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STM32学习笔记 —— 1.1 什么是寄存器（概念分析）

2019年07月23日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

河北政法职业学院教务处,apec2014,梅林法袍

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。

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