STM32内部是怎么工作的

1 从孩子他妈说起

  现在的电子信息系统绝大部分都是智能电子信息系统，所谓智能，是指系统的硬件设计当中，有CPU（central processing unit），以CPU为核心设计控制器，控制系统的运行。

  同时，对于电子信息系统而言，其需要感知外部物理环境。

  可以“感知外部环境”的装备，名曰：传感器，即sensor。

  让我们学究一点，朋友们，去查查sensor的定义：

  光照强度、温度、压力、速度、角速度，等等，都属于物理量，

  传感器就是这个“系统”的眼睛，

  “系统”的大脑是计算机，大脑的核心是“CPU”，也就也是中央处理单元。

  然而，对于CPU而言，它只能识别高低电平，我们将低电平记作0，高电平记作1。

  因此，传感器需要将物理量转换为电量：

  但是，传感器输出的电量通常是毫伏（mV）级的，我们需要将其通过放大器放大到伏特（V）级。之后，我们要将放大后的信号，经过一定的滤波电路进行滤波。这个滤波电路可以是有源滤波，可以是无源滤波，这些都是模拟电子电路的知识点，同学们可以去自行复习。
  我们将放大和滤波电路，称之为 “前端调理电路”。

注意：上图中，我们在调理电路的输出端，加了测试点，这里的意思是，在画PCB印制电路板时，在调理电路的输出端，要留出一定的空间，方便测试，也就是能够放下示波器的夹子。

  由于调理电路出来的是模拟连续信号，而CPU只能处理数字信号，因此，需要设计一个模块，将模拟信号转换为数字信号，也就是 Conversion of analog signals to digital signals，我们可以简记为AD转换。A就是analog，D就是digital。
  AD转换模块，有两个重要指标：转换时间、转换精度。要根据设计需要进行选择合适AD转换模块。
  AD转换模块输出的数字量，可以送到CPU，如下：

  根据实际需要，前端调理电路和AD转换电路，必须要受CPU的控制，CPU要告诉AD转换电路什么时候开始转换数据，同时要调整前端调理电路的放大倍数等关键参数。
  因此，框架图进一步晚上如下：

  AD转换电路，将数据输送给CPU后，CPU经过处理，输出的控制信号也是数字信号，因此需要将数字信号转换为模拟连续信号，即 Convert digital signals into analog continuous signals，记作，DA转换电路。

  DA转换电路输出的信号，还要再进行放大，放大后的信号，还要滤波，这个部分，我们称之为后端调理电路。

  大部分时候，CPU输出的数据，要显示出来，如下：

  上图，就是电子信息系统的基本原理。

2 早期计算机的组成

2.1 五大元件

  那CPU里面是什么呢？
  要把这件事说清楚，还是从电子元器件讲起……

（1）第一个出场的是电容元件

  时间可以追溯到1745年，清乾隆十年，英国 or 德国，说法不一，具体可以看看这个文章，谁发明了电容

（2）第二个出场的是二极管

  谁发明的？同学们去看这篇文章，WHO INVENTED THE DIODE 谁发明了二极管。大家记住，时间+地点即可，时间：1873年，英国，那一年是 清朝 同治十二年。到今天大约是150年。

（3）第三个出场的是电阻元件

  1885年英国C.布雷德利发明模压碳质实芯电阻器;

（4）第四个出场的是电感

  术语“电感”是1886年由奥利弗·赫维赛德命名[1]。通常自感是以字母“L”标记，以纪念物理学家海因里希·冷次[2][3]。互感是以字母“M”标记，是其英文（Mutual Inductance）的第一个字母。采用国际单位制，电感的单位是亨利（Henry），标记为“H”，以纪念科学家约瑟·亨利。与其他物理量的关系：一亨利等同一韦伯除以一安培（1 H = 1 Wb/A）。

（5）第五个出场的是三极管

  1906年，美国，李·德富雷斯特。三极管简介，发明了第一个电子放大器。到了20世纪60年代，MOS诞生了，详情见MOS的历史。

2.2 早期的计算机组成

  朋友们，想象一下，时空穿越，我们回到了上世纪中叶。我们手里的东西就是上面说的电子元器件，现在让你来制造一个计算机，或者电脑，你会怎么办？
  首先，这个“电脑”能思维，具体来说，就是运算。预算包括什么呢？加减乘除算数运算，也就是 arithmetic operation。还要会什么呢？与、或、非、异或等逻辑运算，也就是 Logical operation。因此，我们首先要设计既能算数运算，又能逻辑运算的算术逻辑单元 arithmetic Logical Unit, ALU。（话说，1945年数学家冯诺伊曼在一篇介绍被称为EDVAC的一种新型电脑的基础构成的报告中提出ALU的概念。）
  如何设计ALU，这基本是数电的知识。

  同学们，其实，ALU的作用就是一个算盘，那么问题来了，算盘听谁指挥呢？ –控制器

我们需要再设计一部分控制ALU的电路，这部分电路就叫控制器。

  由控制器去控制ALU何时去运算，以及如何运算。
  自然，我们就会想到，ALU对哪些数据做运算呢？或者说，运算的数据从哪来呢？
  需要运算的数据在一个地方存着，这个地方就叫存储器。 由控制器，控制存储器，将数据输送到ALU。

  ALU运算后的数据，也可以存在存储器，所以：

  同时，也有可能，ALU要处理 的数据来自由外部，由外部的输入设备输送数据给ALU，同时，输入设备也可以将数据传送到存储器。

  输入是input，输出是output，我们将输入输出设备统一称为I/O设备。也就是说对于输入设备，称之为 I/O设备，对于输出设备，也称之为 I/O设备，而不是再去说 I 设备或 O 设备。
  让我们再加上输出设备到框架图，不过多解释了。

  好了，到这里，计算机早期的基本架构已经构建完成了。五大部分：ALU、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
  在之初，要设计这样的计算机，是很麻烦的。有的部件用电子管设计，有的用晶体管设计，而对于存储器，需要自己去绕磁芯。

经过这样设计的计算机，体积非常庞大的。

2.3 走入集成电路时期

  到了60年代末70年代初，半导体技术噗噗噗地发展，这时候，半导体公司开始将计算机中的两个核心部件：ALU和控制器，集成到 silicon chip 中去，

也就是所谓的“芯片”，芯片中的控制器就是中央指挥机关，是大脑中的大脑。

因此，故弄玄虚的半导体公司将芯片称之为中央处理器， center processing unit，即CPU，问世了！！！

CPU芯片的体积非常小，因此也称为“微处理器”。


  这里多说一句，计算机各部分之间交互信息是通过导线，而且不是一根导线，而是由一组导线，这一组一组的导线，我们就叫它bus，翻译为总线。

还没仔细梳理，有点乱大家看个热闹，会继续梳理出完。。。。。。。。。。。。晚安