STM32笔记

STM32启动流程：

1.内核初始化：从硬件启动到软件运行的复杂过程，涉及多层级的硬件适配和子系统激活，最终为用户空间程序提供可运行的环境

2.初始化SP、PC指针以及中断向量表

3.设置系统时钟

4.初始化堆栈并进入main函数

1、通信协议：

串行和并行：

• 串行：一位一位传输，数据线只有一根，更为常用
• 并行：多位同时传输，数据线有多根，通信速度快，浪费资源，线与线之间存在干扰

通信方式：

• 单工：只能由一个设备发送给另外一个设备，单向通信
• 全双工：一般都有两根数据线，收发数据线之间不相互影响，可以同时进行
• 半双工：一根数据线实现收发，收发不能同时进行

电平标准：

• TTL电平： 3.3/5 V表示1，0V表示0
• RS232电平：-3~-15V表示1，3~15V表示0
• RS485电平：两线电压差 2~6V表示1，-2~-6V表示0

1.串口

• 串口时钟使能：USART1由APB2ENR寄存器控制，其他串口使能都在APB1ENR寄存器，且APB2（72MHz）为APB1（36M）的两倍

USART:通用同步/异步收发器，但是同步中的时钟信号只支持输出，不支持输入

UART:通用异步收发器

USART 发送接收有三种基本方式：轮询、中断 和 DMA。

串口参数设置：主要是基于异步通信UART

• 波特率：收发方约定的数据传输速率，及串口通信的速率Bps（Baud/s）二进制下和bit/s相等
• 起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平，产生下降沿表示数据传输开始
• 数据位：数据帧的有效位，1为高电平，0为低电平，低位先行(表示数据的低位先传输）
• 校验位：可有可无，用于数据验证，根据数据位计算（奇/偶校验，保证1的个数为奇数/偶数）
• CRC校验，相比奇偶校验有更高的检出率
• 停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平

        串口时钟在空闲时固定为高电平，收发数据时（先发低位再发高位），先出现下降沿的起始位，紧接着八位数据（可能再加一位校验位），最后有上升沿的停止位。

        如果没有起始位，当数据为第一位为高时，无法判断串口是否工作（空闲时为高电平），同理停止收发数据时，电平拉高。        

RS232、RS485：

        基于串口，在硬件层面实现的电平协议

        UART存在的问题：

• 只规定了时序，对电气连接未定义，如多少电压代表高电平，多少电压代表低电平，不同处理器的高低电平有所差异
• 抗干扰能力差，一般用TTL电平，传输容易出错
• 通信距离短

1.RS232

        规定：逻辑1为-5v~-15v，逻辑1为5v~15v

        提高抗干扰能力，传输距离可达15m，点对点通信

2.RS485

        规定：两线电压差 2~6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号)，两线制是半双工，发送和收发都要用到两根线，由于是差分信号

        抗干扰能力强，传输距离可达1500m，允许连接多个收发器，与TTL电平兼容

        

2.IIC通信：

        串行、半双工、同步时序（对硬件电路不要求）,带数据应答，支持总线挂载多设备

        两根通信线：SCL(一根时钟线)、SDA(一根数据线)--半双工

        硬件：所有设备SCL接在一起，所有SDA接在一起，多主机总线，同一时刻只有一个主机，从机只能被呼叫，每个连接在IIC上的设备有唯一的地址，7位地址

        特点：低速率，近距离通信

主机发送的一个字节（8位）中高七位是从机的地址，最后一位代表方向（0表示主机向从机发数据，1代表从机给主机发数据），在发送过程中不允许改变通信方向

           设备SCL和SDA配置为开漏输出模式（使得高电平驱动能力弱，IIC的标准模式只有100KHz）

时序单元：

        SCL全程由主机控制

• 起始条件：SCL为高电平时，SDA从高到低（下降沿产生起始条件）主机发送
• 终止条件：SCL为高电平时，SDA从低到高（上升沿产生终止条件）主机发送
• 发送字节：SCL为低时，主机将数据放在SDA线上，从机在SCL高电平读取数据（高位先行，先发送高位数据）
• 接收字节：SCL为低时，从机将数据放在SDA线上，主机在SCL为高电平读取数据（主机接收数据前需要释放SDA线权)
• 发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，0表示应答，1表示非应答
• 接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，0表示应答，1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）

停止信号：1数据发送/接收完成且完成应答信号    2主机/从机没有收到ACK应答信号

没接收到应答信号的可能原因：

1. 硬件连接，包括传感器虚焊、地址选择口有没有添加这些
2. 软件部分，包括iic控制是否正常、传感器地址是否正确、速率匹配问题、是否符合iic协议等等

3.SPI通信

        同步、全双工，传输速度快，设计简单粗暴，硬件开销大，支持总线挂载多设备，只支持一主多从模式

        四根通信线：SCK、MOSI(主机输出从机输入)、MISO、SS(从机选择)

        所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起

        主机引出SS线，分别连接在从机的SS引脚

        输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空和上拉输入

4.CAN总线

Controller Area Network  控制器局域网络

CAN 是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km 时，CAN 仍可提供高达50Kbit/s 的数据传输速率。

1.CAN总线特征：UART和IIC的结合体，同时又拥有RS485的电平

1. 两根通信线：CAN_H、CAN_L，无需共地（实际应用中会共地，不然收发器需要承受很高的共模电压）
2. 差分信号通信，抗干扰能力强
3. 高速CAN（ISO11898）：125k~1Mbps，<40m，使用闭环网络
4. 低速CAN（ISO11519）：10k~125kbps，<1Km，使用开环网络
5. 异步，与串口类似
6. 半双工，挂载多设备时，多设备同时发送数据时通过仲裁判断先后顺序
7. 11位/29位报文ID，用于区分消息功能，同时决定优先级（ID号小的优先发送）
8. 一次可以发送1-8个字节的有效载荷
9. 广播式和请求式两种传输方式

2.CAN总线硬件电路

3.CAN总线电平标准

•  高速CAN：电压差0V为逻辑1（隐性电平），电压差2V为逻辑0（显性电平）
•  低速CAN：电压差-1.5V为逻辑1（隐性电平），电压差3V为逻辑0（显性电平）

隐性：总线默认状态，两线收紧，无电压差

显性电平和隐性电平同时出现时，表现为显性电平

4.CAN总线帧格式

数据帧：广播式通信方式，发送设备主动发送数据，高位先行

遥控帧：请求式数据传输，需要借助数据帧，无数据段

5.接收方数据采样

        CAN没有时钟线，设备通过约定波特率实现数据收发

2、独立看门狗（IWDG）

        由内部的40kHz低速时钟驱动，即使主时钟发生故障，它也仍然有效，并不是准确的40Khz，而是 在30~60Khz 之间的一个可变化的时钟，只是我们在估算的时候，以40Khz的频率来计算，看 门狗对时间的要求不是很精确

        主要设置：预分频系数prer和重装载值rlr

        Tout=((4×2^prer) ×rlr) /32

其中Tout 为看门狗溢出时间（单位为ms）； prer为看门狗时钟预分频值（IWDG_PR值）， 范围为0~7；rlr为看门狗的重装载值（IWDG_RLR的值）；

3、窗口看门狗

        窗口看门狗之所以称为窗口，就是因为其喂狗时间是在一个有上下限的范围内（计数器减到某个值~计数器减到0x3F），在这个范围内才可以喂狗，可以通过设定相关寄存器，设定其上限时间（但是下限是固定的0x3F）

4、定时器

        STM32F1共8个定时器

• 高级定时器：TIM1, TIM8

        位于APB2总线

• 通用定时器：TIM2, TIM3, TIM4, TIM5

        位于APB1总线

• 基本定时器： TIM6, TIM7     

        位于APB1总线

        触发DAC同步电路