ST32单片机学习之路（4）-存储器、寄存器

最新推荐文章于 2025-04-28 19:39:29 发布

Monkey_D_Kaiji

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文章标签：单片机学习嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Monkey_D_Kaiji/article/details/145416613

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一、STM2寻址范围

32位的单片机可以有32根地址线（每根地址线有两种状态：导通或不导通）。

单片机内存地址访问的存储单元是按字节编址的（而不是bit）。

STM32寻址大小：2^32= 4G（字节）

STM32寻址范围：0x0000 0000 ~ 0xFFFF FFFF

二、存储器映射

存储器指可以存储数据的设备，本身没有地址信息，对存储器分配地址的过程称为存储器映射。

图 1 H7存储区功能划分

图 2 H7 的Block 0区存储块功能和地区范围

图 3 H7 的Block 1区存储块功能和地区范围

DTCM RAM，用于数据存取，特点是速度很快，和内核一样。

AXI SRAM，位于D1域，数据带宽是64bit，挂在AXI总线上。

SRAM1，SRAM2和 SRAM3区，位于D2域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上。

SRAM1：用于D2域中的DMA缓冲，也可以当D1域断电后用于运行程序代码。

SRAM2：用于D2域中的DMA缓冲，也可以用于用户数据存取。

SRAM3：主要用于以太网和 USB 的缓冲。

SRAM4，位于D3域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上。可以用于D3域中的DMA缓冲，

也可以当D1和D2域进入DStandby待机方式后，继续保存用户数据。

Backup SRAM，位于D3域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上。主要用于系统进入低功

耗模式后，继续保存数据（Vbat引脚外接电池）。

三、寄存器

寄存器是单片机内部一种特殊的内存，可以实现对单片机各个功能的控制。

3.1、分类

大类	小类	说明
内核寄存器	内核相关寄存器	包含R0~R15、xPSR、特殊功能寄存器等
	中断控制寄存器	包含NVIC和SCB相关寄存器，NVIC有：ISER、ICER、ISPR、IP等；SCB有：VTOR、AIRCR、SCR等
	SysTick寄存器	包含CTRL、LOAD、VAL和CALIB四个寄存器
	内存保护寄存器	可选功能，STM32F103没有
	调试系统寄存器	ETM、ITM、DWT、IPIU等相关寄存器
外设寄存器		包含GPIO、UART、IIC、SPI、TIM、DMA、ADC、DAC、RTC、I/WWDG、PWR、CAN、USB等各种外设寄存器

3.2、寄存器计算

某个寄存器地址，由三个参数决定：1、总线基地址（BUS_BASE_ADDR）；2，外设基于总线基地址的偏移量（PERIPH_OFFSET）；3，寄存器相对外设基地址的偏移（REG_OFFSET）。可以表示为：

寄存器地址 = BUS_BASE_ADDR + PERIPH_OFFSET + REG_OFFSET

图 4 总线基地址

图 4 总线基地址表中APB1的基地址，也叫外设基地址，表中的偏移量就是相对于外设基地址的偏移量。

外设基于总线基地址的偏移量（PERIPH_OFFSET），这个不同外设偏移量不一样，可在STM32H743存储器映射图查询具体的偏移量，以GPIO为例，其偏移量如下图所示：

图 5 GPIO外设基地址及相对总线偏移量

上表的偏移量，就是外设基于APB2总线基地址的偏移量（PERIPH_OFFSET）。

知道外设基地址，再找到具体某个寄存器相对外设基地址的偏移量就可知道该寄存器的实际地址了，以GPIOB的相关寄存器为例，下图所示：

图 6 GPIOB寄存器相对外设基地址的偏移量

上表的偏移量，就是寄存器基于外设基地址的偏移量（REG_OFFSET）。

因此，我们根据前面的公式，很容易可以计算出GPIOB_ODR的地址：

GPIOB_ODR地址 = AHB4总线基地址 + GPIOB外设偏移量 + 寄存器偏移量

所以得到：

GPIOB_ODR 地址 = 0X5802 0000 + 0X0400 + 0X14 = 0X5802 0414

3.3寄存器映射

寄存器映射主要涉及两个组成部分：外设寄存器结构体类型定义和寄存器映射，包括3个步骤：

1、外设寄存器结构体类型定义

2、外设基地址定义

3、寄存器映射（通过将外设基地址强制转换为外设结构体类型指针即可）

以GPIO为例，其寄存器结构体类型定义如下：

GPIO外设基地址定义如下：

GPIO外设寄存器映射定义如下：

以上三部分代码，就完成了STM32H743内部GPIOA~GPIOK的寄存器映射，其原理其实是比较简单的，包括两个核心知识点：1，结构体地址自增；2，地址强制转换。

结构体地址自增，第一步就定义了GPIO_TypeDef结构体类型，其成员包括：MODER、 OTYPER、OSPEEDR、PUPDR、IDR、ODR、BSRR、LCKR和AFR[2]，每个成员是uint32_t 类型，也就是4个字节，这样假设：MODER地址是0的话，OTYPER就是0X04，OSPEEDR就是0X08，PUPDR就是0X0C，以此类推。

地址强制转换，以GPIOB为例，GPIOB外设的基地址为：GPIOB_BASE（0X5802 0400），

我们使用 GPIO_TypeDef 将该地址强制转换为 GPIO 结构体类型指针： GPIOB ，这样 GPIOB->MODER的地址就是：GPIOB_BASE（0X5802 0400），GPIOB->OTYPER的地址就是： GPIOB_BASE + 0X04（0X5802 0404），GPIOB->OSPEEDR的地址就是：GPIOB_BASE + 0X08（0X5802 0408），以此类推。