第1章 STM32单片机的基础知识

本章导读

1．主要内容

单片机是一种集成电路芯片，也是采用超大规模集成电路技术，把CPU、RAM、ROM、I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上，构成的一个小而完善的微型计算机系统。目前单片机已经渗透到我们生活的很多领域，几乎很难找到哪个领域没有应用单片机。

由于ARM具有强大的处理能力和极低的功耗，现在越来越多的公司在产品选择的时候都考虑使用ARM处理器。特别是在工控领域，随着ARM功能的增强和完善，其在某些方面可以取代原先x86架构的单片机。基于以上两个原因，学习和使用ARM处理器已经变得非常流行。

本章主要介绍ARM的基本概念、体系结构、应用与发展；ARM Cortex-M系列微处理器的功能、特点和结构；STM32系列处理器的性能、结构、存储系统；C语言开发的编程规范和设计思想；CMSIS的基本概念、设计及规范。

2．总体目标

（1）掌握ARM的基本概念；

（2）了解ARM的体系结构、应用与发展；

（3）了解ARM Cortex-M系列微处理器的功能、特点和结构；

（4）理解STM32系列处理器的性能、结构、存储系统；

（5）掌握C语言开发的编程规范和设计思想；

（6）掌握CMSIS的基本概念、设计及规范。

3．重点与难点

重点：掌握ARM的基本概念；了解ARM Cortex-M系列微处理器的功能、特点和结构；理解STM32系列处理器的性能、结构、存储系统；掌握C语言开发的编程规范和设计思想。

难点：掌握CMSIS的基本概念、设计及规范。

4．解决方案

对于CMSIS的基本概念、设计及规范，可通过对具体实例中代码的逐条讲解，强化概念理解记忆。

在各种不同类型的嵌入式系统中，以微控制器（Microcontroller）作为系统的主要控制核心所构成的单片嵌入式系统（国内通常称为单片机系统）占据着非常重要的地位。本书将介绍以Cortex-M系列微控制器为核心的单片嵌入式系统的原理，以及硬软件设计、调试等方法。

单片嵌入式系统的硬件基本构成可分成两大部分：微控制器芯片和外围的接口与控制电路。其中微控制器是构成单片嵌入式系统的核心。

微控制器又称为单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer或One-Chip Microcomputer），或者嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。国内普遍使用的名字为“单片机”。尽管单片机的“机”的含义并不十分恰当，甚至比较模糊，但考虑到多年来国内习惯了“单片机”这一叫法，为了符合我国的使用习惯，本书仍采用“单片机”的名称。

所谓的微控制器即单片机，它通常只是一片大规模集成电路芯片，但在芯片的内部却集成了中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、各种存储器（RAM、ROM、EPROM、EEPROM和FlashROM等）、各种输入输出接口（定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口以及模数转换接口等）等众多的部件。因此，一片芯片就构成了一个基本的微型计算机系统。

单片机的微小体积，极低的成本和面向控制的设计，使得它作为智能控制的核心器件被广泛地应用于嵌入式工业控制、智能仪器仪表、家用电器、电子通信产品等各个领域中的电子设备和电子产品。可以说，由以单片机为核心构成的单片嵌入式系统已成为现代电子系统中最重要的组成部分。