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STM32都学什么 时间:2020-05-20      来源:原创

一、什么是STM32?

对于STM32,从字面意思上来理解,ST是意法半导体,M是Microelectronics的缩写,其中32表示的是32位,那么整合起来理解就是:STM32就是指的ST公司开发的32位微控制器。在如今的32位控制器中,STM32可以说是最闪耀光彩夺目的新星,所以也造就了STM32被现在的大多数工程师以及市场所青睐,对它是宠爱有加啊!

STM32系列基于专门要求高性能,低成本,低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M0,Cortex-M1,Cortex-M3,Cortex-M4,Cortex-M7等。其中Cortex-M0主打的是低功耗和混合信号的处理,M3主要用来替代ARM7,重点侧重能耗和性能的均衡,而M7则重点放在高性能控制运算领域。

二、接下来我们看一下Cortex-M0的结构框图

Cortex-M0 微处理器主要包括处理器内核、嵌套向量中断控制器(NVIC)、调试子系统、内部总线系统构成。Cortex-M0 微处理器通过精简的高性能总线(AHB-LITE)与外部进行通信。

三、Cortex-M0特性

(1)Thumb 指令集,高效、高代码密度;

(2)高性能,使用ARMv6-M的体系架构;

(3)中断数量可配置(1~32 个),4 级中断优先级,低中断切换时延,提供不可屏蔽中断(NMI)输入保障高可靠性系统;

(4)门电路少,低功耗,处理器可在休眠状态下掉电以降低功耗,还可被 WIC 唤醒;

(5)与 Cortex-M1 处理器兼容,向上兼容 Cortex-M3 和 Cortex-M4 处理器,可以很容易地升级到 Cortex-M3。Cortex-M3 和 Cortex-M4 移植到 Cortex-M0 也非常简单。

(6)支持多种嵌入式操作系统,也被多种开发组件支持,包括 MDK(ARM Keil 微控制器开发套件)、RVDS(ARM RealView 开发组件)、IAR C 编译器等。

四、Cortex-M0工作模式

Cortex-M0有两种工作模式和两种工作状态,分别如下:

(1)线程模式(Thread Mode):

芯片复位后,即进入线程模式,执行用户程序;

(2)处理模式(Handler Mode)。

当处理器发生了异常或者中断,则进入处理模式进行处理、处理完成后返回线程模式。

(3)Thumb状态:正常运行时处理器的状态

(4)调试状态:调试程序时处理器的状态

五、Cortex-M0寄存器组——通用寄存器

Cortex-M0 处理器内核有 13 个通用寄存器以及多个特殊寄存器,如图 所示。具体介绍如下:

(1)R0-R12:通用寄存器。其中 R0-R7 为低端寄存器,可作为 16 位或 32 位指令操作数,R8-R12 为高端寄存器,只能用作 32 位操作数

(2)R13:堆栈指针 SP,Cortex-M0 在不同物理位置上存在两个栈指针,主栈指针 MSP,进程栈指针 PSP。在处理模式下,只能使用主堆栈,在线程模式下,可以使用主堆栈也可以使用进程堆栈,这主要是由 CONTROL 寄存器控制完成。系统上电的默认栈指针是MSP

(3)R14:连接寄存器(LR),用于存储子程序或者函数调用的返回地址

(4)R15:程序计数器(PC),存储下一条将要执行的指令的地址。

六、Cortex-M0异常和中断

Cortex-M0 处理器最多支持 32 个外部中断(通常称为 IRQ)和一个不可屏蔽中断(NMI),

另外 Cortex-M0 还支持许多系统异常(Reset、HardFault、SVCall、PendSV、SysTick),它们主要用于操作系统和错误处理,参见下表

七、Cortex-M0指令集

ARM处理器支持两种指令集:ARM 和 Thumb。

EPSR寄存器的T标志位负责指令集的切换,Cortex-M0只支持Thumb指令。

ARM指令集

32位精简指令集;

指令长度固定;

降低编码数量产生的耗费,减轻解码和流水线的负担;

Thumb指令集

Thumb指令集是ARM指令集的一个子集;

指令宽度16位;

与32位指令集相比,大大节省了系统的存储空间;

Thumb指令集不完整,所以必须配合ARM指令集一同使用。

注:Thumb 与 ARM 相比,代码体积小了 30%,但性能也低了 20%。2003 年,ARM 公司引入了 Thumb-2 技术,具备了一些 32 位的 Thumb 指令,使得原来很多只有 ARM 指令能够完成的功能,用 Thumb 指令也可以完成了。Cortex-M0 基于的 ARMv6-M 体系结构,该体系结构的处理器只是用了16位Thumb指令和部分32位Thumb指令

八、STM32的应用

九、STM32产品命名规范

十、总结

通过本篇幅的整理的有关的在学习STM32之前我们应该先去做的一些预备工作,从Cortex-M0先入手,去一步步的深入到最终的STM32学习旅途中去,希望可以通过本篇的分享与学习,可以从根本上解决大家对于STM32要学习什么能够有一个清晰的认知。

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