文章目录

STM32介绍
- STM32命名
- armV7的三个系列
- STM32F103
- - STM32F103资源
  - STM32F103总线架构
  - STM32F103引脚
- STM32F407
- - 芯片
  - STM32F407资源
  - F407总线架构
  - STM32F407系统框图
- STM32F407地址分配
STM32名词解释
英文缩写
- 端口
- 寄存器相关
- 调试相关
- 系统类
- 总线
- 杂类
- 词汇/词组
STM32开发
- 固件库概念
- 容量
- STM32启动模式
STM32软件
- MDK介绍
- MDK安装
- 生成HEX文件
- 支持包安装
- 添加宏
- 添加头文件路径
- 库函数选择外设
- 编译输出
- 编译成功
- flymcu使用
- XCOM
程序下载电路
STM32调试
- JLink
- JTAG/SWD
- SWD与JTAG的端口映射
- 默认的五个口不能作为IO口输出
- JTAG/SWD硬件
- 设置禁止JTAG
- JLink配置
Debug介绍
- 复位
- 执行到断点处
- 挂起
- 执行进去
- 执行过去
- 执行出去
- 执行到光标处
- 汇编窗口
- 观看变量/堆栈窗口
- 串口打印窗口
- 内存查看窗口
- 性能分析窗口
- 逻辑分析窗口

STM32介绍

STM32命名

armV7的三个系列

A：针对操作系统
R：针对实时系统
M：针对微控制器

STM32F103

STM32F103资源

64KB SRAM
512KB FLASH
2 个基本定时器、4 个通用定时器、2 个高级定时器
2 个 DMA 控制器（共 12 个通道）
3 个 SPI
2 个 IIC
5 个串口
1 个 USB
1 个 CAN
3 个 12 位 ADC、1 个 12 位 DAC
1 个 SDIO 接口、1 个 FSMC 接口
112 个通用 IO 口
84个中断，16个可编程优先级，任意脚中断
带有外部总线（FSMC）可以用来外扩 SRAM 和连接 LCD 等

STM32F103总线架构

四个驱动单元是：

内核 DCode 总线;
- 该总线将 M3 内核的 DCode 总线与闪存存储器的数据接口相连接，常量加载和调试访问在该总线上面完成。
系统总线;
- 系统总线：该总线连接 M3 内核的系统总线到总线矩阵，总线矩阵协调内核和 DMA 间访
通用 DMA1;
通用 DMA2;
- DMA总线将 DMA 的 AHB 主控接口与总线矩阵相连，总线矩阵协调 CPU 的DCode 和 DMA 到 SRAM,闪存和外设的访问。

四被动单元是：

AHB 到 APB 的桥：连接所有的 APB 设备；
- AHB/APB 桥:这两个桥在 AHB 和 2 个 APB 总线间提供同步连接，APB1 操作速度限于36MHz,APB2 操作速度全速。
内部 FlASH 闪存；
内部 SRAM；
FSMC;

总线矩阵

总线矩阵协调内核系统总线和 DMA 主控总线之间的访问仲裁，仲裁利用轮换算法。

ICode总线

该总线将 M3 内核指令总线和闪存指令接口相连，指令的预取在该总线上面完成。

STM32F103引脚

STM32F407

芯片

STM32F407资源

内核
- 32位高性能ARM Cortex-M4处理器
- 时钟：高达168MHz，实际还可以超频一点点
  - stm32f407的主频通过PLL倍频后能够达到168MHz，而且芯片内置一个16MHz的晶振和一个32KHz的晶振，可以满足不同功耗的需求。
- 支持FPU（浮点运算）和DSP指令
144引脚 114个IO口
存储器容量： 1024K FLASH， 192K SRAM
4~26M的外部高速晶振
内部16MHz的高速RC振荡器
外部低速32.768K的晶振，主要做RTC时钟源
3个12位精度AD[多达24个外部测试通道]
2个12位DA
16个DMA通道，带FIFO和突发支持
定时器多达17个
- 10个通用定时器（TIM2和TIM5是32位）
- 2个基本定时器
- 2个高级定时器
- 1个系统定时器
- 2个看门狗定时器-
个I2C接口
6个串口
3个SPI接口
2个CAN2.0
2个USB OTG
1个SDIO

F407总线架构

主系统由 32 位多层 AHB 总线矩阵构成。
总线矩阵用于主控总线之间的访问仲裁管理。
仲裁采取循环调度算法。
总线矩阵可实现以下部分互联：
八条主控总线是：
- Cortex-M4 内核 I 总线, D 总线和 S 总线;
- DMA1 存储器总线, DMA2 存储器总线;
- DMA2 外设总线;
- 以太网 DMA 总线;
- USB OTG HS DMA 总线;
  七条被控总线：
- 内部 FLASH ICode 总线;
- 内部 FLASH DCode 总线;
- 主要内部 SRAM1(112KB)
- 辅助内部 SRAM2(16KB);
- 辅助内部 SRAM3(64KB) (仅适用 STM32F42xx 和 STM32F43xx 系列器件);
- AHB1 外设和 AHB2 外设;
- FSMC

STM32F407系统框图

STM32F407地址分配

0x0800 0000开始的flash，从0x2000 0000开始的sram这两部分，其中flash是我们代码烧录的地方，sram是我们程序执行的内存地址。

STM32名词解释

英文缩写

ARM：Advanced RISC MachineAAPCS：ARM Architecture Process call standard ARM体系结构过程调用标准RISC： Reduced Instruction Set Computer 精简指令集计算机RTOS：Real Time Operating System 实时操作系统DMA：Direct Memory Access 存储器直接访问EXTI: External Interrupts 外部中断FSMC: Flexible static memory controller 可变静态存储控制器FPB：flash patch and breakpoint FLASH 转换及断电单元HSE：Hign speed external 高速内部时钟HSI: High speed internal 高速外部时钟LSE: Low Speed external 低速外部时钟LSI: Low Speed Internal 低速内部时钟LSU: load store unit 存取单元PFU: prefetch unit 预取单元ISR：Interrupt Service Routines 中断服务程序NMI: Nonmaskable Interrupt 不可屏蔽中断NVIC: Nested Vectored Interrupt ControllerMCU:Microcontroller Unit 微控制单元又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。MPU: Memory Protection UnitMIPS:million instructions per second 每秒能执行的百万条指令的条数RCC：Reset and clock control 复位和时钟控制RTC: Real-Time Clock 实时时钟IWDG: independent watchdogWWDG：Window watchdogTIM：timer 定时器

端口

AFIO：alternate function IO 复用IO端口GPIO：general purpose input/output 通用IO端口IOP（A-G）:IO port A - IO port G (例如：IOPA:IO port A)CAN：Controller area networkFLITF：The Flash memory interface 闪存存储器接口I2C： Inter-integrated circuit 内置集成电路IIS： integrate interface of sound 集成音频接口JTAG：joint test action group 联合测试行动小组SPI：Serial Peripheral InterfaceSDIO: SD I/OUART: Universal Synchr./Asynch. Receiver TransmitterUSB: Universal Serial Bus

寄存器相关

CPSP： Current Program Status Register 当前程序状态寄存器SPSP： saved program status register 程序状态备份寄存器CSR：clock control/status register 时钟控制状态寄存器LR： link register 链接寄存器SP： stack pointer 堆栈指针MSP: main stack pointer 主堆栈指针PSP：process stack pointer 进程堆栈指针PC： program counter 程序计数器

调试相关

ICE：in circuit emulator 在线仿真ICE Breaker 嵌入式在线仿真单元DBG：debug 调试IDE：integrated development environment 集成开发环境DWT: data watchpoint and trace 数据观测与跟踪单元ITM: instrumentation trace macrocell 测量跟踪单元ETM： embedded trace macrocell 嵌入式追踪宏单元TPIU：trace port interface unit 跟踪端口接口单元TAP： test access port 测试访问端口DAP: debug access prot 调试访问端口TP: trace port 跟踪端口DP：debug port 调试端口SWJ-DP: serial wire JTAG debug port 串行-JTAG 调试接口SW-DP: serial wire debug port 串行 调试接口JTAG-DP：JTAG debug port JTAG 调试接口

系统类

IRQ： interrupt request 中断请求FIQ： fast interrupt request 快速中断请求SW：software 软件SWI： software interrupt 软中断RO:read only 只读（部分）RW:read write 读写（部分）ZI:zero initial 零初始化（部分）BSS：Block Started by Symbol 以符号开始的块（未初始化数据段）

总线

Bus Matrix 总线矩阵Bus Splitter 总线分割AHB：advanced High-preformance Bus 高级高性能总线 AHB用于高性能、高时钟频率的系统结构，典型的应用如ARM核与系统内部的高速RAM、NAND FLASH、DMA、Bridge的连接。APB:advanced peripheral bus 外围总线 APB用于连接外部设备，对性能要求不高，而考虑低功耗问题。APB1: low speed APB 低速外围总线APB2: high speed APB 高速外围总线ASB ：Advanced System Bus 系统总线 ASB是AHB的一种替代方案。PPB： Private Peripheral Bus 专用外设总线

杂类

ALU：Arithmetic Logical Unit 算术逻辑单元CLZ： count leading zero 前导零计数（指令）SIMD： single instruction stream multiple data stream 单指令流，多数据流VFP： vector floating point 矢量浮点运算

词汇/词组

Big Endian 大段存储模式Little Endian 小段存储模式context switch 任务切换（上下文切换）（CPU寄存器内容的切换）task switch 任务切换literal pool 数据缓冲池

STM32开发

固件库概念

FWlib叫固件库，FW的单词是Firmware.即固件的意思。STM32的固件库包含C文件和H文件，主要用于存放STM32的一些寄存器的定义及一些底层驱动函数

容量

对于 103 系列，主要是用其中 3 个启动文件
• startup_stm32f10x_ld.s：适用于小容量产品，小容量：FLASH≤32K
• startup_stm32f10x_md.s ：适用于中等容量产品，中容量：64K≤FLASH≤128K
• startup_stm32f10x_hd.s：适用于大容量产品，大容量：256K≤FLASH

STM32启动模式

B0 B1 启动模式
0 X 主闪存存储器
1 0 系统存储器
1 1 内置SRAM

STM32软件

MDK介绍

• MDK是keil公司开发的，为基于Cortex、arm7、arm9等处理器设备提供的一个完整开发环境。
• MDK(Microcontroller Development Kit，字面的意思就是“微控制器开发套装”)。

MDK安装

o 在软件资料，1，软件，MDK5
o 无脑安装
• MDK5破解
o File license Mangement 复制CID
o 在keygen破解软件中运行CID 得到秘钥，记得选择32
o 用管理员身份打开MDK5，再次进入license Management 的New ID Code粘贴

生成HEX文件

点击魔术棒，进入配置菜单，选择 Output。然后勾上下三个选项。其中 Create HEX file 是编译生成 hex 文件，Browser Information 是可以查看变量和函数定义。

支持包安装

包的下载地址是www.keil.com/dd2/pack 点击Install将会来此下载

可以下载软件，Keil.STM32F1xx_DFP.1.0.5.pack
双击安装

添加宏

因为 3.5 版本的库函数在配置和选择外设的时候通过宏定义来选择的，所以我们需要配置一个全局的宏定义变量。

c/c++界面，然后填写“STM32F10X_HD,USE_STDPERIPH_DRIVER”到 Define 输入框里面
如果你用的是中容量那么STM32F10X_HD 修改为 STM32F10X_MD，小容量修改为 STM32F10X_LD. 然后点击 OK。

添加头文件路径

对于任何一个工程，我们都需要把工程中引用到的所有头文件的路径都包含到进来。
点击魔术棒，出来一个菜单，然后点击 c/c++选项.然后点击Include Paths 右边的按钮。
弹出一个添加 path 的对话框，然后我们将图上面的 3 个目录添加进去。
记住，keil 只会在一级目录查找，所以如果你的目录下面还有子目录，记得 path一定要定位到最后一级子目录。然后点击 OK.

库函数选择外设

3.5 版本的库函数在配置和选择外设的时候通过宏定义来选择的，所以我们需要配置一个全局的宏定义变量。
c/c++界面，然后填写“STM32F10X_HD,USE_STDPERIPH_DRIVER”到 Define 输入框里面

如果你用的是中容量那么STM32F10X_HD 修改为 STM32F10X_MD，小容量修改为 STM32F10X_LD. 然后点击 OK。

编译输出

编译工程，在编译之前我们首先要选择编译中间文件编译后存放目录。
方法是点击魔术棒，然后选择“Output”选项下面的“Select folder for objects…”,然后选择目录为我们上面新建的 OBJ 目录。
这里大家注意，如果我们不设置 Output 路径，那么默认的编译中间文件存放目录就是 MDK 自动生成的 Objects 目录和 Listings 目录

第二个图标是全部重新编译按钮（工程大的时候，编译耗时较久，建议少用）

编译成功

从编译信息可以看出，我们的代码占用 FLASH 大小为：
1892 字节（1556+336），所用的 SRAM 大小为：1864 个字节（32+1832）。
Code：表示程序所占用 FLASH 的大小（FLASH）。
RO-data：即 Read Only-data，表示程序定义的常量，如 const 类型（FLASH）。
RW-data：即 Read Write-data，表示已被初始化的全局变量（SRAM）
ZI-data：即 Zero Init-data，表示未被初始化的全局变量(SRAM)

flymcu使用

串口下载软件

flymcu，该软件是mcuisp的升级版本（flymcu新增对STM32F4的支持），由ALIENTEK提供部分赞助，mcuisp 作者开发，该软件可以在 www.mcuisp.com 免费下载
特别提醒：不要选择使用 RamIsp，否则，可能没法正常下载。
DTR 的低电平复位，RTS 高电平进 BootLoader
- 选中这个选择项选，flymcu就会通过 DTR 和 RTS 信号来控制板载的一键下载功能电路，以实现一键下载功能。这个是必要的选项（在 BOOT0 接 GND 的条件下）。

第 1 个圈，圈出了 flymcu 对一键下载电路的控制过程，其实就是控制 DTR和 RTS 电平的变化，控制 BOOT0 和 RESET，从而实现自动下载。

XCOM

串口调试助手，直接打开，设置串口即可(程序中要通过对应的usart发送内容)

程序下载电路

USB 转串口，CH340G，是国内芯片公司南京沁恒的产品，稳定性经测试还不错，所以还是多支持下国产。

首先，mcuisp 控制 DTR 输出低电平，则 DTR_N 输出高，
然后 RTS 置高，则 RTS_N 输出低，这样 Q4 导通了，BOOT0 被拉高，即实现设置 BOOT0 为 1
同时 Q3 也会导通，STM32F4 的复位脚被拉低，实现复位。
然后，延时 100ms 后，mcuisp 控制DTR为高电平，则DTR_N输出低电平，RTS维持高电平，则RTS_N继续为低电平
此时STM32F4的复位引脚，由于 Q3 不再导通，变为高电平，STM32F4 结束复位
但是 BOOT0 还是维持为1，从而进入 ISP 模式，接着 mcuisp 就可以开始连接 STM32F4，下载代码了，从而实现一键下载。

STM32调试

JLink

JTAG与SWD是个接口，JLink指的是仿真器
串口只能下载代码，并不能实时跟踪调试，而利用调试工具，比如 ST-LINK，JLINK 和ULINK 等就可以实时跟踪程序，从而找到你程序中的 bug，使你的开发事半功倍。

JTAG/SWD

调试原理

串行接口，就是SWD，通信数据线两根
JTAG，通信数据线五根，所以用SWD多

使用SWD的话，只需要SWDIO与SWCLK两个引脚。
使用JTAG的话，五个引脚都要用到。

SWD与JTAG的端口映射

默认的五个口不能作为IO口输出

认这五个引脚复位了之后都是用来仿真的，是不能正常使用的，只有禁止了相应的端口，才能释放IO引脚

JTAG/SWD硬件

STM32 的 SWD 接口与 JTAG 是共用的，只要接上 JTAG，你就可以使用 SWD模式了（其实并不需要 JTAG 这么多线），当然，你的调试器必须支持 SWD 模式，JLINK V7/V8、ULINK2 和 ST LINK 等都支持 SWD 调试。

设置禁止JTAG

（在文件stm32f10x_gpio.c中）：调用该函数，有三个选项。407没有复用概念。

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState)

JLink配置

魔法棒-Debug-JLInk

上图中我们还勾选了 Run to main()，该选项选中后，只要点击仿真就会直接运行到 main 函数，如果没选择这个选项，则会先执行 startup_stm32f10x_hd.s 文件的 Reset_Handler，再跳到main 函数

setting JLink

选择Jlink的时候一般选择10M，JTAG5M就可以了

在 Utilities 选项卡里面设置下载时的目标编程器

进入 FLASH 算法设置Flash DownLoad，在setting的右边两个按钮

设置完之后，点击 OK，然后再点击 OK，回到 IDE 界面，编译一下工程。接下来我们就可以通过 J-LINK 下载代码和调试代码。
只需要点击 LOAD 按钮就可以进行程序下载。

Debug介绍

复位

其功能等同于硬件上按复位按钮。相当于实现了一次硬复位。按下该按钮之后，代码会重新从头开始执行。

执行到断点处

该按钮用来快速执行到断点处，有时候你并不需要观看每步是怎么执行的，而是想快速的执行到程序的某个地方看结果，这个按钮就可以实现这样的功能，前提是你在查看的地方设置了断点。

挂起

此按钮在程序一直执行的时候会变为有效，通过按该按钮，就可以使程序停止下来，进入到单步调试状态。

执行进去

该按钮用来实现执行到某个函数里面去的功能，在没有函数的情况下，是等同于执行过去按钮的。

执行过去

在碰到有函数的地方，通过该按钮就可以单步执行过这个函数，而不进入这个函数单步执行。

执行出去

该按钮是在进入了函数单步调试的时候，有时候你可能不必再执行该函数的剩余部分了，通过该按钮就直接一步执行完函数余下的部分，并跳出函数，回到函数被调用的位置。

执行到光标处

该按钮可以迅速的使程序运行到光标处，其实是挺像执行到断点处按钮功能，但是两者是有区别的，断点可以有多个，但是光标所在处只有一个。

汇编窗口

通过该按钮，就可以查看汇编代码，这对分析程序很有用。

观看变量/堆栈窗口

该按钮按下，会弹出一个显示变量的窗口，在里面可以查看各种你想要看的变量值，也是很常用的一个调试窗口。

串口打印窗口

该按钮按下，会弹出一个类似串口调试助手界面的窗口，用来显示从串口打印出来的内容。

内存查看窗口

该按钮按下，会弹出一个内存查看窗口，可以在里面输入你要查看的内存地址，然后观察这一片内存的变化情况。是很常用的一个调试窗口

性能分析窗口

按下该按钮，会弹出一个观看各个函数执行时间和所占百分比的窗口，用来分析函数的性能是比较有用的。

逻辑分析窗口

按下该按钮会弹出一个逻辑分析窗口，通过 SETUP 按钮新建一些 IO 口，就可以观察这些 IO 口的电平变化情况，以多种形式显示出来，比较直观。
点击 Setup，新建两个信号 PORTB.5 和 PORTE.5

Display Type 选择 bit

注意 Gird 要调节到 0.2s 左右比较合适，可以通过 Zoom 里面的 In 按钮来放大波形，通过 Out 按钮来缩小波形，或者按 All 显示全部波形。

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