360度全方位無死角深度刨析STM32結構，初學者建議收藏
從「2.2 ARM與STM32的關系」可知，ARM公司負責設計內核，半導體晶片廠商拿到內核授權後，根據產品需求，添加各類組件，生產晶片售賣。如圖 6.1.1所示，為STM32的組成示意圖，其中Cortex-M3內核、調試系統都是ARM公司設計，內部總線、外設、存儲、時鐘復位等都由ST公司開發。
在編程之前，對STM32的總線結構、存儲結構、外設寄存器等有個大致了解，有助於理解編程中的一些操作。此外，中斷與異常（Nested Vectored Interrupt Controller，NVIC）、時鐘復位（Reset and Clock，RCC）也很重要，且與編程緊密相關，在後面相關實驗章節里再專門講解。
對於開發者，掌握一款MCU的開發需要重點關注四大模塊：時鐘復位、中斷異常、存儲映射和外設寄存器組。
STM32總線結構
總線（Bus）是各種信號線的集合，是嵌入式系統中各布件之間傳輸數據信息、地址信息和控制信息的公共通道。
與總線相關的主要參數有總線寬度、總線頻率和總線帶寬。總線寬度是指總線能同時傳輸的數據位數，如8位、32位、64位；總線頻率是指總線的工作速度，頻率越高，速度越快；總線帶寬用來描述總線傳輸數據的快慢，總線帶寬=總線寬度x總線頻率/8，單位為MB/s。
STM32的總線結構如圖 6.1.2所示，可以分為6部分。
.ICode總線：（Instruction bus）用於訪問存儲空間裡指令的總線；
.DCode總線：（Data bus）：用於訪問存儲空間裡數據的總線；
.System總線：用於訪問指令、數據以及調試模塊接口；
.DMA總線：用於內存與外設之間的數據傳輸；
.Bus matrix（總線矩陣）：用於總線之間的訪問優先級管理控制；
.APB總線：用於外設接口的數據傳輸；ARM公司推出AMBA片上總線結構，該總線主要包含先進高速總線（Advanced High-speed Bus，AHB）和先進外設總線（Advanced Peripheral Bus，APB），分別連接高速設備和低速設備。基於這個總線結構，ICode、Dcode、System Bus都是AHB總線。這里AHB系統總線經過兩個AHB-APB橋轉換成了兩個APB總線。APB1上掛接有DAC、UART等外設，其最高頻率可達36MHz；APB2上掛接有ADC、GPIO等外設，其最高頻率可達72MHz。
在MCU每次復位後，所有的外設時鐘都會默認處於關閉狀態。因此，在使用外設前需要操作復位和時鐘寄存器(Reset and Clock Control，RCC)開啟所需外設的時鐘。
STM32存儲結構
CPU通過總線訪問各個外設，現在通往外設的「路」已經鋪好，還需要規定各個外設的「門牌號」，以便精準控制每個外設。ARM Cortex-M3系列的處理器，採用存儲器與I/O設備（外設）統一編址的方式，將部分存儲器地址範圍用於外設，這種通過存儲器地址訪問外設的方式，稱為存儲器地址映射。
對於32位的處理器，可尋址的範圍為232位元組，即232 = 4 × 1024 × 1024 × 1024 = 4，也就是0x00000000至0xFFFFFFFF。ARM將這4G空間從低地址到高地址依次劃分為代碼區（Code）、片上SRAM區（SRAM）、片上外設（Peripheral）、片外RAM（External RAM）、片外外設（External Device）和系統級（System level），如圖 6.1.3所示。
ARM公司只是大概的規定了存儲器空間的映射，允許各晶片廠商在指定範圍內自行定義和使用這些存儲空間，未分配的空間為保留的地址空間。
STM32在ARM規定的基礎上，將4G空間分為了Block0、Block1、Block2、……、Block7，共8塊，每塊大小為512MB，如下表 6.1.1所示，詳細結構如圖 6.1.4所示。
.0x0000 0000 ~ 0x1FFF FFFF(512MB)：作為代碼區，用於存放下載的代碼。系統上電後，將從該部分讀取代碼；
.0x2000 0000 ~ 0x3FFF FFFF(512MB)：作為SRAM區，用於存放運行代碼。系統上電後，將從Flash讀取代碼，放到SRAM里，CPU再從SRAM讀取代碼運行；
.0x4000 0000 ~ 0x5FFF FFFF(512MB)：作為片上外設區，用於存放廠商外設寄存器。要操作外設，即修改這裡對應的外設寄存器；注意這裡的RCC和PortB外設的地址範圍，後面很快就會用到；
.0x6000 0000 ~ 0x9FFF FFFF(1GB)：作為片外RAM，用於擴展RAM。當SRAM或者Flash不夠用時，MCU通過FSMC外接其它IC晶片，則在這個地址範圍讀寫IC晶片數據；
.0xA000 0000 ~ 0xDFFF FFFF(1GB)：作為片外外設區，用於讀寫擴展IC晶片的寄存器。ST只用了這裡的一半空間，另外一空間未使用；
.0xE000 0000 ~ 0xFFFF FFFF(512MB)：作為內核外設區，用於存放Cortex-M3內核的內部外設。CortexM3內核的內部外設有NVIC、Systick等；
STM32寄存器
寄存器是用來存儲二進位數據的時序邏輯電路，由眾多電晶體組成。
前面提到的寄存器，都是外設寄存器。這些外設寄存器由晶片廠商設計，與存儲器統一編址，常用C語言的指針來表示外設寄存器地址，實現對外設寄存器的訪問和操作。
在嵌入式系統中，除了外設寄存器，還有一類叫CPU內部寄存器。這些內部寄存器由ARM設計，在CPU內部，常用彙編語言直接操作，用於暫存參與運算的數據和內核的一些控制。
開發人員，通常只操作外設寄存器實現需求功能，後面實驗會詳細講解外設寄存器。而內部寄存器在實際開發中接觸會比較少，後面彙編點燈實驗會涉及部分相關知識，本小結簡單介紹下內部寄存器。
ARM Cortex-M3微處理器的內部寄存器，又分為普通寄存器和特殊功能寄存器。普通寄存器如圖 6.1.5所示。
.R0-R12（General-Purpose Registers）：用於數據操作的32位通用寄存器；一些16位的Thumb指令，只能訪問低寄存器（R0~R7）；
.R13（Stack Pointers，SP）Cortex-M3包含兩個堆棧指針寄存器；同一時刻只能看到其中一個；（1）主堆棧指針寄存器（Main Stack Pointer，MSP）：作業系統（OS）內核和異常處理程序使用的默認堆棧指針；（2）進程堆棧指針寄存器（Process Stack Pointer，PSP）：用於用戶代碼；
.R14（Link Register，LR）：連結寄存器；調用子例程時，返回地址將存儲在連結寄存器中；
.R15（Program Counter，PC）：程序計數器；總是指向下一條指令所在單元的地址，可以寫入該寄存器以控制程序流；Cortex-M3處理器還具有許多特殊寄存器，如圖 6.1.6所示。
.xPSR（Program Status registers）：程序狀態寄存器；用於存放程序運作中的各種狀態信息以及中斷等狀態；由應用狀態寄存器（APSR）、中斷狀態寄存器（IPSR）和執行狀態寄存器（EPSR）組成；
.PRIMASK、FAULTMASK和BASEPRI：中斷屏蔽寄存器；用於控制異常和中斷的屏蔽
.CONTROL：控制寄存器；用於定義特權狀態和當前使用哪一個堆棧指針；
【總結】
STM32由ARM公司設計的Cortex-M3內核與ST公司開發的外設資源組成。
Cortex-M3內核有內部寄存器，主要用於運算和內核的控制，這塊對於初學者較難，暫時了解即可。
Cortex-M3內核通過總線和外設連接，重點了解大部分外設都掛載APB即可。
STM32採用存儲器與外設統一編址的方式，控制外設，則對應操作指定地址的外設寄存器即可，這是後續實驗的重點。我自己在今年年初錄製了一套還比較系統的入門單片機教程，想要的同學找我拿就行了免費的，私信我就可以哦~簡介里也有。