物联网之STM32开发一

发表于 2022-11-20 16:26

ARM体系结构概述内容概述：

必须要get到的ARM知识

Cortex-M0处理器介绍

认识STM32

STM32F0硬件平台介绍

必须要get到的ARM知识：

STM32的核心部件CPU是Cortex-M 系列处理器

发表于 2022-11-20 16:28

ARM处理器家族：

早先经典处理器包括ARM7、ARM9、ARM11家族。

Cortex-M 系列为单片机驱动的系统提供的低成本优化方案，应用于传统的微控制器市场，智能传感器，汽车周边部件等。

Cortex-A 系列针对开放式操作系统的高性能处理器；应用于智能手机，数字电视，智能等高端运用。

发表于 2022-11-20 16:30

Cortex-R 系列针对实时系统、满足实时性的控制需求；应于汽车制动系统，动力系统等。

发表于 2022-11-20 16:33

ARM处理器架构：

概念：体系结构定义指令集和基于这一体系结构下处理器的编程模型（基本数据类型、工作模型、寄存器组）。基于同种体系结构可以有多种处理器、每个处理器的性能不同，面向的应用领域也不同。

发表于 2022-11-20 22:42

ARM体系结构发展：

目前ARM体系架构共定义了8个版本V1-V8

V1-V3 最早的版本，目前已废弃

V4-V6 经典处理器中运用的比较多

V7 目前Cortex系列处理器主要是这种架构、支持Thumb-2的32位指令集

V8 兼容ARMv7架构的特性，并支持64位数据处理

发表于 2022-11-20 22:42

ARM指令集：

指令集的概念：处理器能够识别并执行的指令集合；每一条指令可处理一个简单或复杂操作（加、加乘…）；每一条指令对应一条或几条汇编指令。

指令集常见分类：

复杂指令集（CISC）：包含处理复杂操作的特定指令，指令长度不固定，执行需要多个周期。

精简指令集（RISC）：指令简单而有效，格式和长度通常是固定的，大多数指令在一个周期内可以执行完毕，ARM的内核是基于RISC体系结构的

发表于 2022-11-20 22:55

SOC的概念：

SOC(片上系统)指的是在单个芯片上集成一个完整的计算机系统，所谓完整的系统一般包括中央处理器(CPU)、存储器、以及外围电路等。

发表于 2022-11-20 22:57

Cortex-M0处理器介绍

主要内容：

Cortex-M0处理器简介

Cortex-M0体系结构
Cortex-M0异常和中断

Cortex-M0指令集

发表于 2022-11-20 22:58

Cortex-M0处理器简介：

Cortex-M 系列产品主要包括 Cortex-M0、Cortex-M1、Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7 等，其中 Cortex-M0 主打低功耗和混合信号的处理，M3 主要用来替代 ARM7,重点侧重能耗与性能的平衡，而 M7 则重点放在高性能控制运算领域。

注：STM32F051微控制器内核就是ARM Cortex-M0

发表于 2022-11-20 22:59

Cortex-M0结构框图：

Cortex-M0 微处理器主要包括处理器内核、嵌套向量中断控制器（NVIC）、调试子系统、内部总线系统构成。Cortex-M0 微处理器通过精简的高性能总线（AHB-LITE）与外部进行通信。

发表于 2022-11-20 23:00

Cortex-M0特性：

Thumb 指令集，高效、高代码密度；

高性能，使用ARMv6-M的体系架构；

中断数量可配置（1~32 个），4 级中断优先级，低中断切换时延，提供不可屏蔽中断（NMI）输入保障高可靠性系统；

门电路少，低功耗，处理器可在休眠状态下掉电以降低功耗，还可被 WIC 唤醒；

与 Cortex-M1 处理器兼容，向上兼容 Cortex-M3 和 Cortex-M4 处理器，可以很容易地升级到 Cortex-M3。Cortex-M3 和 Cortex-M4 移植到 Cortex-M0 也非常简单。

支持多种嵌入式操作系统，也被多种开发组件支持，包括 MDK（ARM Keil 微控制器开发套件）、RVDS（ARM RealView 开发组件）、IAR C 编译器等。

发表于 2022-11-20 23:00

Cortex-M0工作模式：

Cortex-M0有两种工作模式和两种工作状态：

线程模式（Thread Mode）：芯片复位后，即进入线程模式，执行用户程序；

处理模式（Handler Mode）。当处理器发生了异常或者中断，则进入处理模式进行处理、处理完成后返回线程模式。

Thumb状态：正常运行时处理器的状态

调试状态：调试程序时处理器的状态

发表于 2022-11-20 23:02

发表于 2022-11-20 23:03

Cortex-M0寄存器组——通用寄存器：

发表于 2022-11-20 23:04

Cortex-M0 处理器内核有 13 个通用寄存器以及多个特殊寄存器，如图所示。具体介绍如下：

R0-R12：通用寄存器。其中 R0-R7 为低端寄存器，可作为 16 位或 32 位指令操作数，R8-R12 为高端寄存器，只能用作 32 位操作数

发表于 2022-11-20 23:05

R13：堆栈指针 SP，Cortex-M0 在不同物理位置上存在两个栈指针，主栈指针 MSP，进程栈指针 PSP。在处理模式下，只能使用主堆栈，在线程模式下，可以使用主堆栈也可以使用进程堆栈，这主要是由 CONTROL 寄存器控制完成。系统上电的默认栈指针是MSP

发表于 2022-11-20 23:05

R14：连接寄存器(LR)，用于存储子程序或者函数调用的返回地址

发表于 2022-11-20 23:06

R15：程序计数器（PC），存储下一条将要执行的指令的地址。

发表于 2022-11-20 23:07

Cortex-M0寄存器组——特殊寄存器：

发表于 2022-11-20 23:07

xPSR：组合程序状态寄存器，该寄存器由三个程序状态寄存器组成：

应用PSR（APSR）：包含前一条指令执行后的条件标志

中断PSR（IPSR）：包含当前ISR的异常编号

执行PSR（EPSR）：包含Thumb状态位

PRIMSK：中断屏蔽特殊寄存器。

CONTROL：控制寄存器。

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