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STM32F3系列核心架构

1.引言

STM32F3系列是STMicroelectronics推出的一款基于ARMCortex-M4内核的微控制器系列。该系列微控制器集成了多种高性能特性，如浮点运算单元（FPU）、高速ADC、低功耗模式等，广泛应用于工业控制、电机控制、传感器网络和消费电子等领域。本节将详细介绍STM32F3系列的核心架构，包括其内核、存储器、外设和系统配置等方面的内容。

2.ARMCortex-M4内核

2.1内核概述

ARMCortex-M4内核是STM32F3系列的核心处理器。它是一种高性能的32位RISC处理器，具有以下主要特点：

浮点运算单元（FPU）：支持单精度浮点运算，显著提高处理复杂算法和信号处理的能力。

硬件除法器：支持快速的整数和浮点除法运算。

DSP指令集：包含多种数字信号处理指令，适合音频处理、滤波器设计等应用。

低功耗特性：支持多种低功耗模式，延长电池寿命。

嵌套向量中断控制器（NVIC）：支持多级中断处理，响应速度更快。

2.2内核寄存器

ARMCortex-M4内核寄存器包括以下几类：

通用寄存器：包括R0-R12，用于存储数据和地址。

程序计数器（PC）：R15，用于存储下一条指令的地址。

链接寄存器（LR）：R14，用于存储子程序返回地址。

堆栈指针（SP）：R13，用于管理堆栈。

程序状态寄存器（PSR）：包括APSR、IPSR和EPSR，用于存储处理器的状态信息。

控制寄存器（CONTROL）：用于控制处理器的工作模式，如使用主堆栈还是进程堆栈。

2.3中断处理

NVIC（嵌套向量中断控制器）是Cortex-M4内核的重要组成部分，负责中断的管理和调度。它具有以下特点：

多个优先级级别：支持16个优先级级别，可以灵活配置中断优先级。

自动向量表：中断向量表自动管理中断向量，简化中断处理。

快速上下文切换：支持快速的中断上下文切换，减少中断响应延迟。

2.3.1中断向量表

中断向量表是NVIC管理中断的依据，位于闪存或SRAM的起始地址。每个中断向量对应一个中断处理函数的地址。以下是中断向量表的结构：

//中断向量表结构

typedefstruct{

uint32_tStackTop;//堆栈顶部地址

void(*Reset_Handler)(void);//复位处理函数

void(*NMI_Handler)(void);//NMI处理函数

void(*HardFault_Handler)(void);//硬故障处理函数

//其他中断处理函数

}VectorTable;

2.3.2中断优先级配置

中断优先级可以通过寄存器配置。以下是配置中断优先级的示例代码：

//配置中断优先级

voidConfigureInterruptPriority(void){

//配置外部中断线0的优先级为1

NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,1);

//使能外部中断线0

NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

}

3.存储器架构

3.1存储器类型

STM32F3系列微控制器包含多种存储器类型，包括：

闪存（FlashMemory）：用于存储程序代码和常量数据。

SRAM：用于存储运行时数据和变量。

系统存储器（SystemMemory）：包含自举代码和一些预定义的配置。

3.2存储器映射

STM32F3系列的存储器映射如下：

地址范围|描述|

|————–|————————–|

0x00000000-0x0001FFFF|SRAM1(96KB)|

0x10000000-0x10003FFF|SRAM2(16KB)|

0x08000000-0x08200000|闪存(256KB)|

0x1FFF0000-0x1FFF07FF|系统存储器(2KB)|

0x40000000-0x400FFFFF|外设寄存器(1MB)|

3.3存储器访问

STM32F3系列微控制器支持多种存储器访问模式，包括：

字节访问：8位数据访问。

半字访问：16位数据访问。

字访问：32位数据访问。

3.3.1存储器访问示例

以下是一个简单的存储器访问示例，读取和写入SRAM1中的数据：

//定义SRAM1的起始地址

#defineSRAM1_BASE0

//读取SRAM1中的数据

uint32_tReadSRAM1(ui