_CR)(只介紹常用的域)HSION:HSI內(nèi)部高速時(shí)鐘使能：

1--打開;0--關(guān)閉;HSIRDY:HSI內(nèi)部高速時(shí)鐘就緒標(biāo)志：1--就緒；

0--未就緒HSEON:HSE外部高速時(shí)鐘使能,1-振蕩器打開，0-振蕩器關(guān)閉HSERDY:HSE外部高速時(shí)鐘就緒標(biāo)志，1--就緒；0--未就緒PLLON：主鎖相環(huán)（MainPLL)使能,1--打開;0--關(guān)閉PLLRDY：主鎖相環(huán)(MainPLL)時(shí)鐘就緒標(biāo)志PLLI2SON：I2S鎖相環(huán)(PLLI2S)使能,1--打開;0--關(guān)閉PLLI2SRDY：I2S鎖相環(huán)(PLLI2S)時(shí)鐘就緒標(biāo)志(PLLI2Sclockreadyflag)CR寄存器STM32F4xx框架分析系統(tǒng)時(shí)鐘相關(guān)寄存器01

此寄存器用于根據(jù)公式配置PLL時(shí)鐘輸出：●f(VCO時(shí)鐘)

=

f(PLL時(shí)鐘輸入)×(PLLN/PLLM)●f(PLL常規(guī)時(shí)鐘輸出)

=f(VCO時(shí)鐘)/PLLP●f(USBOTGFS,SDIO,RNG時(shí)鐘輸出)

=f(VCO時(shí)鐘)/PLLQ位27:24—PLLQ：主PLL(PLL)分頻系

位22—PLLSRC：主PLL(PLL)和音頻PLL(PLLI2S)輸入時(shí)鐘源,用于選擇PLL和PLLI2S時(shí)鐘源,0：選擇HSI時(shí)鐘作為PLL和PLLI2S時(shí)鐘輸入;1：選擇HSE振蕩器時(shí)鐘作為PLL和PLLI2S時(shí)鐘輸入位17:16—PLLP：適用于主系統(tǒng)時(shí)鐘的主PLL(PLL)分頻系數(shù)注意：軟件必須正確設(shè)置這些位，使其在此域中不超過168MHz。RCC時(shí)鐘控制寄存器(RCC_PLLCFGR)(只介紹常用的域)STM32F4xx框架分析系統(tǒng)時(shí)鐘相關(guān)寄存器01位14:6—PLLN：適用于VCO的主PLL(PLL)倍頻系數(shù)，用于控制VCO的倍頻系數(shù)。注意：軟件必須正確設(shè)置這些位，確保VCO輸出頻率介于192和432MHz之間。VCO輸出頻率=VCO輸入頻率×PLLN并且192≤PLLN≤432位5:0—PLLM：主PLL(PLL)和音頻PLL(PLLI2S)輸入時(shí)鐘的分頻系數(shù)，用于在VCO之前對(duì)PLL和PLLI2S輸入時(shí)鐘進(jìn)行分頻。注意：軟件必須正確設(shè)置這些位，確保VCO輸入頻率介于1和2MHz之間。建議選擇2MHz的頻率，以便限制PLL抖動(dòng)。VCO輸入頻率=PLL輸入時(shí)鐘頻率/PLLM并且2≤PLLM≤63RCCPLL配置寄存器(RCC_PLLCFGR)(只介紹常用的域)STM32F4xx框架分析系統(tǒng)時(shí)鐘相關(guān)寄存器01位20:16—RTCPRE：適用于RTC時(shí)鐘的HSE分頻系數(shù),用于對(duì)HSE時(shí)鐘輸入時(shí)鐘進(jìn)行分頻，進(jìn)而為RTC生成1MHz的時(shí)鐘。00000：無時(shí)鐘；

00001：無時(shí)鐘；

00010：HSE/2；

00011：HSE/3；.....11111：HSE/31位15:13—PPRE2：APB高速預(yù)分頻器(APB2)由軟件置位和清零，用于控制APB高速時(shí)鐘分頻系數(shù)。0xx：AHB時(shí)鐘不分頻；100：AHB時(shí)鐘2分頻；101：AHB時(shí)鐘4分頻；.....;111：AHB時(shí)鐘16分頻注意：軟件必須正確設(shè)置這些位，使其在此域中不超過84MHz。位12:10—PPRE1：APB低速預(yù)分頻器(APB1)，用于控制APB低速時(shí)鐘分頻系數(shù)。0xx：AHB時(shí)鐘不分頻;100:AHB時(shí)鐘2分頻;101:AHB時(shí)鐘4分頻;110:AHB時(shí)鐘8分頻;111:AHB時(shí)鐘16分頻位7:4—HPRE：AHB預(yù)分頻器,用于控制AHB時(shí)鐘分頻系數(shù)。0xxx：系統(tǒng)時(shí)鐘不分頻1000:系統(tǒng)時(shí)鐘2分頻1001:系統(tǒng)時(shí)鐘4分頻1010:系統(tǒng)時(shí)鐘8分頻;1011:系統(tǒng)時(shí)鐘16分頻1100：系統(tǒng)時(shí)鐘64分頻1101:系統(tǒng)時(shí)鐘128分頻1110:系統(tǒng)時(shí)鐘256分頻1111:系統(tǒng)時(shí)鐘512分頻注意：當(dāng)使用以太網(wǎng)時(shí)，AHB時(shí)鐘頻率必須至少為25MHz。RCC時(shí)鐘配置寄存器(RCC_CFGR)(只介紹常用的域)STM32F4xx框架分析系統(tǒng)時(shí)鐘相關(guān)寄存器01位3:2—SWS：系統(tǒng)時(shí)鐘切換狀態(tài)，用于指示用作系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)鐘源。00：HSI振蕩器用作系統(tǒng)時(shí)鐘01：HSE振蕩器用作系統(tǒng)時(shí)鐘10：PLL用作系統(tǒng)時(shí)鐘11：不適用位1:0—SW：系統(tǒng)時(shí)鐘切換，用于選擇系統(tǒng)時(shí)鐘源。由硬件置1，在退出停機(jī)或待機(jī)模式時(shí)或者在直接或間接用作系統(tǒng)時(shí)鐘的HSE振蕩器發(fā)生故障時(shí)用于強(qiáng)制HSI的選擇。00：選擇HSI振蕩器作為系統(tǒng)時(shí)鐘01：選擇HSE振蕩器作為系統(tǒng)時(shí)鐘10：選擇PLL作為系統(tǒng)時(shí)鐘

11：不允許RCC時(shí)鐘配置寄存器(RCC_CFGR)(只介紹常用的域)STM32F4xx框架分析STM32F40x時(shí)鐘系統(tǒng)分析01STM32F4系列芯片中，有4條時(shí)鐘源總線，分別為L(zhǎng)SI、LSE、HSI、HSE。從時(shí)鐘頻率來分可以分為高速時(shí)鐘總線和低速時(shí)鐘總線，在這4個(gè)時(shí)鐘總線中HIS、HSE是高速時(shí)鐘總線，LSI和LSE是低速時(shí)鐘總線。LSI:低速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為32kHz。主要供給獨(dú)立看門狗和自動(dòng)喚醒單元使用，精度不是非常高，沒有外部時(shí)鐘穩(wěn)定。LSE:低速外部時(shí)鐘，外接頻率為32.768kHz的石英晶體，這個(gè)時(shí)鐘源主要作為RTC的時(shí)鐘源使用，精度比較高，相對(duì)而言，比內(nèi)部低速時(shí)鐘穩(wěn)定。HSE:高速外部時(shí)鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時(shí)鐘源，芯片規(guī)定頻率范圍為4~26MHz都可以，從上面的系統(tǒng)框架圖可知也可以直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘或者PLL輸入。HSI:高速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為16MHz，根據(jù)框架圖可知，它可以直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘或者用作PLL輸入。時(shí)鐘源總線STM32F4xx框架分析STM32F40x時(shí)鐘系統(tǒng)分析01STM32F4系列芯片中，有4條時(shí)鐘源總線，分別為L(zhǎng)SI、LSE、HSI、HSE。從時(shí)鐘頻率來分可以分為高速時(shí)鐘總線和低速時(shí)鐘總線，在這4個(gè)時(shí)鐘總線中HIS、HSE是高速時(shí)鐘總線，LSI和LSE是低速時(shí)鐘總線。LSI:低速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為32kHz。主要供給獨(dú)立看門狗和自動(dòng)喚醒單元使用，精度不是非常高，沒有外部時(shí)鐘穩(wěn)定。LSE:低速外部時(shí)鐘，外接頻率為32.768kHz的石英晶體，這個(gè)時(shí)鐘源主要作為RTC的時(shí)鐘源使用，精度比較高，相對(duì)而言，比內(nèi)部低速時(shí)鐘穩(wěn)定。HSE:高速外部時(shí)鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時(shí)鐘源，芯片規(guī)定頻率范圍為4~26MHz都可以，從上面的系統(tǒng)框架圖可知也可以直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘或者PLL輸入。HSI:高速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為16MHz，根據(jù)框架圖可知，它可以直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘或者用作PLL輸入。時(shí)鐘源總線STM32F4xx框架分析代碼配置系統(tǒng)時(shí)鐘01STM32F4的時(shí)鐘配置代碼，并不需要用戶自己去從0開始寫，ST公司提供的啟動(dòng)代碼中就已經(jīng)寫好配置代碼，我們只需要提供前面分析出來的鎖相環(huán)的Q,M,N,P這幾個(gè)數(shù)值，填寫到代碼工程的宏定義即可。時(shí)鐘配置代碼在

startup_stm32f40_41xxx.s匯編文件中有調(diào)用SystemInit函數(shù)，該函數(shù)內(nèi)部就實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的配置STM32F4xx框架分析代碼配置系統(tǒng)時(shí)鐘01SystemInit函數(shù)配置了RCC->CR、RCC->CFGR、RCC->PLLCFGR等系統(tǒng)時(shí)鐘寄存器，最后調(diào)用SetSysClock函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各外設(shè)模塊的時(shí)鐘進(jìn)行配置。SystemInit函數(shù)voidSystemInit(void){…RCC->CR|=(uint32_t)0x00000001;RCC->CFGR=0x00000000;RCC->CR&=(uint32_t)0xFEF6FFFF;RCC->PLLCFGR=0x24003010;RCC->CR&=(uint32_t)0xFFFBFFFF;…SetSysClock();//對(duì)各外設(shè)模塊的時(shí)鐘進(jìn)行配置…}STM32F4xx框架分析代碼配置系統(tǒng)時(shí)鐘01SetSysClock函數(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)各外設(shè)模塊的時(shí)鐘進(jìn)行配置。SetSysClock函數(shù)st