STM32思维导图

U275350676

2024-08-22

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基本外设接口

串口

外部中断

实际应用、开发环境、基本外设等内容简述

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思维导图大纲

实际应用

智能手环

STM32 72MHZ~168MHZ

MPU6050：姿态结算

I2C/SPI协议

OLED屏

蓝牙，串口...

平衡车

STM32

MPU6050:姿态结算

PWM脉冲宽度调制控制伺服电机

蓝牙，串口...

四轴飞行器

STM32

MPU6050:姿态结算

PWM脉冲宽度调制控制伺服电机

摄像头wifi图传模块...

开发环境

调试工具

JTAG

JTAG（Joint Test Action Group）即联合测试行动小组，是一种用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试的国际标准测试协议。

基本外设

GPIO输入输出

GPIO（General Purpose Input/Output）即通用输入 / 输出端口，是微控制器中非常重要的功能模块之一。

外部中断

外部中断是微控制器中一种重要的功能，它允许微控制器在外部事件发生时快速响应并执行特定的处理程序。

定时器

定时器是一种在微控制器和数字电路中广泛使用的功能模块，它可以实现定时、计数、产生脉冲等功能。

串口

串口（USART，Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种基本外设，用于实现设备之间的串行数据通信。

基本外设接口

SPI

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种高速同步串行通信接口。

特点：高速数据传输，可满足对速度有较高要求的应用场景。全双工通信，能同时进行数据发送和接收。主从模式灵活，一个主设备可连接多个从设备。简单的硬件连接，只需四根信号线（时钟线、主出从入线、主入从出线、片选线）。

工作原理：主设备通过片选信号选中从设备，产生时钟信号控制数据传输。在时钟沿的作用下，主从设备分别在 MOSI 和 MISO 线上进行数据交换。可通过配置时钟极性和相位适应不同设备需求。

应用场景：连接传感器获取数据、与存储设备交互存储程序和数据、控制显示设备进行图像显示等。

IIC

IIC（Inter-Integrated Circuit）即集成电路总线。

特点：双线通信，仅需 SCL（串行时钟线）和 SDA（串行数据线）两根信号线，硬件连接简洁。支持多主多从结构，多个设备可竞争总线控制权进行通信。可通过 7 位或 10 位地址寻址，灵活连接不同设备。

工作原理：通信通过起始和停止条件标识开始和结束。数据以字节为单位传输，接收方发送应答信号表示成功接收。主设备发送地址选择从设备，可进行数据的读写操作。

应用场景：广泛用于传感器连接、存储设备连接（如 EEPROM）、显示设备连接等，尤其适用于对硬件连接要求简洁且通信速度要求不特别高的场景。

USART*+UART

特点： UART：异步通信，全双工模式，硬件结构简单，只需少量信号线。数据传输通过起始位、数据位、校验位和停止位实现同步。灵活设置不同数据位长度、校验位和停止位以适应不同场景。 USART：兼具同步和异步通信模式，功能更强大。相比 UART，通常具有更多功能如硬件流控制、多处理器通信模式等，可实现更高性能的数据传输。

工作原理：发送数据：将并行数据转换为串行数据，在数据线上依次发送起始位、数据位、校验位和停止位。接收数据：通过检测起始位确定数据开始，按照约定格式接收数据位、校验位和停止位，并转换为并行数据。

应用场景：传感器数据采集，将传感器输出的模拟信号经 ADC 转换后通过 UART/USART 传输给微控制器处理。调试和通信，在嵌入式系统开发中用于输出调试信息和与主机通信。设备间通信，如打印机、调制解调器等简单设备间的数据传输。高速数据传输和多设备通信场景可使用 USART 的同步通信模式和多处理器通信模式等功能。

USＢ　FS

UＳＢ FS（U Full Speed）即全速 UＳＢ。

特点：传输速度相对较低，最大为 12Mbps，但具有较好的兼容性，许多老旧设备和操作系统都支持。实现成本低，硬件设计相对简单，适合成本敏感的应用场景。

工作原理：采用总线拓扑结构，多个设备通过一对差分信号线（D + 和 D-）连接到主机。主机通过轮询方式与设备通信，支持控制传输、批量传输、中断传输和同步传输四种数据传输方式。设备连接时需经过枚举过程，由主机确定设备类型、功能和所需资源。

应用场景：连接低速设备如鼠标、键盘、打印机等；在嵌入式系统中，尤其在成本和空间受限的情况下有应用优势；也用于与旧设备兼容的场景。

WDG

WDG（Watchdog Timer，看门狗定时器）。

特点：用于监测系统的运行状态，防止系统因故障而死机或进入不可恢复的状态。可设置不同的超时时间，以适应不同的应用需求。

工作原理：在系统正常运行时，软件需要在规定的时间内周期性地 “喂狗”，即向看门狗定时器写入特定的值。如果系统出现故障或程序跑飞，未能及时 “喂狗”，看门狗定时器超时后会产生复位信号，使系统重新启动。

应用场景：在对系统可靠性要求较高的应用中，如工业控制、汽车电子等领域，看门狗定时器可以确保系统在出现异常情况时能够自动恢复，提高系统的稳定性和可靠性。

FSMC

FSMC（Flexible Static Memory Controller，可变静态存储控制器）。

特点：能够高效地与多种外部静态存储器连接，如 SRAM、ROM、NOR Flash 和 NAND Flash 等。提供灵活的配置选项，可以根据不同存储器的特性进行参数设置。提高数据传输速度和系统性能，减少处理器的等待时间。

工作原理：通过特定的引脚和信号与外部存储器进行通信，根据设置的参数控制存储器的读写操作。可以实现不同的访问模式和时序控制，以适应不同类型的存储器。

应用场景：在需要扩展外部存储器的应用中，如嵌入式系统中需要大容量存储或快速数据访问的场合。例如，在图像显示、数据存储和处理等应用中，可以使用 FSMC 连接外部存储器来满足系统对存储容量和性能的要求。

ADC/DAC

ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）和 DAC（Digital-to-Analog Converter，数模转换器）。

ADC 特点与工作原理：特点：高精度，STM32 通常拥有 12 位或更高分辨率的 ADC。多通道，可同时采集多个模拟信号源。转换速度较快，能满足不同应用场景对数据采集的实时性要求。工作原理：将模拟信号转换为数字信号，通过对输入的模拟电压进行采样和量化，按照一定的转换速率生成对应的数字值供微控制器处理。 DAC 特点与工作原理：特点：可输出稳定的模拟信号。具有一定的分辨率和转换速度，能够满足不同应用对模拟信号输出的要求。工作原理：将数字信号转换为模拟信号输出。根据输入的数字值，通过内部的转换电路生成相应的模拟电压或电流。

应用场景： ADC 广泛应用于传感器数据采集，如温度、压力、光照等模拟信号的数字化处理。在工业控制、环境监测等领域发挥重要作用。 DAC 可用于产生特定的模拟信号，如音频信号输出、控制模拟电路的电压或电流等。在音频设备、自动化控制等领域有应用价值。

SDIO

SDIO（Secure Digital Input/Output，安全数字输入输出）。

特点：高速数据传输接口，可支持 SD 卡、MMC 卡等存储卡。提供多种数据传输模式，适应不同的应用需求。具有较高的灵活性和可扩展性。

工作原理：通过特定的引脚和信号与存储卡进行通信，实现对存储卡的读写操作。可以控制存储卡的时钟、命令和数据传输，支持不同的存储卡协议和命令集。

应用场景：在需要大容量存储和快速数据访问的应用中，如嵌入式系统中的数据存储、多媒体设备中的存储卡接口等。可以方便地实现对存储卡的读写操作，满足系统对存储容量和性能的要求。