一、單片機簡介

• 單片機是什么？

  單片機：Single-Chip Microcomputer，單片微型計算機，是一種集成電路芯片。

  下面是電腦與單片機的對應關系：

  

• 單片機的特點？

  • 體積小：<5mmx5mm
  • 功耗低：mA級
  • 集成度高：IO、TIM、AD、DA
  • 使用方便：C、Debug
  • 拓展靈活：IIC、SPI、FSMC

• 單片機有什么用？

  • 儀器儀表：電源、示波器、焊臺
  • 家用電器：空調、冰箱、洗衣機
  • 工業控制：機器人、PLC、電梯
  • 汽車電子：GPS、ABS、胎壓監測

• 單片機發展歷程？

  

• 了解兩種指令集？

  對比項	復雜指令集計算機（CISC）	精簡指令集計算機（RISC）
  目的	為了便于編程和提高存儲器訪問效率	為了提高處理器運行速度
  指令特點	1，指令多，模式多，格式可變 2，指令的執行需要的時鐘周期差距很大 3，無流水線或流水線程度較低 4，指令由微代碼翻譯執行	1，指令少，模式少，格式固定 2，大多數指令只需1個時鐘周期 3，流水線結構 4，指令直接由硬件執行
  優點	1，指令豐富、功能強大 2，尋址方式靈活	1，指令精簡，易于設計，使用率均衡 2，程序執行效率高
  缺點	1，指令使用率不均衡 2，不利于采用先進結構提高性能 3，結構復雜不利于超大規模集成電路實現	1，指令數較少，功能不及CISC強大 2，尋址方式不夠靈活

  使用CISC和RISC舉例：

  

• 馮諾依曼結構和哈弗結構的區別？

  

  馮諾依曼結構的優點是占用的資源少，哈弗結構的優點是執行效率較高。

二、Cortex-M系列介紹

• ARM公司：只做內核設計和IP授權，不參與芯片設計。
  

• ARM架構為什么能風靡全球？

  1. 低功耗、低成本、高性能
  2. 支持16/32位雙指令集
  3. 擁有眾多合作伙伴

• Cortex內核分類及特征？

  對比項	Cortex-A (Application)	Cortex-R （Real-time）	Cortex-M （Microcontroller）
  特點	高時鐘頻率，長流水線，高性能	較高時鐘頻率，較長的流水線，實時性強	時鐘頻率較低，通常較短的流水線，超低功耗
  應用場景	移動計算、智能手機、平板電腦、數字電視	軍工、汽車電子、無線基帶、硬盤控制器	工控、傳感器、消費電子、家用電器、醫療器械

三、初識STM32

• STM32是什么？

  ST：意法半導體， M：MCU/MPU，32：32位

  

• STM32命名規則？

  

四、STM32原理圖設計

• 芯片的基本參數（STM32F103ZET6）

  參數	范圍
  主頻	72MHz
  FLASH	512KB
  SRAM	64KB
  工作電壓	2.0~3.6V
  最大電流	150mA
  IO引腳接入電壓范圍	COMS端口：-0.3V ~ 3.6V 兼容5V端口：-0.3V ~ 5.5V
  單個IO引腳最大電流	25mA

• STM32F103ZET6引腳分布

  

  STM32引腳類型：電源引腳、晶振引腳、復位引腳、下載引腳、BOOT引腳、GPIO引腳。

• 單片機最小系統？

  最小系統：保證MCU正常工作的最小電路組成單元

• 電源電路

  

• 復位電路

• BOOT啟動電路

  

• 晶振電路

  

• 下載調試電路

  

五、搭建開發環境

• 常用開發工具

  工具	名稱	所屬公司	說明
  集成開發環境(IDE)	MDK	Keil	STM32最常用的集成開發環境，簡單易用
  	EWARM	IAR	支持STM32開發，用的人少一些
  仿真器	DAP	ARM	開源、免驅、帶虛擬串口功能、速度快、廉價
  	STLINK	ST	支持全面、穩定、廉價
  	JLINK	Segger	穩定、高速、價格貴
  串口調試助手	XCOM	正點原子	功能多、穩定、簡單易用
  	SSCOM	丁丁	穩定、小巧、簡單易用

• STM32串口和電腦USB通信示意圖？

  

六、STM32初體驗

• MDK5編譯例程

  使用MDK5編譯例程，在Program Size里面有四種數據類型，Code、 RO-Data、RW-Data、ZI-Data

  數據類型	占用Flash or SRAM	說明
  Code	Flash	代碼
  RO-Data	Flash	只讀數據，一般是指 const 修飾的數據
  RW-Data	Flash and SRAM	初值為 非 0 的可讀可寫數據
  ZI-Data	SRAM	初值為 0 的可讀可寫數據

• DAP下載

  • 電路連接

    

  • 硬件連接

    

  • 軟件配置

    配置ST-Link
    

    設置下載算法

    

  • 開始調試

    

  1. 復位：其功能等同于硬件上按復位按鈕。相當于實現了一次硬復位。按下該按鈕之后，代碼會重新從頭開始執行。
  2. 執行到斷點處：該按鈕用來快速執行到斷點處，有時候你并不需要觀看每步是怎么執行的，而是想快速的執行到程序的某個地方看結果，這個按鈕就可以實現這樣的功能，前提是你在查看的地方設置了斷點。
  3. 停止運行：此按鈕在程序一直運行的時候會變為有效，通過按該按鈕，就可以使程序停止下來，進入到單步調試狀態。
  4. 執行進去：該按鈕用來實現執行到某個函數里面去的功能，在沒有函數的情況下，是等同于執行過去按鈕的。
  5. 執行過去：在碰到有函數的地方，通過該按鈕就可以單步執行過這個函數，而不是進入這個函數單步執行。
  6. 執行出去：該按鈕是在進入了函數單步調試的時候，有時候可能不必再執行該函數的剩余部分了，通過該按鈕就可以一步執行完該函數的剩余部分，并跳出函數，回到函數被調用的地方。
  7. 執行到光標處：該按鈕可以迅速的使程序運行到光標處，其實是挺像執行到斷點處按鈕功能，但是兩者是有區別的。斷點可以有多個，但是光標所在處只有一個。
  8. 反匯編窗口：通過該按鈕，就可以查看匯編代碼，可以用來分析程序。
  9. Call Stack窗口：通過該按鈕，顯示調用關系和局部變量窗口，顯示當前函數的調用關系和局部變量，方便查看，對分析程序非常有用。
  10. 觀察窗口：MDK5提供了2個觀察窗口，該按鈕按下，會彈出一個顯示變量的窗口，輸入你所想要觀察的變量/表達式，即可查看其值，是很常用的一個調試窗口。
  11. 內存查看窗口：MDK5提供4個內存查看窗口，該按鈕按下，會彈出一個內存查看窗口，可以再里面輸入你要查看的內存地址，然后觀察這一片內存的變化情況。是很好用的調試窗口。
  12. 串口打印窗口：MDK5提供4個串口打印窗口，該按鈕按下，會彈出一個類似串口調試助手界面的窗口，用來顯示從串口打印出來的內容。
  13. 系統分析窗口：圖標下面有6個選項，我們一般用第一個，也就是邏輯分析窗口(Logic Analyzer),點擊即可調出該窗口，通過SETUP按鈕新建一些IO口，就可以觀察這些IO口的電平變化情況，以多種形式顯示出來，比較直觀。
  14. 系統查看窗口：該按鈕可以提供各種外設寄存器的查看窗口，選擇對應外設，即可調出該外設的相關寄存器表，并顯示這些寄存器的值，方便查看設置的是否正確。

  • Call Stack窗口：查看函數調用關系或局部變量

    

  • Watch窗口：查看函數首地址或變量值

    

  • Memory窗口：內存查看窗口

    

    M3/M4/M7內核是小端模式，內存的值得倒著讀

    • Peripheral窗口：查看寄存器的值

      

  • 注意事項

    1. 仿真時，使用MDK的Level 0等級優化

       

    2. 調試停止在斷點處時，只是內核停止，外設會繼續運行

    3. 斷點的設置要有時間觀念，考慮是否會打斷正常通信

七、MDK5使用技巧

• 編輯器設置

  

• 字體和顏色設置

  

• 用戶關鍵字設置

  

• 代碼提示/語法檢查

  

• 快速定位函數或變量被定義的地方

  

聲明：參考文獻來源： 戰艦STM32F103ZET6開發板資源包

1. Cortex-M3權威指南(中文).pdf
2. STM32F10xxx參考手冊_V10（中文版）.pdf
3. STM32F103 戰艦開發指南V1.3.pdf
4. STM32F103ZET6（中文版）.pdf
5. 戰艦V4 硬件參考手冊_V1.0.pdf