零基础STM32单片机编程入门(一)初识STM32单片机

一.概要

单片机（MCU）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU内核、随机存储器SRAM、存储器FLASH、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。

STM32是ST公司基于ARM Cortex-M3内核开发的32位微控制器。
我们常用的STM32F103C8T6就是其中的一款单片机。

STM32F103C8T6单片机主要特性
内核：ARM Cortex-M3
主频：72MHz
RAM：20k（SRAM）
ROM：64k（Flash）
供电：2.0~3.6V（标准3.3V）

芯片实物图如下：

芯片引脚定义如下：

二.单片机型号命名规则

根据命名规则，STM32F103C8T6就是基础型的，48脚，64K闪存，LQFP贴片封装，-40~85度的工业级的单片机。

三.STM32F103系统架构

下图左上角为内核（ARM Cortex-M3），I-Code和D-Code主要连接Flash闪存。

Cortex‐M3内核：
是一个 32 位处理器内核。内部的数据总线是 32 位的，寄存器是 32 位的，存储器接
口也是 32 位的。Cortex‐M3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖。这样一来数据访问不再占用指令总线，从而提升了性能。

FLASH闪存：
我们编写好的程序经过Keil5编译之后都是一条条指令，存放在FLASH中。内核（ARM Cortex-M3）通过I-Code总线来取里边的指令，所以FLASH主要是用来存程序，但也开放一部分空间可以存数据。

SRAM存储器：存放程序运行时的变量数据。

I-Code指令总线：
内核（ARM Cortex-M3）要从FLASH中读取指令来执行程序就必须通过ICode总线，它几乎每时每刻都需要被使用，它是专门用来取指的，所以叫它指令总线。

D-Code数据总线：
我们在写程序的时候，数据有常量也有变量，常量就是固定不变的，用C语言中的const关键字修饰，是放在FLASH，变量是可变的，是放在SRAM，所以内核（ARM Cortex-M3）可以通过D-code总线访问FLASH和SRAM读取数据，所以叫它数据总线。

APB2,APB1系统总线：
用于挂载外设（GPIO、USART、I2C、SPI等这些外设）（APB2一般和AHB同频率最高可以到72MHz，APB1最高只能到36MHz）。

System总线主要是用来访问外设寄存器，我们通常说的寄存器编程，即读写寄存器都是通过System总线来完成的。

DMA总线：可以用来传输数据，这个数据可以是某个外设的数据寄存器，也可以是SRAM或者FLASH中的数据。

FSMC跟SDIO在STM32F103C8T6中是没有的，会在STM32F103ZET6等引脚多的单片机中。

四.STM32F103C8T6单片机启动流程

通过单片机BOOT0引脚与BOOT1引脚的电平高低组合，配置单片机启动模式

我们一般都用下拉电阻配置BOOT0引脚为低电平，单片机的SWD下载口用下载器下载完代码，程序就能直接运行，这是最常用的启动模式。

STM32F103C8T6单片机从FLASH的启动流程：
当芯片上电后采样到 BOOT0 引脚为低电平时，0x00000000 和 0x00000004 地址被映射到内部 FLASH 的首地址 0x08000000 和 0x0800 0004。因此，内核离开复位状态后，读取内部 FLASH 的 0x08000000 地址空间存储的内容，赋值给栈指针 MSP，作为栈顶地址，再读取内部 FLASH 的 0x08000004 地址空间存储的内容，赋值给程序指针 PC，作为将要执行的第一条指令所在的地址。完成这两个操作后，内核就可以开始从 PC 指向的地址中读取指令执行了，0x0800 0004是中断向量表的起始地址，这就是复位程序的入口地址，接着跳转到复位程序入口处，初始向量表，然后设置时钟，设置堆栈，最后跳转到main函数，即进入用户程序。

五.STM32F103C8T6单片机主要外设资源

STM32F103C8T6单片机集成了丰富的外设，比如GPIO,定时器，SPI，USART，CAN，USB，ADC等外设，这些丰富的外设能驱动很多各种接口的传感器，很多时候编程的工作也是对这些外设进行驱动编程。

六.编程过程中芯片数据手册的作用

在编程的过程中，会经常查看一些资料，比如芯片数据手册会经常用到，作用比较大，主要需要查看哪几点，下面做个简单介绍：

1.单片机外设资源情况

编程的时候会了解是否存在这个外设，外设数量是否正确，FLASH的大小，RAM的大小，空间是否会超，需要查看确认。

2.STM32单片机内部框图

需要知道某个外设是挂在哪个总线下面，最高主频多少，是否存在这个外设等数据，需要查看这个单片机框图。

3.STM32单片机管脚图

在代码的调试过程中，需要确认硬件是否连接正确，需要知道单片机相应引脚的定义。

4.STM32单片机每个管脚可配功能

在写代码过程中，需要知道这个引脚的基本功能，是否5V容忍，可以配置成啥外设，是否需要重映射等功能，需要查看这表格。

5.单片机功耗数据

在低功耗的项目中，需要知道配置成哪个低功耗模式，哪种主频功耗能符合功耗要求，需要查看这表格。

6.FALSH编程时间，擦写次数

在FLASH的存储操作中，需要知道编程时间，保证数据能正确写入，需要知道擦写次数，保证芯片不会因为擦写过多而损坏。

7.I/O高低电平电压表格

在I/O读取操作时，有些电压采集到的不是高电平或者低电平，需要查这表格确认读到的电压符合单片机读到的高低电平电压要求。

8.外设接口最大速度

还有一些外设的最大速度，比如SPI,USART口的最快速度也都能在芯片手册中找到

七.STM32F103C8T6单片机应用场景

工业自动化：STM32F103C8T6具有丰富的外设接口，如USART、SPI、I2C等，可以方便地与各种传感器和执行器进行通信和控制。在工业自动化领域，它可以用于实现各种控制逻辑、数据采集和通信等功能。

智能家居：STM32F103C8T6具有低功耗、高性能的优点，可以作为智能家居系统的主控制器。通过与传感器、执行器等设备进行通信和控制，可以实现智能照明、智能安防、智能环境监测等功能。

智能交通：STM32F103C8T6可以用于智能交通系统的控制和管理。例如，它可以用于控制交通信号灯、监控道路状况、检测车辆违章等，提高交通效率和安全性。

医疗电子：STM32F103C8T6具有高精度、低功耗的特点，可以用于医疗电子设备的控制和监测。例如，它可以用于实现医疗设备的自动化控制、数据采集和传输等功能。

消费电子：STM32F103C8T6也可以用于消费电子产品的设计和开发。例如，它可以用于实现智能手表、智能音箱、智能玩具等产品的控制逻辑和数据处理等功能。

八.总结

在了解STM32单片机大概的内部信息和特性之后，基于STM32F103C8T6的小系统板，配合STLINK下载调试器，在STM32CubeMX软件和Keil 5软件的加持下就可以进行编程操作了。