梳理STM32芯片的内部架构

发表于： 2023-10-22 分类于： SOC

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STM32芯片主要由内核和片上外设组成，STM32F103采用的是Cortex-M3内核，内核由 ARM 公司设计。STM32的芯片生产厂商ST，负责在内核之外设计部件并生产整个芯片。这些内核之外的部件被称为核外外设或片上外设，如 GPIO、USART（串口）、I2C、SPI 等。

芯片内部架构示意图

芯片内核与外设之间通过各种总线连接，其中驱动单元有 4 个，被动单元也有 4 个，具体如上图所示。可以把驱动单元理解成是内核部分，被动单元都理解成外设。

ICode总线是专门用来取指令的，其中的I表示Instruction（指令），指令的意思。写好的程序编译之后都是一条条指令，存放在 FLASH中，内核通过ICode总线读取这些指令来执行程序。

DCode这条总线是用来取数的，其中的D表示Data（数据）。在写程序的时候，数据有常量和变量两种。常量就是固定不变的，用C语言中的const关键字修饰，放到内部FLASH当中。变量是可变的，不管是全局变量还是局部变量都放在内部的SRAM。

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

DMA总线也主要是用来传输数据，这个数据可以是在某个外设的数据寄存器，可以在SRAM，可以在内部FLASH。

因为数据可以被Dcode总线，也可以被DMA总线访问，为了避免访问冲突，在取数的时候需要经过一个总线矩阵来仲裁，决定哪个总线在取数。

内部的闪存存储器即FLASH，编写好的程序就放在这个地方。内核通过ICode总线来取里面的指令。

内部的SRAM，是通常所说的内存，程序中的变量、堆栈等的开销都是基于内部SRAM，内核通过DCode总线来访问它。

FSMC的英文全称是Flexible static memory controller（灵活的静态的存储器控制器）。通过FSMC可以扩展内存，如外部的SRAM、NAND-FLASH和NORFLASH。但FSMC只能扩展静态的内存，不能是动态的内存，比如就不能用来扩展SDRAM。

从AHB总线延伸出来的两条APB2和APB1总线是最常见的总线，GPIO、串口、I2C、SPI 这些外设就挂载在这两条总线上。这个是学习STM32的重点，要学会对这些外设编程，去驱动外部的各种设备。