根据ST的官方手册，STM32F10X的系统结构图如图4-3所示。ICodeFlashFlash接口DCodeCortex-M3SystemSRAMDMADMA1-FSMCSDIO通道1众桥接2AHB系统线通道2KAPB1桥接1LAPB2复位和时钟VC通道7控制（RCC)GPIOCIDACSPI3/12SGPIODPWRSP2/2SADCEBKPDMA请求GPIOEIWDGUSART1GPIOFbxCANWWDGSPAGPIOGUSBRTCTIM1EXTI12C2TIM7DMA2TIM8AFIO12C1TIM6GPIOATIM5UART5GPIOBTIM4UART4USART3TIM3通道1TIM2USART2通道2通道5DMA请求ai14800c图4-3STM32F10X的系统结构图为更加简明地理解STM32单片机的内部结构，对图4-3进行抽象简化后得到图4-4，这样对初学者的学习理解会更加方便些。Flash闪存接口Flash程序存储器CPUContex-M3内核SRAM存储器可变静态存储控制器（FSMC）总复位与时钟控制（RCC)线AHB系统总线矩SDIO阵高速APB2外设桥接低速APB1外设DMA请求DMAI（7通邀）DMA清求DMA2（5通道）DMA清求图4-4STM32F10X的系统结构简化图现结合图4-4对STM32的基本原理做一简单分析，主要包括以下内容。（1）程序存储器、静态数据存储器、所有的外设都统一编址，地址空间为4GB。但各自都有固定的存储空间区域，使用不同的总线进行访问。这一点跟51单片机完全不一样。11
11 根据ST的官方手册，STM32F10X的系统结构图如图4-3所示。 图4-3 STM32F10X的系统结构图 为更加简明地理解STM32单片机的内部结构，对图4-3进行抽象简化后得到图4- 4，这样对初学者的学习理解会更加方便些。 图4-4 STM32F10X的系统结构简化图 现结合图4-4对STM32的基本原理做一简单分析，主要包括以下内容。 （1）程序存储器、静态数据存储器、所有的外设都统一编址，地址空间为4GB。但各 自都有固定的存储空间区域，使用不同的总线进行访问。这一点跟51单片机完全不一样
具体的地址空间请参阅ST官方手册。如果采用固件库开发程序，则可以不必关注具体的地址问题。（2）可将Cortex-M3内核视为STM32的“CPU”，程序存储器、静态数据存储器、所有的外设均通过相应的总线再经总线矩阵与之相接。Cortex-M3内核控制程序存储器、静态数据存储器、所有外设的读写访问。（3）STM32的功能外设较多，分为高速外设、低速外设两类，各自通过桥接再通过AHB系统总线连接至总线矩阵，从而实现与Cortex-M3内核的接口。两类外设的时钟可各自配置，速度不一样。具体某个外设属于高速还是低速，已经被ST明确规定，可参阅图4-3标示的信息。所有外设均有两种访问操作方式：一是传统的方式，通过相应总线由CPU发出读写指令进行访问，这种方式适用于读写数据较小、速度相对较低的场合：二是DMA方式，即直接存储器存取，在这种方式下，外设可发出DMA请求，不再通过CPU而直接与指定的存储区发生数据交换，因此可大大提高数据访问操作的速度。（4）STM32的系统时钟均由复位与时钟控制器RCC产生，它有一整套的时钟管理设备：由它为系统和各种外设提供所需的时钟以确定各自的工作速度。3.STM32F103VCT微控制器外部引脚STM32F103VCT的外部引脚如图4-5所示。PE2VODOPE3vssNCPA13PEPA12VBATPA11PC13..PA1OPAOPC14.PC15.PABvssPCOVDDPC8STPC7OSC..OSo..PCNRSTPD15PD14PCOPD13PC1PC2PD12STM32F103VCTXPC3PD11VSSAPD10LQFP100VREF.PD9POBVRE.VDDAPB15PB14PA...PAIPB13PB12PA2图4-5STM32F103VCT外部引脚图12
12 具体的地址空间请参阅ST官方手册。如果采用固件库开发程序，则可以不必关注具体的地 址问题。 （2）可将CortexM3内核视为STM32的“CPU”，程序存储器、静态数据存储器、所有的外设均通过相应的总 线再经总线矩阵与之相接。CortexM3内核控制程序存储器、静态数据存储器、所有外设的读写访问。 （3）STM32的功能外设较多，分为高速外设、低速外设两类，各自通过桥接再通过AHB 系统总线连接至总线矩阵，从而实现与Cortex-M3内核的接口。两类外设的时钟可各自配 置，速度不一样。具体某个外设属于高速还是低速，已经被ST明确规定，可参阅图4-3标示 的信息。所有外设均有两种访问操作方式：一是传统的方式，通过相应总线由CPU 发出读 写指令进行访问，这种方式适用于读写数据较小、速度相对较低的场合；二是DMA方式，即 直接存储器存取，在这种方式下，外设可发出DMA请求，不再通过CPU而直接与指定的存储 区发生数据交换，因此可大大提高数据访问操作的速度。 （4）STM32的系统时钟均由复位与时钟控制器RCC产生，它有一整套的时钟管理设备， 由它为系统和各种外设提供所需的时钟以确定各自的工作速度。 3.STM32F103VCT微控制器外部引脚 STM32F103VCT的外部引脚如图4-5所示。 图4-5 STM32F103VCT外部引脚图
（1）5个16位的GPI0：PA、PB、PC、PD、PE：（8O）（2）VDD、VSS：主电源引脚，2.OV—3.6V。（3）VDDA、VSSA：模拟电源引脚，供给ADC和DAC。（4）VREF、+VREF-：参考电源引脚，ADC和DAC的参考电压。（5）VBAT：后备电池引脚。（6）OSCINOSCOUT：外部晶振引脚。（7）NRST：复位引脚。(8)BOOT1:（9）NC：空脚。STM32的时钟树4.2.3众所周知，微控制器（处理器）的运行必须要依赖周期性的时钟脉冲，它往往由一个外部晶体振荡器提供时钟输入为始，最终转换为多个外部设备的周期性运作为目的，这种时钟“能量”扩散流动的路径，犹如大树的养分通过主干流向各个分支，因此常称之为“时钟树”。在一些传统的低端8位单片机，诸如51、AVR等单片机，它们也具备自身的一个时钟树系统，但它们中的绝大部分是不受用户控制的，亦即在单片机上电后，时钟树就固定在某种不可更改的状态。例如，51单片机使用典型的12MHz晶振作为时钟源，则其诸如I/0口、定时器、串口等外设的驱动时钟速率便被系统固定，用户将无法更改此时钟的速率，除非更换晶振。而STM32微控制器的时钟树则是可配置的，其时钟输入源与最终达到外设处的时钟速率不再有固定的关系。图4-6是STM32微控制器的时钟树框图。STM32F10XX时钟系统框图及说明HmaaomaePm9#152.4.83UPREHCLKUPtOHSERC72N812PSKAUEOBC_OUTas随用定时滋叶轴OSCIN来PCIKRMESYSCLK-TIM1CLKuhHIKIOFNITIMIRHHSENSonPLtABCCIK中升孩、导的子OSC32JN共5种样：分第为RTCIKLOUTADC用升升新eUSBCLK48MHZ日不关月4速USRPH办246中置点果名部IWDGCEKROEORHELEERSN高生招庆器北青STM32释放您的创造力可美美用皮专器T81S图4-6STM32时钟树框图STM32的时钟系统比较复杂，但又十分重要。理解STM32的时钟树对理解STM32十分重要13
13 （1）5个16位的GPIO口：PA、PB、PC、PD、PE；(80) （2）VDD、VSS:主电源引脚，2.0V—3.6V。 （3）VDDA、VSSA：模拟电源引脚，供给ADC和DAC。 （4）VREF、+VREF-：参考电源引脚，ADC和DAC的参考电压。 （5）VBAT：后备电池引脚。 （6）OSC IN OSC OUT：外部晶振引脚。 （7）NRST：复位引脚。 （8）BOOT1： （9）NC：空脚。 4.2.3 STM32的时钟树 众所周知，微控制器（处理器）的运行必须要依赖周期性的时钟脉冲，它往往由一个 外部晶体振荡器提供时钟输入为始，最终转换为多个外部设备的周期性运作为目的，这种 时钟“能量”扩散流动的路径，犹如大树的养分通过主干流向各个分支，因此常称之为 “时钟树'。 在一些传统的低端8位单片机，诸如51、AVR等单片机，它们也具备自身的一个时钟树 系统，但它们中的绝大部分是不受用户控制的，亦即在单片机上电后，时钟树就固定在某 种不可更改的状态。例如，51单片机使用典型的12MHz晶振作为时钟源，则其诸如I/O口、 定时器、串口等外设的驱动时钟速率便被系统固定，用户将无法更改此时钟的速率，除非 更换晶振。而STM32微控制器的时钟树则是可配置的，其时钟输入源与最终达到外设处的时 钟速率不再有固定的关系。图4-6是STM32微控制器的时钟树框图。 图4-6 STM32时钟树框图 STM32的时钟系统比较复杂，但又十分重要。理解STM32的时钟树对理解STM32十分重要
。下面分五个部分择要对其进行阐述。1.STM32内部RC振荡器与外部晶振的选择STM32微控制器可以选择内部时钟（内部RC振荡器），也可以选择外部时钟（外部晶振）。但如果使用内部RC振荡器而不使用外部晶振，必须清楚以下几点：（1）对于100脚或144脚的产品，OSC_IN应接地，OSC_OUT应悬空。（2）对于少于100脚的产品，有两种接法：方法1：OSCIN和OSC_OUT分别通过1Ok欧电阻接地。此方法可提高EMC性能。方法2：分别重映射OSCIN和OSC_OUT至PDO和PD1，再配置PDO和PD1为推挽输出并输出0。此方法相对于方法1，可以减小功耗并节省两个外部电阻。（3）内部8MHz的RC振荡器的误差在1%左右，内部RC振荡器的精度通常比用HSE（外部晶振）要低十倍以上。STM32的ISP就是利用了HSI（内部RC振荡器）。系统时钟的选择是在启动时进行的，复位时内部8MHz的RC振荡器被选为默认的CPU时钟，随后可以选择外部的、具有失效监控功能的4-16MHz时钟，当检测到外部时钟失效后，它将被隔离，系统将自动地切换到内部的RC振荡器。2.STM32时钟源在STM32中，有5个时钟源，分别为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。（1）HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz。（2）HSE是高速外部时钟，可接石英谐振器、陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，它的频率范围为4MHz16MHz。（3）LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为4OkHz。它主要用于启动看门狗和通过程序选择启动RTC（RTC用于从停机/待机模式下自动唤醒系统）。（4）LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。也可以用来启动RTC。（5）PLL为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择2～16倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz。3.STM32时钟树的输入与输出STM32微控制器的时钟树是可配置的，其时钟输入源与最终达到外设处的时钟速率不再有固定的关系。要学会STM32，必须理解时钟树的输入和输出关系。现以图4-5中的圆框数字序号标示的部分所示，说明时钟输入与时钟输出之间的关系，输入至输出之间的路径一可表示为1-2-3-4-5-6-7，当然也可以选择路径二：1-5-6-7。此处以路径一为例，做以下具体兮析。14
14 。下面分五个部分择要对其进行阐述。 1.STM32内部RC振荡器与外部晶振的选择 STM32微控制器可以选择内部时钟（内部RC振荡器），也可以选择外部时钟（外部晶 振）。但如果使用内部RC振荡器而不使用外部晶振，必须清楚以下几点： （1）对于100脚或144脚的产品，OSC_IN应接地，OSC_OUT应悬空。 （2）对于少于100脚的产品，有两种接法： 方法1: OSC_IN和OSC_OUT分别通过10k欧电阻接地。此方法可提高EMC性能。 方法2：分别重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1，再配置PD0和PD1为推挽 输出并输出 0。此方法相对于方法1，可以减小功耗并节省两个外部电阻。 （3）内部8MHz的RC振荡器的误差在1%左右，内部RC振荡器的精度通常比用HSE (外部 晶振）要低十倍以上。STM32的ISP就是利用了HSI(内部RC振荡器)。 系统时钟的选择是在启动时进行的，复位时内部8MHz的RC振荡器被选为默认的CPU时 钟，随后可以选择外部的、具有失效监控功能的4-16MHz时钟，当检测到外部时钟失效后， 它将被隔离，系统将自动地切换到内部的RC振荡器。 2.STM32时钟源 在STM32中，有5个时钟源，分别为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。 （1）HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz。 （2）HSE是高速外部时钟，可接石英谐振器、陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，它的 频率范围为4MHz〜16MHz。 （3）LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz。它主要用于启动看门狗和通过程 序选择启动RTC（RTC用于从停机/待机模式下自动唤醒系统）。 （4）LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。也可以用来启动RTC。 （5）PLL为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选 择2〜16倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz。 3.STM32时钟树的输入与输出 STM32微控制器的时钟树是可配置的，其时钟输入源与最终达到外设处的时钟速率不再 有固定的关系。要学会STM32,必须理解时钟树的输入和输出关系。现以图4-5中的圆框数字 序号标示的部分所示，说明时钟输入与时钟 输出之间的关系，输入至输出之间的路径一可 表示为1-2-3-4-5-6-7，当然也可以选择路径二：1-5-6-7。此处以路径一为例，做以下具 体兮析
USBCLKASRUSB48MHz★toUSBinterfacePrescaler/1,1.5HCLK72MHzmaOAHBbus,cmemoryandDOMAe(37stoCortexSystemtimecSw6SRCPLLMUL+FCLKCortex6free running clockAHBAPB1x16SYSCPCLK136MHzmaxPrescalerPrescalerX3.X472MH2PLLCLKtoAPB1PL/1,2.512/1,2,4,8,16perpheralsPeriphetal ClockHSE4Enable (13 bits)toTIM2.3TIM2.3.4TIMXCLKx1.2MultiplerPeripheral ClockEnable (3 bits)APB2PLLXTPRE72MHzmaxPCLK2PrescalerOAPBOSC_OUTT1.2.4.8.164-16MHzperipheralsPeripheralCliockHSEOSCEnable (11bits)OSC_IN2toTIM1TIMITimer1TIM1CLKx1.2MultiplierParialClock/12Enable (fbit)ADCtoADCOSC32INtoRTCLSEOSCPrescaleSADCCLK12.4.6.8RTCCLK32.768 kHzOS32OUTRTCSEL[1:0]toindepenent Watchdog (IWDGLSIRCIWDGCLKLegend:Main12PLLCLKClockOusnutHSE=HichSoeedExcemalciocksinnalMCOHSIHS=HighSpeedintermalclocksignalHSELS=LowSpeedintemalcioksignalLSE=LowSpeedExtemal clocksignalSYSCLKMCO图4-5STM32微控制器的时钟树1-输入，外部晶振（HSE），可选为4～16MHz。2-第-个分频器PLLXTPRE，可以选择1分频或2分频，3-时钟源选择，开关PLLSRC(PLLentryclocksource），我们可以选择其输出，输出为外部高速时钟（HSE)或是内部高速时钟（HSI）。这里选择输出为HSE。4-PLL（锁相环），具有倍频功能（输入倍频因矛PLLMUL，216倍），经过PLL的时钟称为PLLCLK。倍频因子设定为9倍频，也就是说，经过PLL之后，时钟从原来8MHz的HSE变为72MHz的PLLCLK。5-开关SW，经过这个开关之后就是STM32的系统时钟（SYSCLK）了。通过这个开关，可以切换SYSCLK的时钟源，可以选择为HSI、PLLCLK、HSE。我们选择为PLLCLK时钟，所以SYSCLK就为72MHz了。6-AHB预分频器（分频系数为1～512）。如果选为1，分频系数为1。7-APB2预分频器（分频系数为1，2，4，8，16）。如果选为1，则分频系数为1，所以高速外设APB2(PCLK2)为72MHz。4.STM32中几个与时钟相关的概念SYSCLK：系统时钟，STM32大部分器件的时钟来源。它由AHB预分频器分配到各个部15
15 图4-5 STM32微控制器的时钟树 1-输入，外部晶振（HSE),可选为4〜16MHz。 2-第-个分频器PLLXTPRE，可以选择1分频或2分频。 3-时钟源选择，开关PLLSRC(PLL entry clock source)，我们可以选择其输出，输 出 为外部高速时钟（HSE)或是内部高速时钟（HSI)。这里选择输出为HSE。 4-PLL (锁相环），具有倍频功能（输入倍频因矛PLLMUL，2〜16倍)，经过PLL的时钟 称为PLLCLK。倍频因子设定为9倍频，也就是说，经过PLL之后，时钟从原来8MHz的 HSE 变 为72MHz的PLLCLK。 5-开关SW,经过这个开关之后就是STM32的系统时钟（SYSCLK)了。通过这个开关，可以 切换SYSCLK的时钟源，可以选择为HSI、PLLCLK、HSE。我们选择为PLLCLK时钟，所以 SYSCLK就为72MHz了。 6-AHB预分频器（分频系数为1〜512)。如果选为1，分频系数为1。 7-APB2预分频器（分频系数为1，2，4，8，16)。如果选为1，则分频系数为1，所以高 速外设APB2(PCLK2)为72MHz。 4.STM32中几个与时钟相关的概念 SYSCLK：系统时钟，STM32大部分器件的时钟来源。它由AHB预分频器分配到各个部