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2021年03月24日 | 【STM32】STM32最小系统及电路基本原理
2021-03-24 来源：eefocus
最小系统为单片机工作的最低要求，不含外设控制，原理简单，分析最小系统是嵌入式入门的基础。
1 最小系统原理图
最小系统主要有电源，时钟，调试，复位，以及控制芯片五大部分组成。
2 电源系统
由LDO(Low Dropout Regulator)低压差线性稳压器将5V转换为3.3V，为主控芯片供电。
关于电平转换，可以查看从电平角度理解数字电路
3 时钟电路
晶振是由石英晶体组成的，石英晶体之所以能当为振荡器使用，是基于它的压电效应：在晶片的两个极上加一电场，会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（由晶片的尺寸和形状决定）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为“压电谐振”。
晶振电路为主控芯片提供系统时钟，所有的外设工作，CPU工作都要基于该时钟，类似于整个系统的“心跳节拍”。
晶振分为无源和有源，但是本质上都是皮尔斯震荡电路（反相放大器+电阻+电容+晶体+电源），只不过对于单片机而言，单片机内部集成了反相放大器和电阻以及电源，外接晶体和电容就可以了，这里的晶体就称之为无源晶振。
而有源晶振是将皮尔斯振荡器作成一个整体，直接加电源即可工作，当然，价格也会比无源的贵一些。
4 复位电路
主控芯片是低电平复位(引脚NRST)，硬件按键复位属于系统复位之一(另外还有软件复位，看门狗计数终止复位等)。其中的电容C2的目的是按键消抖，防止在按键刚刚接触/松开时的电平抖动引发误动作(按键闭合/松开的接触过程大约有10ms的抖动，这对于主控芯片I/O控制来说已经是很长的时间，足以执行多次复位动作。由于电容电压不会突变，所以采用电容滤波，防止抖动复位误动作)。
5 调试接口
程序开发的过程中，需要下载bin/hex文件，以及在线仿真调试，可采用SWD或者JTAG的方式。SWD 模式比 JTAG 在高速模式下面更加可靠，且只需4引脚，实际开发中一般都采用SWD方式。其中的时钟线CLK是用于Jlink和芯片的时钟同步，一般频率设置为4MHz，可根据实际情况调整频率。
6 主控芯片STM32F103C8T6
理解上图的芯片特征，算是基本了解STM32这类主控芯片。包括核心主频，内存，闪存，工作模式，A/D数据转换，DMA，定时器，以及通信协议。这部分的知识量还是比较多，需要先整体把握，再分而治之。
比如:
主频跟cpu执行代码的速度相关，主频越高，cpu执行的速度就越快，芯片的成本也就越高；
内存SRAM的大小跟代码运行时的需求相关，比如全局变量，局部变量等数据都是跟SRAM相关，C语言中的逻辑分区：堆/栈/全局变量区，从物理角度分：都是属于SRAM；
闪存flash，是存放代码的物理区，bin/hex文件放在flash中，相当于电脑的硬盘；
DMA(Direct Memory Access)直接存储访问，是在外设与内存，内存与内存之间传输大量数据时用的，作用是减轻CPU的负担，以增加硬件的成本和复杂性，来达到提高整体效率的一种传输方案;
通信协议，这个就很多了，UART,SPI,IIC,CAN,USB等，主要作用是与外界设备通信所用，不同的通信方式有不同的协议，这个需要结合外部芯片的驱动来进一步学习。
参考资料：
1.stm32f103c8t6数据手册
2.stm32f103c8t6中文参考手册
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史海拾趣
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