(9.1)-1 嵌入式系統(tǒng)的概述單片機原理與應用

第1章嵌入式系統(tǒng)概述

EmbeddedSystemOverviewSTM32嵌入式系統(tǒng)課程內容1、嵌入式系統(tǒng)概述2、Cotex-M3體系結構3、STM32最小系統(tǒng)4、STM32程序設計5、GPIO原理及應用6、EXTI原理及應用7、USART原理及應用8、定時器原理及應用9、DMA原理及應用10、ADC原理及應用11、μC/OSII嵌入式操作系統(tǒng)基礎12、μC/OSII內核機制13、嵌入式系統(tǒng)綜合設計實例課程成績評定課程主要內容（18次課程，6個實驗）共計48學時課程成績：平時成績（點名、作業(yè)、學習、實驗）+期末綜合考試 期末綜合測試：50%，平時成績：50%平時成績由點名、作業(yè)、學習、實驗四項組成，學習占20%，其它每項各占10%2023/11/273參考教材1、《原子教你玩STM32-庫函數(shù)版》

《例說STM32-庫函數(shù)版》

★張洋等編著，北京航空航天大學出版社2、《STM32嵌入式微控制器快速上手》

★陳志旺等編著，電子工業(yè)出版社。2023/11/274第1章嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)簡介ARM體系結構及系列微處理器Cotex-M3系列微處理器簡介STM32系列微處理器簡介STM32嵌入式系統(tǒng)的學習問題1.1嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)特點嵌入式系統(tǒng)應用嵌入式系統(tǒng)分類嵌入式系統(tǒng)發(fā)展嵌入式系統(tǒng)組成1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義

隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術和微電子技術的快速發(fā)展，人們進入了后PC時代，后PC時代是一個嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）的網(wǎng)絡時代，嵌入式技術正主宰后PC時代。“嵌入式系統(tǒng)”實際上是“嵌入式計算機系統(tǒng)”的簡稱。

1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(2)

一、嵌入式系統(tǒng)的定義

嵌入式系統(tǒng)是：“以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)”。1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(3)

嵌入式系統(tǒng)三要素： 嵌入、專用、計算機嵌入性：嵌入到對象體系中，有對象環(huán)境要求專用性：軟、硬件按對象要求設計、裁減計算機：實現(xiàn)對象的智能化功能，是計算機1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(5)

二、嵌入式系統(tǒng)的其它定義

1、IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）

的定義

嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置”（Devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。

1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(6)2、中國微機學會的定義

嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式應用為目的的計算機系統(tǒng)，可以分為芯片級、板卡級、系統(tǒng)級三種類型。芯片級嵌入的是含程序或算法的處理器；板卡級嵌入的是系統(tǒng)中某個核心模塊板；系統(tǒng)級嵌入的是主計算機系統(tǒng)。1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(7)3、國內學者認為

將一套計算機控制系統(tǒng)嵌入到具有某種完善的、特定功能的系統(tǒng)內（如各種機械設備），以實現(xiàn)對原有系統(tǒng)的計算機控制，這樣的計算機控制系統(tǒng)叫做嵌入式系統(tǒng)。

主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)、用戶應用軟件等部分組成。

1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(8)

二、單片機和嵌入式系統(tǒng)

單片機屬于嵌入式系統(tǒng)，但功能不夠強、性能不夠高，是一種不夠完善的嵌入式系統(tǒng)。

單片機與嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別，從軟件和硬件兩個方面：

單片機數(shù)據(jù)處理能力有限、處理速度有限單片機不使用操作系統(tǒng)單片機無網(wǎng)絡功能、無文件系統(tǒng)功能等1.1.2嵌入式系統(tǒng)的特點

主要有以下幾個方面的特點（特征）

1、專用性強

2、系統(tǒng)精簡（功能單一）

3、操作系統(tǒng)可有可無，內核小、實時性強

4、程序固化在存儲器中

5、可靠性高

6、需要專門工具開發(fā)和環(huán)境

7、與被嵌入設備有機結合，生命周期長1.1.3嵌入式系統(tǒng)的應用

消費電子嵌入式應用信息家電智能玩具軍事電子通信設備移動存貯工控設備智能儀表汽車電子網(wǎng)絡設備工業(yè)軍事國防電子商務網(wǎng)絡1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應用(3)嵌入式系統(tǒng)的應用領域工業(yè)控制儀器儀表日常生活科學研究軍事國防航空航天 醫(yī)療衛(wèi)生文化教育廣播電視電信網(wǎng)絡交通運輸水利電力農業(yè)氣象等1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應用(3’)當前我國的主要應用領域

客戶分布：主要在電信、醫(yī)療、汽車、安全、工業(yè)控制和消費類等行業(yè)。

產品分布：主要在消費類電子、通信、醫(yī)療、安全等行業(yè)。其中在消費類電子領域占最大的市場份額。

發(fā)展重點：移動多媒體、數(shù)字娛樂、手機終端、汽車電子、醫(yī)療產品等，成為嵌入式系統(tǒng)應用市場的發(fā)展重點。

嵌入式系統(tǒng)應用舉例舉例：2014年吳順偉老師主持承擔的橫向項目：基于嵌入式技術的換熱站無線遠程監(jiān)控節(jié)點及其網(wǎng)絡設計；詳見技術開發(fā)（委托研究）合同書（如圖1所示）講解要點：項目采用了先進的嵌入式技術，實現(xiàn)了換熱站的遠程控制和無人值守的自動參數(shù)檢測控制，保證了安全高效的運行。應用舉例圖1嵌入式系統(tǒng)的舉例---橫向項目合同書主持人：吳順偉計算機應用領域的劃分桌面通用型高端服務型小型專用型嵌入式Internet應用后PC時代產品的蓬勃發(fā)展1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應用(5)嵌入式技術的應用－手機韓國電信手機/電視遙控器二合一產品SonyEricsson超小型手機電腦手機放在底座上成為電腦Nokia手機戶外音響內置DVB-H移動電視手機普通手機智能手機與PDA結合智能家居智能家電Roto-Rooter公司馬桶組合筆記本/ipod/冰箱/Xbox360/健身高科技的捕鼠器遮斷紅外線光束掉下籠子DangerBomb鬧鐘不起床就爆炸啰配備電子食譜的鍋鏟coo.boo智能型垃圾桶i.Master浙江大學智能割草機浙江大學顯示營養(yǎng)智能果汁機嵌入式技術的應用－智能家居嵌入式技術的應用－PDA個人信息助理掌上電腦PDA手機+GPS導航＝DopodU1000，且支持SkyPEMap-Star的GPS定位設備華碩GPS導航器GPS導航器Nokia6110四頻HSDPA/GPS導航器嵌入式技術的應用－PMPiLuv可即時將視頻錄制到iPod/閃存卡上，與以前技術相反Sony家用影音綜合設備XtremeMac開發(fā)的iPod音箱IPEVO支持Skype電話Nike的

iPod帽MeizuM8IpodnanoArchos帶Wifi的704PortableMediaPlayer作業(yè)：定義，作用，應用領域？錄音筆FLY數(shù)字筆能“看懂”在專用紙上所寫的內容能“閱讀”寫作和糾正語法錯誤完成簡單的算術運算將英文互相翻譯成西班牙文等Genius數(shù)字便箋存儲100頁便箋2000LPI分辨率32MB板載內存可通過USB連接電腦筆跡識別軟件PolymerVision手機書嵌入式技術的應用－辦公用品嵌入式技術的應用－手表MartinFrey手表日程表、和手機聯(lián)動獲取網(wǎng)絡連接和GPS定位信息手表手機：M3001英寸的顯示屏、USB接口可播放音樂、支持藍牙Nike的Speed+手表結合iPod和運動計測韓國防性罪犯的電子手鐲可追蹤罪犯的定位和坐標愛國者視頻MP4手表嵌入式技術的應用－運動玩具游戲GTX公司定位的運動跑鞋內置的GPS接收器和可充電電池遙控蜻蜓次世代三大主流三款主機Xbox360，WII，PS3GameCubeXboX360PS3Wii,手柄,手套,槍嵌入式技術的應用－攝像器材數(shù)碼相機DV嵌入式技術的應用－多媒體終端IP電話視頻會議可視電話視頻電話語音識別電話網(wǎng)絡視頻電話IP電話嵌入式技術的應用－家庭音響引入計算機技術的音響配備B&O與Core2Duo的P.Guerra家庭影院SonosZP80無線音響LGHDDVD/藍光播放器Motorola支持M卡的HDDVR錄像機iPhone嵌入式技術的應用－電視高清電視數(shù)字電視立體顯示技術LG內置數(shù)字錄像機的LCDTV能輸出1080p高畫質影像的iPodDock數(shù)字電視機頂盒投影機，家庭影院、教學嵌入式技術的應用－通訊設備有計算機能力的各種通訊設備路由器/交換機/防火墻等Buffalo路由器/USB網(wǎng)卡套裝VPN產品千兆網(wǎng)關防火墻

思考：二者有何區(qū)別？嵌入式技術的應用－儀器儀表DCG(動態(tài)心電圖儀)便攜式多參數(shù)監(jiān)護儀中醫(yī)指套傳感器脈象虛擬儀器推拿手法測試儀電動機故障狀態(tài)監(jiān)測保護系統(tǒng)監(jiān)控儀手持儀嵌入式技術的應用－交通相關汽車電子處理器個數(shù)可達三位數(shù)車載：娛樂，定位等車控：ABS、EBD等其他中國版月球車汽車立體聲音響HDRadio擴展包改裝遮陽板DVD/TV/MP3思考：中國首次探月活動是何時如何進行的？嵌入式技術的應用－新興硬件#1GPS/藍牙雙拼模塊芯片龍芯2號增強型處理器芯片Intel進入二十倍數(shù)時代，五年后給我們八十核心處理器服用的RFID芯片IntelTolapai計劃要把南北橋做在芯片中思考：定義，基本組成，原理，應用領域？思考：了解我國的CPU芯片生產水平？思考：中興事件及給我們的啟示汽車電子：18個嵌入式控制模塊、CAN總線網(wǎng)絡

思考：車聯(lián)網(wǎng)的定義，基本組成，原理，應用領域？軍事國防領域作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)：夜視掃描、全球定位、指揮通信航天領域火星探路者--基于VXworks1.1.3嵌入式系統(tǒng)的應用(6)

二、從芯片和產品市場來看嵌入式系統(tǒng)的應用

用于嵌入式系統(tǒng)設計與制造的CPU，每年大概有10---20億片。據(jù)統(tǒng)計，每年只有2%左右的計算機芯片用在臺式PC或便攜式電腦上的，而98%的CPU或微控制器用在了嵌入式系統(tǒng)上。每年大約有1萬個新的嵌入式系統(tǒng)產品投入生產，而且越來越多的系統(tǒng)需要復雜的嵌入式操作系統(tǒng)。1.1.4嵌入式系統(tǒng)組成

粗略劃分：嵌入式處理器外圍設備嵌入式操作系統(tǒng)(可無)嵌入式應用軟件稍細劃分：嵌入式處理器外圍設備驅動程序嵌入式操作系統(tǒng)應用接口嵌入式應用軟件1.1.4嵌入式系統(tǒng)的組成(2)軟件部分硬件部分SynchronousDynamicRandomAccessMemory，同步動態(tài)隨機存儲器InternetInformationServices(IIS,互聯(lián)網(wǎng)信息服務),MemoryManagementUnit，內存管理1.1.5嵌入式系統(tǒng)分類按表觀形式（硬件范疇）

芯片級嵌入(含程序和算法的處理器、單片機)

模塊級嵌入（系統(tǒng)中的某個核心模塊） 系統(tǒng)級嵌入（系統(tǒng)中的電路板）按實時性要求（軟件范疇）

非實時系統(tǒng)（如PDA等） 軟實時系統(tǒng)（消費類產品如MP3、MP4等） 硬實時系統(tǒng)（導引頭等工業(yè)和軍工系統(tǒng)）思考：何為實時性？1.1.6嵌入式處理器分類

按存儲器結構分（數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器） 普林斯頓結構（馮.諾依曼結構）：同一空間

哈佛結構：兩個空間（兩套總線）按處理器結構分

CISC、RISC：復雜、精簡指令處理器按處理器功能分

MPU：如MCS-51、ARM、Intel、DSP等系列

MCU：如MCS-51、ARM、MIPS系列

SOC、SOPC：片上系統(tǒng)、可編程片上系統(tǒng)PLD/FPGA+IP+EDA--

SOC/SOPCμC/OS-II：教學免費的、面向中小型嵌入式系統(tǒng)應用。實時、?。◣譑B）、多任務、可靠

Vxworks：美國WindRiver（風河）公司于1983年開發(fā)，具有可靠、實時、可裁減特性。主要用于網(wǎng)絡設備（交換機、路由器）、通信等。歸intel

WinCE：它是微軟針對個人電腦以外的電腦產品所研發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，而CE則為Customer

Embedded的縮寫。

Linux/μCLinux：免費、源碼開放操作系統(tǒng)，面向沒有MMU【MemoryManagementUnit】硬件平臺。

PalmOS：Com公司產品，在PDA、掌上電腦市場占據(jù)很大份額，具有開放的操作系統(tǒng)應用程序接口(API)，可讓用戶靈活方便地定制操作系統(tǒng)。1.1.7嵌入式操作系統(tǒng)對于PC機，其開機后的初始化處理器配置、硬件初始化等操作是由BIOS（BasicInput/OutputSystem）完成的，但對于嵌入式系統(tǒng)來說，出于經(jīng)濟性、價格方面考慮一般不配置BIOS，因此我們必須自行編寫完成這些工作的程序。這就是所需要的開機程序，在嵌入式中稱為BootLoader程序。系統(tǒng)加電復位后，幾乎所有的CPU都從由復位地址上取指令。因此在系統(tǒng)加電復位后，處理器將首先執(zhí)行BootLoader程序。啟動程序BootLoader介紹2023/11/2747

啟動程序BootLoader介紹（續(xù)）BootLoader是系統(tǒng)加電后、操作系統(tǒng)內核或用戶應用程序運行之前，首先必須運行的一段程序代碼。通過這段程序,為最終調用操作系統(tǒng)內核、運行用戶應用程序準備好正確的環(huán)境。對于嵌入式系統(tǒng)來說，有的使用操作系統(tǒng)，也有的不使用操作系統(tǒng)，但在系統(tǒng)啟動時都必須運行BootLoader，為系統(tǒng)運行準備好軟硬件環(huán)境。系統(tǒng)啟動代碼完成基本軟硬件環(huán)境初始化后，對于有操作系統(tǒng)的情況下，啟動操作系統(tǒng)、啟動內存管理、任務調度、加載驅動程序等，最后執(zhí)行應用程序或等待用戶命令；對于沒有操作系統(tǒng)的系統(tǒng)直接執(zhí)行應用程序或等待用戶命令2023/11/2748

啟動程序BootLoader介紹（續(xù)）系統(tǒng)的啟動通常有兩種方式，一種是可以直接從Flash啟動，另一種是可以將壓縮的內存映像文件從Flash（為節(jié)省Flash資源、提高速度）中復制、解壓到RAM，再從RAM啟動。當電源打開時，一般的系統(tǒng)會去執(zhí)行ROM（應用較多的是Flash）里面的啟動代碼。這些代碼是用匯編語言編寫的，其主要作用在于初始化CPU和板上的必備硬件如內存、中斷控制器等。有時候用戶必須根據(jù)自己板子的硬件資源情況做適當?shù)恼{整與修改。

2023/11/27491.1.8嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展可以分為單片微機SCM

【SingleChipMicrocomputer】、微控制器MCU

、SOC/SOPC三個階段。

嵌入式系統(tǒng)的誕生 由于單片機是伴隨著微機誕生的，單片機屬于嵌入式系統(tǒng)，因此嵌入式系統(tǒng)是伴隨著微機誕生的。

1971年Intel公司首先開發(fā)出了第一片4位微處理器4004，主要用于家用電器、計算器、高級玩具中。

4004的問世標志著嵌入式系統(tǒng)的誕生。 1.1.8嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(2)

1、SCM階段 即單片微機(SingleChipMicrocomputer)、單片機階段

主要標志：是將微機的幾部分集成在一個芯片中

代表機型：主要有Intel的MCS-48、MCS-51、MCS-96/98等。

1.1.8嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(3)

2、MCU階段 即微控制器（MicroControllerUnit）階段

主要標志：除了將微機的幾部分集成在一個芯片中外，把控制所常用到的電路也集成到芯片中，如A/D、D/A、RTC、PWM、USB、Watchdog等。Philips公司起著重要作用。

代表機型：

主要有中國深圳宏晶公司的STC89LE52AD、STC12C5A60S2，Philips的LPC935、SILICONLABS公司的C8051Fxxx等思考：何為Watchdog,作用？1.1.8嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(4)

3、SOC/SOPC

SOC即片上系統(tǒng)（SystemOnChip）、SOPC即可編程片上系統(tǒng)(SystemOnProgrammableChip)，在芯片上集成一個完整專用計算機系統(tǒng)，單片系統(tǒng)。

主要標志：

IC設計技術發(fā)展和IP（IntellectualProperty知識產權）軟內核、SIP（SiliconIP）軟內核的出現(xiàn)，產生了SOC；EDA(ElectronicDesignAutomatic)工具（如VHDL）的發(fā)展，使外圍電路簡化在一個芯片上。

IP軟內核代表：ARM系列處理器ARM7、ARM9、Cortex-M3等以IP軟內核轉讓。思考：何為軟內核和硬內核,作用？1.1.8嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(6)#2

二、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向

根據(jù)應用的要求，沿著高速度、網(wǎng)絡化、高可靠、小體積、低功耗、低成本方向發(fā)展。

在生活方面、工作方面，以及所有領域，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應用，嵌入式系統(tǒng)的應用，進入了爆炸式發(fā)展的階段，正在改變著人們的生活和各種活動。1.2ARM體系結構及系列處理器本節(jié)內容ARM公司簡介ARM體系結構簡介3、ARM指令系統(tǒng)版本4、ARM體系結構演變5、ARM微處理器簡介1.2.1ARM公司簡介

ARM是AdvanceRISCMachine

縮寫。

ARM的含義：

ARM公司、ARM微處理器或IPCore ARM技術（處理器架構，類似的有x86、MIP、SPowerPC架構）

ARM內核的微控制器

ARM處理器在嵌入式領域占絕對優(yōu)勢：占手機處理器90%的市場份額，平板電腦處理器80%的市場份額，上網(wǎng)本處理器30%的市場份額。

1.2.1ARM公司簡介

ARM公司于1991年11月在英國劍橋成立，前身為Acorn計算機公司。

ARM公司是全球領先的16/32位嵌入式RISC微處理器解決方案供應商。

ARM公司是知識產權IP

（IntellectualProperty）公司，本身不生產芯片，只轉讓設計許可。 全世界有幾十家著名的半導體公司都使用ARM公司的授權，包括Intel、IBM、ATMEL等。 中國也有不少公司得到授權，如中興、華為等，生產ARM微控制器。

ARM公司已成為移動通信、手持設備、多媒體數(shù)字消費嵌入式解決方案的RISC標準。（3）ARM的全球合作伙伴ARM技術共享計劃ATAP）半導體和系統(tǒng)伙伴開發(fā)工具伙伴操作系統(tǒng)伙伴應用伙伴2023/11/27581.2.2ARM體系結構簡介

所謂體系結構，也就是系統(tǒng)結構、CPU架構（包括指令集）。

ARM公司定義了一系列的體系結構版本，以vx表示某種版本，選擇以及發(fā)展到了v8版本。

2.1.3ARM指令系統(tǒng)版本(8)

體系結構ARM微處理器核ARMv3ARM6，ARM600，ARM610，ARM7DI，ARM710ARMv4TARM7TDMI,ARM710T,ARM720TARM740TARMv4StrongARM，ARM8，ARM810ARMv4TARM9TDMI，ARM920T，ARM940TARMv5TEARM9E-S，ARM10TDMI，ARM1020E(E:DSP)ARMv5TEJARM925EJ，ARM1022EJ(J:Java加速)ARMv6ARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S，ARM11JZF-SARMv7A款式，高端、復雜運算應用，接近PC，手機、平板R款式（RealTimeController），高端實時控制M款式（MicroController），低端控制，類單片機ARMv8Cortex-A50系列，64位處理器ARM處理器的主要特征#2

采用RISC體系結構 指令長度固定（32/16位）

流水線操作，1個時鐘可執(zhí)行1條指令 每條指令均可按條件執(zhí)行

Load/Store型指令，具有多寄存器的Load/Store指令，多數(shù)操作數(shù)在寄存器中 可通過協(xié)處理器擴展指令 有高密度編碼的Thumb(16位)指令集思考：何為流水線，有何優(yōu)勢？ARM系列產品命名規(guī)則如：ARM7TDMI、ARM9TDMI、ARM920T(16KB+16KB)ARM926EJ-SFamilynumber7:ARM79:ARM910:ARM1011:ARM11Memorysystem

2:Cache,MMU,ProcessID4:Cache,MPU(內存保護單元)

6:Writebuffer,nocacheMemorysize0:Cachesize(4-128KB)2:Reducedcachesize6:TCM(緩存可改變)temperedcontral(cache)Memory緩存)SynthesizableExtensions

E:DSPextensionJ:Jazelleextension

T:Thumbsupport …內容：

Cortex-M0 Cortex-M1 Cortex-M3 Cortex-M41.3Cortex-M系列處理器簡介

ARMCortex-M0簡稱CM0，是最小的ARM處理器。架構版本為ARMv6。

CM0的主要特點：

最小的ARMCPU，與CM3、CM4兼容，是8/16位微控制器的升級換代產品。

功耗低，僅用不到12K等效門，功耗僅85μW/MHz。

開發(fā)簡單，指令少（56條）

優(yōu)良的互聯(lián)性，支持低功耗網(wǎng)絡互聯(lián)設備主要應用：醫(yī)療器械、測量控制、游戲、互聯(lián)設備Cortex-M0處理器思考：何為等效門？

Cortex-M0處理器框圖WIC:喚醒中斷控制器嵌套向量中斷控制器(NestedVectoredInterruptController) ARMCortex-M1簡稱CM1，是第一個專門為FPGA設計SOC而開發(fā)的ARM處理器。ARMv6版本。

Cortex-M1處理器TCMIF:緊耦合內存接口思考：定義，基本組成，原理，應用領域？嵌套向量中斷控制器(NestedVectoredInterruptController)AdvancedHigh-performanceBus(AHB）

ARMCortex-M3簡稱CM3。版本為ARMv7主要特點：

采用Thumb-2指令集，比Thumb具有更高的代碼密度和更高的性能。

提高了中斷的性能，數(shù)量多、速度快

低功耗、低成本 高性能、易使用

Cortex-M3處理器思考：定義？ ARMCortex-M3簡稱CM3。版本為ARMv7。

Cortex-M3處理器DAP:調試訪問端口思考：定義，實現(xiàn)方法原理？

Cortex-M3處理器框圖

Thumb-2既包含32位ARM指令，還有16位Thumb指令，二者有機融合，并且有所發(fā)展。 新的Thumb-2技術可以帶來很多好處：

可以實現(xiàn)ARM指令的所有功能 增加了12條新指令，可以改進代碼性能和代碼密度之間的平衡 代碼性能達到了純ARM代碼性能的98%

相對ARM，Thumb-2代碼的大小僅有其74%

代碼密度比現(xiàn)有的Thumb指令集更高:

代碼大小平均降低5%、代碼速度平均提高2-3%

Thumb-2指令集 ARMCortex-M4簡稱CM4。版本為ARMv7

增加了浮點運算單元、DSP功能及指令。主要特點：

強大的控制功能 高效的數(shù)字信號處理功能 易于開發(fā)應用 低功耗、低成本

適合電機控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業(yè)自動化等領域。

ARM7TDMI、CM0、CM3、CM4的比較見表1-6

Cortex-M4處理器

Cortex-M4處理器框圖

1.4.1意法半導體公司簡介

意法半導體（STMicroelectronics)是全球最大的半導體公司之一 世界第一大專用模擬芯片和電源轉換芯片制造商 世界第一大工業(yè)半導體和機頂盒芯片供應商

在分立器件、手機相機模塊和車用集成電路領域居世界前列。

ST公司所開發(fā)的Cortex-Mx系列微控制器非常成功。

1987年6月由意大利的Società

Generale

Semiconduttori

(SGS)

Microelettronica與法國湯姆遜(Thomson)公司的半導體分部Thomson

Semiconducteurs兩家半導體公司合并而成，該公司自1998年5月湯姆遜撤股后由SGS-THOMSON更名為意法半導體(STMicroelectronics)1.4STM32微控制器簡介

從2007年6月開始，陸續(xù)推出了CM0、CM3、CM4三個系列的微控制器。

STM32有完整的開發(fā)支持環(huán)境：提高標準軟件庫、評估板、開發(fā)套件，以及第三方的工具和軟件。

STM32F系列主要作為低端8/16位單片機的升級換代產品。

STM32F系列廣泛地應用于：需要低功耗、高速度、簡單圖形及語音處理、控制功能強大、小型操作系統(tǒng)等產品中。1.4STM32微控制器簡介

STM32F1xx有6個系列：

STM32F100系列：超值型，24MHz

STM32F101系列：基本型，36MHz

STM32F102系列：USB基本型，48MHz

STM32F103系列：增強型，72MHz

STM32F105/107系列：互聯(lián)型，72MHz

STM32L系列：超低功耗型，72MHz

電壓范圍：2.0到3.6V I/O電壓容限：為5VSTM32F103系列： 引腳數(shù)目：36、48、64、100、144 Flash：16、32、64、128、256、512KB RAM：6KB,10KB,20KB,32KB,64KB1.4.2STM32F1xx系列ARM32位CM3微控制器,72MHz,

512kBFlash,64kBSRAMSRAM,PSRAM,NOR-NANDFlash控制器 內部RC8MHz和32kHz時鐘,PLL,RTCNVIC中斷控制器,240個外中斷 電源管理,JTAG、SWD調試口8個16位Timers，Capture,CompareandPWM

2個16位WatchdogTimers,SysTickTimer3個SPI/I2S,2個I2C,5個USART,2.0USB

2.0CAN,3個12位16通道A/D,2個12位D/A

SDIO,FastI/OPorts，2個DMA、12個通道STM32F103ZET6微控制器資源思考：定義原理？1.4.3STM32F2xx系列

2010.11，ST推出STM32F2系列，內核為Cortex-M3。

與STM32F1xx比較的主要特點：

主頻更高，為120MHz

存儲器容量更大，F(xiàn)lash為1MKB，SRAM為132KB

功耗更低 增加了對視頻影像、設備互聯(lián)、安全加密、音頻及控制的支持1.4STM32微控制器簡介1.4.4STM32F4xx系列

2011年ST推出STM32F4系列微控制器，內核為Cortex-M4。

與STM32F2系列比較的主要特點：

較強的數(shù)字處理能力，具有浮點單元、DSP指令 支持數(shù)據(jù)并行傳輸，7重AHB總線

數(shù)據(jù)傳輸速率極快，多通道DMA控制器

主