STM32简介

STM32，这个名字在单片机领域可是响当当的，就像单片机界的“明星”。它是由意法半导体公司（STMicroelectronics）推出的，基于ARM Cortex-M系列内核的一系列高性能、低功耗的微控制器。

一、STM32的“家族背景”

首先，咱们得说说STM32的“家族背景”。STM32家族非常庞大，从STM32F1到STM32F7，再到STM32L、STM32H等系列，简直就是一个大家庭。每个系列都有其独特的特点和应用场景，就像家里的每个成员都有各自的性格和才华。

STM32F1系列是STM32家族的“老大”，它是基于Cortex-M3内核的，凭借其高性能和丰富的外设接口，在各种应用中都有出色的表现。而STM32F4和STM32F7系列则更加先进，它们采用了更强大的Cortex-M4和Cortex-M7内核，性能更上一层楼。

除了这些高性能系列，STM32还有低功耗系列，比如STM32L系列。这个系列的单片机在保持低功耗的同时，性能也相当不错，非常适合那些对功耗有严格要求的应用。

二、STM32的“超能力”

那么，STM32到底有哪些“超能力”呢？首先，它的处理能力非常强大。想象一下，一个单片机在短时间内完成大量的数据处理和计算任务，这不就是STM32的拿手好戏吗？而且，它还有丰富的外设接口，比如GPIO、UART、SPI、I2C等，可以方便地与其他设备通信。

此外，STM32还支持多种操作系统，比如FreeRTOS、μC/OS等，这使得它可以轻松应对各种复杂的应用场景。就像一个多才多艺的演员，无论在哪种舞台上都能游刃有余。

三、STM32的“朋友圈”

STM32在单片机界可是个“社交达人”。它与各种传感器、执行器、通信模块等都能愉快地“玩耍”。比如，你可以通过STM32来控制一个LED灯的亮灭，或者读取一个温度传感器的数据。甚至，你还可以让STM32与云端通信，实现远程控制。

而且，STM32还有丰富的开发工具和资源支持。无论是Keil MDK、IAR Embedded Workbench等集成开发环境，还是STM32CubeMX这样的图形化配置工具，都能让你轻松上手STM32的开发。STM32的生态非常成熟，这就是为何入门单片机时都会选STM32。啥是生态？刚入门的同学对这一点可能没有体会，后面随着工作的深入慢慢会理解。

四、STM32的“职场表现”

在职场上，STM32也是个“佼佼者”。它广泛应用于各种领域，比如智能家居、医疗设备、工业自动化等。你可以想象一下，家里的智能门锁、智能温控系统，医院的监护仪、输液泵，工厂的生产线自动化设备，这些都可能用到STM32。

可以说，STM32以其高性能、低功耗、丰富的外设接口和强大的处理能力，赢得了众多工程师的青睐。不过目前很多国产的单片机在调整STM32的市场地位。

STM32内部结构

下图是STM32F103VE的系统框架。看到这个图是不是感觉有些懵，没关系刚入门的同学没必要深究这部分，知道有这么回事就行。

(1) ICode总线：Cortex-M3内核的ICode总线与闪存指令接口紧密连接，确保指令的高效预取。

(2) DCode总线：Cortex-M3内核的DCode总线与闪存数据接口相连，负责常量数据的快速加载及调试访问。

(3) 系统总线（system）：这条总线将Cortex-M3内核与总线矩阵连接起来，确保内核与DMA之间的顺畅访问，由总线矩阵进行精准协调。

(4) DMA总线：通过DMA的AHB主控接口与总线矩阵相连，有效协调CPU的DCode和DMA对SRAM、闪存以及外设的访问。

(5) 总线矩阵：该矩阵具备访问仲裁功能，能够智能协调内核系统总线和DMA主控总线间的数据交换，其仲裁机制采用高效的轮换算法。

(6) AHB/APB桥：这两座桥为AHB与两条APB总线提供了同步连接，确保数据传输的稳定性与高效性。特别值得一提的是，APB1具有36MHz的限速，而APB2则能达到最高72MHz的频率。

STM32F103单片机的时钟

STM32F103的时钟源家族

时钟是cpu中的心脏，时钟跳动程序的指令才能正常执行。在STM32F103这颗小小的芯片里，有一个时钟源家族，它们就像是CPU的“心跳发动机”。这个家族有四位成员：LSI、LSE、HSI和HSE，每个都有自己独特的性格和能力。

低速内部时钟(LSI)：

这位是家族中的“宅男”，喜欢待在家里（内部RC振荡器）不愿意出门。他默默地为实时时钟模块(RTC)和独立看门狗提供稳定的“心跳”。

低速外部时钟(LSE)：

这位是“外交家”，喜欢借助外部晶振的力量。他选择的频率是神秘的32.768kHz，为啥是这个数字呢？哈哈，因为它是2的15次方，就像一个数学魔术一样！这个频率在稳定性和准确性上找到了完美的平衡，就像跳芭蕾舞的舞者，既稳定又优雅。看到32.768kHz的晶振，你就知道这位“外交家”在为RTC服务啦！

高速内部时钟(HSI)：

这位是“速度狂人”，由内部RC振荡器产生，频率高达8MHz！在不需要那么精确的时候，他就像一匹脱缰的野马，全力奔跑，并且在时钟要求精度不高的情况下经常采用HSI。

高速外部时钟(HSE)：

这位是“专业运动员”，他依赖外部晶振，频率范围在4MHz～16MHz之间，但最喜欢的是8MHz的跑道。他就像是赛场上的明星，为STM32F103提供最准确、最稳定的高速“心跳”。成本hold不住的情况下会将这个去掉，采用HSI,毕竟晶振也是要的钱啊。

时钟源有了，这个时钟信号还要经过一系列的倍频和分频才能给各外设使用。

(1) SYSCLK：这是STM32的“大管家时钟”，它负责给大部分STM32的器件提供动力，就像一个大家长一样，确保家里的每一个成员都有饭吃。这个“大管家”会把能量通过AHB预分频器合理地分配给家里的每一个部件。

(2) HCLK：你可以把它想象成家里的“主动脉”，由AHB预分频器这个“心脏”直接泵出。它负责给AHB总线、核心存储器、DMA以及那个聪明的Cortex内核输送“血液”（即时钟信号）。HCLK的速度决定了Cortex内核的运行速度，也就是CPU的主频。这个速度越快，STM32的运算和数据存取能力就越强，就像你跑得越快，完成任务的效率就越高。

(3) FCLK：这是Cortex内核的“私人助理”。它虽然也由AHB预分频器这个“心脏”输出，但它有自己独立的工作方式，不受HCLK的影响。即使处理器在“睡觉”（休眠），它也能继续工作，确保不错过任何重要的“电话”（休眠事件）。它与HCLK同步，但更加自由自在。

(4) PCLK1：这是给挂载在APB1总线上的外设提供的“零食”（时钟信号）。这些外设可能不像内核那么重要，但也需要一些能量来保持活力。PCLK1的最大频率是36MHz，就像你给小孩分零食一样，要确保他们吃得开心但又不会吃太多。

(5) PCLK2：这是给挂载在APB2总线上的外设的“大餐”（时钟信号）。与PCLK1不同，PCLK2提供的能量更多，最大频率高达72MHz。这些外设可能是家里的“大胃王”，需要更多的“食物”来满足他们的需求。

下图是cubemax上的时钟树，对各个时钟的设置一目了然。(现在学习stm32还真是轻松，笔者当年学习的时候可没这么好的学习资料)

时钟的频率越高系统的功耗越高，如果对功耗有严格的要求要关掉不必要的时钟，降低一部分时钟频率，时钟频率够用就好。对功耗没啥要求那就简单了，设置成最高就行了。

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