第1章 STM32單片機的基礎知識

本章導讀

1．主要內容

單片機是一種集成電路芯片，也是采用超大規模集成電路技術，把CPU、RAM、ROM、I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上，構成的一個小而完善的微型計算機系統。目前單片機已經滲透到我們生活的很多領域，幾乎很難找到哪個領域沒有應用單片機。

由于ARM具有強大的處理能力和極低的功耗，現在越來越多的公司在產品選擇的時候都考慮使用ARM處理器。特別是在工控領域，隨著ARM功能的增強和完善，其在某些方面可以取代原先x86架構的單片機。基于以上兩個原因，學習和使用ARM處理器已經變得非常流行。

本章主要介紹ARM的基本概念、體系結構、應用與發展；ARM Cortex-M系列微處理器的功能、特點和結構；STM32系列處理器的性能、結構、存儲系統；C語言開發的編程規范和設計思想；CMSIS的基本概念、設計及規范。

2．總體目標

（1）掌握ARM的基本概念；

（2）了解ARM的體系結構、應用與發展；

（3）了解ARM Cortex-M系列微處理器的功能、特點和結構；

（4）理解STM32系列處理器的性能、結構、存儲系統；

（5）掌握C語言開發的編程規范和設計思想；

（6）掌握CMSIS的基本概念、設計及規范。

3．重點與難點

重點：掌握ARM的基本概念；了解ARM Cortex-M系列微處理器的功能、特點和結構；理解STM32系列處理器的性能、結構、存儲系統；掌握C語言開發的編程規范和設計思想。

難點：掌握CMSIS的基本概念、設計及規范。

4．解決方案

對于CMSIS的基本概念、設計及規范，可通過對具體實例中代碼的逐條講解，強化概念理解記憶。

在各種不同類型的嵌入式系統中，以微控制器（Microcontroller）作為系統的主要控制核心所構成的單片嵌入式系統（國內通常稱為單片機系統）占據著非常重要的地位。本書將介紹以Cortex-M系列微控制器為核心的單片嵌入式系統的原理，以及硬軟件設計、調試等方法。

單片嵌入式系統的硬件基本構成可分成兩大部分：微控制器芯片和外圍的接口與控制電路。其中微控制器是構成單片嵌入式系統的核心。

微控制器又稱為單片微型計算機（Single-Chip Microcomputer或One-Chip Microcomputer），或者嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。國內普遍使用的名字為“單片機”。盡管單片機的“機”的含義并不十分恰當，甚至比較模糊，但考慮到多年來國內習慣了“單片機”這一叫法，為了符合我國的使用習慣，本書仍采用“單片機”的名稱。

所謂的微控制器即單片機，它通常只是一片大規模集成電路芯片，但在芯片的內部卻集成了中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、各種存儲器（RAM、ROM、EPROM、EEPROM和FlashROM等）、各種輸入輸出接口（定時器/計數器、并行I/O接口、串行I/O接口以及模數轉換接口等）等眾多的部件。因此，一片芯片就構成了一個基本的微型計算機系統。

單片機的微小體積，極低的成本和面向控制的設計，使得它作為智能控制的核心器件被廣泛地應用于嵌入式工業控制、智能儀器儀表、家用電器、電子通信產品等各個領域中的電子設備和電子產品。可以說，由以單片機為核心構成的單片嵌入式系統已成為現代電子系統中最重要的組成部分。