STM32单片机原理及硬件电路设计研究.docx

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1、STM32 单片机原理及硬件电路设计研究周江【摘 要】STM32 是一种具有良好性能的嵌入式芯片在嵌入式系统的设计和应用当中,具有十分重要的意义和作用.在 STM32 单片机的应用当中,其工作原理和硬件电路设计十分重要的内容.基于此,本文细致的研究了 STM32 单片机的工作原理和各类硬件电路设计,从而加深了对此种类型嵌入式芯片的了解.【期刊名称】数字技术与应用【年(卷),期】2015(000)011【总页数】1 页(P1)【关键词】STM32 单片机;原理;硬件电路设计【作 者】周江【作者单位】湖北工程学院新技术学院 湖北孝感 432000【正文语种】中 文【中图分类】TP368.1STM3

2、2 是一种 ARM Cortex-O 内核，是专门针对低功耗、低成本、高性能嵌入式应用所设计的，根据其不同的内核架构，可分为很多种不同的产品。在 STM32 单片机当中，采用了 ARM 较为先进架构的内核，其实施性能和功耗控制等都较为优良，能够最大限度的进行整合与集成，同时便于开发，能够让产品更加迅速的进入市场。在实际应用中，主要分为基础型、智能型、高级型等产品类型。1.1 系统架构STM32 单片机的研发和应用，成功的取代了过去的低端单片机，是一种处理速度较高的新型处理器，具有十分丰富的内置资源，集成了两路高级定时器和 12 位的AD，同时涉及了针对嵌入式应用底层化的新型内核。在 STM32

3、 单片机当中，根据存储空间的大小和使用性能的强弱，主要可分为通用型和增强型。在时钟频率方面，二者存在着较为明显的差别，增强型单片机的 MCU 时钟能够达到 72 兆赫的最高频率，性能十分突出。在两种不同类型的 STM32 单片机中，都设置了相应的闪存，其区别在于外设接口方式和容量大小不同。1.2 I/O 模式和速率选择采用软件进行编程，能够使 STM32 单片机输出 50 兆赫、10 兆赫、2 兆赫等不同的输出功率。通过提高 GPIO 端口相应内部电路的速率，能够将单片机的输出速率提高。在设置 GPIO 速率的过程中，可以利用软件的 MODE 寄存器来进行。在STM32 单片机的 GPIO 输

4、入模式中，主要包含浮空输入、下拉输入、上拉输入、模拟输入等模式，而在输出模式当中，则主要包括开漏复用输出、推挽输出、推挽复用输出、开漏输出等模式。1.3 GPIO 模式配置在 STM32 单片机的模式配置中，可利用相关软件配置成 8 种不同的模式，从而实现单片机通用的输出和输入模式，其通用输入输出引脚被划分为不同的组别。1.4 功能由于 STM32 单片机中应用了 72 兆赫的 CPU，因此基本上能够实现零等待。在处理数据的过程中，无需额外的响应时间，仅在一个及其周期内，就能够完成运算乘除法。该单片机的 GPIO 接口十分丰富，引脚的数量能够达到 114 个。其中，能够兼容 5V 的通用 I/

5、O 接口数量为 80 个，因而 STM32 单片机能够有效的处理很多的 5V 模块。此外，其中还配置了 16 个外部中断，并将两个 12 位的模数转换器挂载到内部总线上，从而实现了保持采集数据和多重采集数据的功能。在其内部，还集成有温度传感器。在处理器的定位方面，STM32 是 ARM 类型的处理器，因此相比于普通的单片机，其在各个方面都具有更为优良的性能。在单片机内部集成了高级定时器、通用定时器、基本定时期，总数能够达到 7 个。在与外围设备进行通信的过程中，集成了 SPI 接口、USB 接口、CAN 接口、USART 接口等，从而与大多数的接口协议芯片都能够实现顺利的信息通信。此外，在单片

6、机内部还集成了 DMA 直接存取寄存器，在向处理器传输数据的时候，不会占用 CUP 的处理时间，从而提高了单片机的整体工作效率。2.1 复位电路如果 STM32 单片机处于休眠状态或程序不可控状态，可以通过重新上电的方式来进行初始化。不过，更好的方式是加装一个复位按键，从而避免了重复上电对系统所带来的影响。复位功能是连接单片机引脚和电容，使之形成回路，在按键时通过充放电实现初始化。因此，只需在按键位置设置一个电容形成回路，这样在按下按键的时候，电容就能够完成充放电，具体电路如图 1 所示。2.2 供电模块STM32 单片机是 32 位低功耗的高速 MCU，具有较高的性价比。在工作中，只需要利用

7、 USB 线与计算机相连，就能够实现其运行和工作。不过，由于 STM32 中采用的处理器内核具有较宽的供电范围，因此在大多数时候，会采取适中的电压进行供电。在实际操作中，可以基础过去的 51 单片机电源，利用 ASM1117 进行压降，从而满足 STM32 的供电需求。该供电电路能够兼顾到电源自身的波动性和系统的稳定性，从而在电源的输入端和输出端加装滤波电容，具体的电路如图 2 所示。2.3 外设 ADC 转换电路由于浓度、湿度、光强、电流等无法直接显示，因此需要将模拟量转化为数字量， 从而方便单片机的数据处理和人机交互。在 STM32 单片机的核心芯片中，挂载了ADC 外设，同时在单片机内部

8、嵌入了 3 个相互独立的 12 位 ADC，从而实现了模拟量和数字量的转化。STM32 单片机相关领域当中一个十分重要的设备，该单片机以其优良的性能、较高的工作效率，受到了十分广泛的应用。随着相关领域工作研究的不断发展和进步， 为了进一步提高 STM32 单片机的性能，应当对其原理和硬件电路设计进行研究， 从而针对实际工作进行优化和改善，使 STM32 单片机能够发挥出更为良好的作用。【相关文献】1李大朋，曹国华，陈佶言.基于 STM32 单片机驱动面阵 CCD 实时图像显示的研究J.长春理工大学学报（自然科学版），2014，01：37-40.2袁月峰，刘钢海，陈典红.基于 STM32 单片机的气动比例方向阀控制器J.仪表技术与传感器，2013，04：22-24+27.