STM32最小系统电路详解

最小系统为单片机工作的最低要求,不含外设控制,原理简单,分析最小系统是STM32入门的基础。

STM32最小系统硬件组成

    组成:

  • 电源
  • 复位
  • 时钟
  • 调试/下载接口
  • 启动

电源

由5V转为3.3V给单片机使用。

3.3V的电源从这里接入,其中电容起到滤波的作用。

复位电路

当RESET引脚被拉低产生外部复位时,产生复位脉冲,从而使系统复位。

有三种复位方式:

  • 上电复位
  • 手动复位
  • 程序自动复位

上电复位,在上电瞬间,电容充电,RESET出现短暂的低电平,该低电平持续时间由电阻和电容共同决定,需求的复位信号持续时间约在1ms左右,计算方式如下:

t = 1.1RC(固定计算公式)

1.1*10K*0.1uF=1.1ms

手动复位:按键按下时,RESET与地导通,从而产生一个低电平,实现复位。

时钟 

晶振的作用是为最小系统提供最基本的时钟信号,电容的作用是保证晶振输出的震荡频率更加稳定。

32单片机片内有晶振,可以产生最大64MHz的速度。

BOOT启动电路

STM32 芯片的 BOOT0 和 BOOT1 引脚,可使用跳线帽设置它们的电平从而控制芯片的启动方式,它支持从内部 FLASH 启动、系统存储器启动以及内部 SRAM 启动方式。

相关文章 :  STM32的启动模式配置与应用。

一般使用JTAG或者SWD调试下载程序,会下载到闪存里,所以可以直接将BOOT0引脚和BOOT1引脚置为低电平。

串口下载口:因为在厂家提供的BootLoader中,提供了串口下载程序的固件,可以通过这个BootLoader将程序下载到系统的Flash中。

STM32三种启动模式对应的存储介质均是芯片内置的,它们是:

  • 用户闪存 = 芯片内置的Flash。
  • SRAM = 芯片内置的RAM区,就是内存啦。
  • 系统存储器 = 芯片内部一块特定的区域,芯片出厂时在这个区域预置了一段Bootloader,就是通常说的ISP程序。这个区域的内容在芯片出厂后没有人能够修改或擦除,即它是一个ROM区,它是使用USART1作为通信口。

下好程序后,重启芯片时,SYSCLK的第4个上升沿,BOOT引脚的值将被锁存,这就是所谓的启动过程。

    STM32上电或者复位后,代码区始终从0x00000000开始,其实就是将存储空间的地址映射到0x00000000中。三种启动模式如下:

  • 主闪存存储器启动,将主Flash地址0x08000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x08000000开始。主闪存存储器是STM32内置的Flash,作为芯片内置的Flash,是正常的工作模式。一般我们使用JTAG或者SWD模式下载程序时,就是下载到这个里面,重启后也直接从这启动程序。
  • 系统存储器启动。首先控制BOOT0、BOOT1管脚,复位后,STM32与上述两种方式类似,从系统存储器地址0x1FFF F000开始执行代码。系统存储器是芯片内部一块特定的区域,芯片出厂时在这个区域预置了一段Bootloader,就是通常说的ISP程序。这个区域的内容在芯片出厂后没有人能够修改或擦除,即它是一个ROM区。启动的程序功能由厂家设置。系统存储器存储的其实就是STM32自带的bootloader代码。
  • 内置SRAM启动,将SRAM地址0x20000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x20000000开始。内置SRAM,也就是STM32的内存,既然是SRAM,自然也就没有程序存储的能力了,这个模式一般用于程序调试。假如我只修改了代码中一个小小的地方,然后就需要重新擦除整个Flash,比较的费时,可以考虑从这个模式启动代码,用于快速的程序调试,等程序调试完成后,在将程序下载到SRAM中。

用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态,来选择在复位后的启动模式。STM32三种启动模式对应的存储介质均是芯片内置的,如下表:

启动模式选择引脚 启动模式 说明
BOOT1 BOOT0
x 0 主闪存存储器 主闪存存储器被选为启动区域
0 1 系统存储器 系统存储器被选为启动区域
1 1 内置SRAM 内置SRAM被选为启动区域

串口下载程序原理

从系统存储器启动,这种模式启动的程序功能是由厂家设置的。一般来说,这种启动方式用的比较少。系统存储器是芯片内部一块特定的区域,STM32在出厂时,由ST在这个区域内部预置了一段BootLoader,也就是我们常说的ISP程序,这是一块ROM,出厂后无法修改。

一般来说,我们选用这种启动模式时,是为了从串口下载程序,因为在厂家提供的BootLoader中,提供了串口下载程序的固件,可以通过这个BootLoader将程序下载到系统的Flash中。

这个下载方式需要以下步骤:

  • 将BOOT0设置为1,BOOT1设置为0,然后按下复位键,这样才能从系统存储器启动BootLoader;
  • 在BootLoader的帮助下,通过串口下载程序到Flash中;
  • 程序下载完成后,又有需要将BOOT0设置为GND,手动复位,这样,STM32才可以从Flash中启动。

调试接口

STM32有两种调试接口,JTAG为5针,SWD为2线串行(一共四线)。

通常采用CH340G的芯片,实现USB转串口。使用该芯片将电脑的USB映射为串口使用,注意电脑上应安装串口驱动程序,否则不能正常识别。

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