STM32 外设简介
STM32 是由意法半导体 (STMicroelectronics) 开发的一系列基于 ARM Cortex 内核的微控制器,广泛应用于嵌入式系统中。STM32 系列的一个重要特点是其丰富而强大的外设模块,支持多种接口和功能,能满足工业控制、物联网、消费电子等多领域需求。
STM32 的外设可大致分为以下几类:
1. GPIO(通用输入/输出)
GPIO 是最基础的外设,用于与外部设备进行数字信号交互。
特点:
每个引脚可配置为输入、输出、复用功能或模拟模式。
支持上拉、下拉、电平触发中断。
可用于连接按键、LED、外部模块等。
应用对象:
按键输入
状态指示灯控制
与简单数字设备通信
2. 定时器(Timer)
定时器是一种核心外设模块,广泛用于计时、计数、PWM 输出等功能。
特点:
包括通用定时器、高级定时器和基本定时器。
支持输入捕获、输出比较、编码器接口、PWM 生成等功能。
支持精确的时间控制和事件管理。
应用对象:
电机控制(PWM 输出)
定时触发事件
频率/脉冲测量
3. 串行通信接口
STM32 提供多种通信接口,用于与外部设备或其他微控制器进行数据交换。
USART/UART(通用同步/异步收发器)
特点:
支持异步通信(UART)和同步通信(USART)。
可用于标准串口通信,如调试、数据传输。
应用对象:
电脑串口调试
外部传感器数据读取
蓝牙、Wi-Fi 模块通信
SPI(串行外设接口)
特点:
高速同步串行通信,支持主从模式。
常用于连接高速外部设备,如 ADC、FLASH 存储器、显示屏。
应用对象:
存储设备访问
TFT 屏幕驱动
高速传感器模块
I²C(双线接口)
特点:
支持多主多从,具有数据校验功能。
低速串行总线,常用于低速外围设备。
应用对象:
EEPROM 读写
温湿度传感器读取
低功耗外设通信
CAN(控制器局域网)
特点:
用于实时工业控制场景,具有很强的抗干扰能力。
支持高效的多设备通信。
应用对象:
工业自动化控制
汽车电子系统
USB(通用串行总线)
特点:
提供 USB 设备和 USB 主机功能。
支持 USB CDC、HID 等多种设备模式。
应用对象:
USB 通信设备
外设数据存储
4. ADC/DAC
ADC(模数转换器)
特点:
将模拟信号(如电压)转换为数字信号。
支持多通道、多模式转换。
应用对象:
模拟传感器(如温度、光照强度)信号读取
电池电压监测
DAC(数模转换器)
特点:
将数字信号转换为模拟信号输出。
可用于产生波形信号。
应用对象:
音频信号生成
模拟信号驱动
5. DMA(直接存储器访问)
DMA 是一种数据搬运引擎,用于在内存和外设之间快速传输数据,减少 CPU 的负担。
特点:
支持外设到内存、内存到外设、内存到内存的高速传输。
大幅降低 CPU 参与率,提高系统性能。
应用对象:
高速数据采集(如 ADC 数据采集)
显示数据刷新(如 SPI 显示屏)
6. RTC(实时时钟)
RTC 是独立的计时外设,专用于跟踪日期和时间。
特点:
支持闰年计算。
可以在低功耗模式下运行。
支持闹钟功能。
应用对象:
实时数据记录
低功耗设备时间管理
7. Watchdog(看门狗)
看门狗是一种安全外设,用于防止系统因软件异常而失控。
特点:
定期复位防止死机。
支持独立看门狗(IWDG)和窗口看门狗(WWDG)。
应用对象:
工业控制
高可靠性系统
8. 存储接口
STM32 支持多种存储接口,用于扩展外部存储器。
FSMC(灵活静态存储控制器):支持 NOR FLASH、SRAM、LCD 控制。
SDIO(SD 卡接口):用于直接连接 SD/MMC 卡。
Quad-SPI(四线 SPI):用于高速外部 FLASH 存储访问。
9. 电机控制外设
STM32 提供专门的电机控制外设(如高级定时器、OPAMP、COMP),广泛应用于电机驱动和能量转换。
特点:
支持正弦波调制 (SVPWM)。
内置死区控制。
提供硬件过流保护。
应用对象:
无刷电机控制 (BLDC)
伺服电机驱动
10. 安全外设
STM32 提供多种安全外设以增强系统的可靠性。
CRC(循环冗余校验):用于数据完整性校验。
AES(硬件加密):用于数据加密和解密。
防篡改机制:通过独立外设检测非法访问和篡改行为。
STM32 外设应用对象概述
STM32 的外设广泛应用于以下领域:
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