STM32学习笔记 —— 1.1 什么是寄存器（概念分析）

问题引入：

用一句话回答以下问题：

• 什么是寄存器？
• 什么是寄存器映射？
• 什么是存储器映射？

（本章重点在 1.1.3 和 1.1.4）

1.1 STM32芯片实物图

（图）

1. 学会看丝印图
   • 芯片型号、内核提供商等其他信息
2. 学会辨别正方向（芯片上的小圆点与PCB上的小圆点对应）
   • 以小圆点为基础，逆时针旋转，从1号引脚开始递增（图）
   • 如果芯片上没有小圆点，那么就把丝印图正对着自己，左上角的引脚为1号引脚，同样逆时针旋转递增。
   • 所有芯片的引脚排列都是逆时针的，无论是LQFP还是DIP封装的。

1.2 STM32芯片架构简图

（图）

芯片主要是由内核和外设组成。

内核（主控制器）：

• Cortex - M4内核（由Arm公司设计）用于控制外设。

外设（从控制器）：

• Flash、Sram、USART、GPIO、IIC、SPI等（由Soc公司设计）

总线：

1. 内核与外设通过总线连接，其分为：I（指令）、S（系统）、D（数据）总线。

2. 几个总线同时访问某个外设或者内核，产生竞争的时候，总线矩阵会使用调度算法进行仲裁。

3. STM32F42xx的总线接口

(图)

• 黄色为主控制器，红色为从控制器。
• 指令总线主要访问Flash，程序可以从内置Flash、外置Flash和Sram中启动。
• 总线交叉处有圆点，说明可以连接，例如：程序只能存储在Sram1中，不能存储在Sram2中。
• 数据总线主要用于取常量。常量的存储区域和程序的存储区域是一样的。
• 系统总线主要访问Sram和寄存器。

1.3 存储器映射

1. 存储器本身是不具有地址信息的，地址信息是由用户或者厂商分配的，为存储器重新分配地址的过程即为存储器映射。

2. Cortex - M4内核是32位的，可以寻址2的32次方，也就是4GB（0x0000 0000 - 0xFFFF FFFF）的内存空间，

3. 这4GB的内存空间被分成了8个Block，每个Block都有特定的功能，每个Block大小为512MB。（教程里有每个Block的功能划分）

   • Block0用于设计Flash，429IGT6只用了1MB。

   • Block1用于设计Sram，用于存储变量，429IGT6用了256KB，被分成了三个部分：Sram1为112KB，Sram2为16KB，Sram3为64KB。

   • Block2用于设计片上外设。外设根据速度不同被分成四条总线进行控制：AHB1、AHB2、APB2、APB1。

     （图）

   • Block3是FMC的bank1 - bank2，用于扩展外部存储，一个bank为256MB，板上拓展了一个大小为8MB的Sram。

   • Block4是FMC的bank3 - bank4

     • 四个bank通过一个片选信号控制四片拓展芯片 。
   • Block5用于FMC
   • Block6用于FMC

   • Block7为Cortex - M4的内部外设，是由Arm公司设计的，如：NVIC等。

4. 通过地址和偏移量间接访寄存器。

1.4 寄存器映射

问题引入：

• 如何通过控制寄存器的方法，让GPIOH的16个引脚均输出高电平？

通过绝对地址访问内存单元：

//GPIO端口全部输出高电平
*(unsigned int *)(0x40021C14) = 0xFFFF;

1. 0x40021C14是输出数据寄存器OCR的地址，如何找到？

   1. 在《STM32中文参考手册》2.3.1 嵌入式SRAM这节中，可以查到GPIOH外设的起始地址为0x4002 1c00。
   2. 在 7.4.6 GPIO端口输出数据寄存器这节中，可以查到偏移地址为0x14。

2. （unsigned int *）的作用是什么？

   • 0x4002 1c14是我们人为理解的地址，但是直接写在程序中，只是一串十六进制常量，需要将其强制类型转换为指针类型，才能使用间接访问运算符访问该地址内存的数据。

通过寄存器别名方式访问内存单元：

#define GPIOH_ODR *(unsigned int *)(0x40021C13)
GPIOH_ODR = 0XFF;

什么是寄存器？

• 给具有特定功能的内存单元取一个别名，这个别名就是寄存器，给已经分配好地址的特定内存单元取别名的过程叫做寄存器映射。

什么是存储器映射？

• 给存储器分配地址的过程叫做存储器映射，再分配一个地址的过程叫做重映射。