Cortex-M3 内核 MCU-STM32F1 开发之路:(一)单片机 MCU 的构成,包括 FLASH 和 SRAM 的区别,以及引脚类型

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SWD 和 JTAG 的区别 待写

1)单片机 MCU 的构成

单片机:Single-Chip Microcomputer,单片微型计算机,是一个完整的系统级芯片,也称为 MCU(MicroController Unit)。

MCU 通常是一 个大的系统级芯片,他把 CPU、SRAM、FLASH 都集成到了这个芯片中(和电脑不一样,电脑这三个都是分开的),内部的完整构成为:CPU + 存储器 + 外设控制器 + 时钟系统 + 总线矩阵 + 电源管理

MCU 芯片外部图:

MCU 芯片内部图(LQFP封装,不尽相同,仅作参考):

构成:

其中:

  • CPU中央处理器,比如 ARM Cortex-M3(相当于电脑的 CPU )
  • SRAM静态随机存取存储器(相当于电脑的运行内存,不过电脑的是动态存储器 DRAM )
  • FLASH闪存 ,是一种非易失性存储器,其中一部分用于存储代码,一部分用于存储关键数据(相当于电脑的硬盘)
    • 也就是说代码是下载在单片机的 flash 里的,掉电保护。
    • 特点是:非易失、可多次擦写(10万次以上)、支持块擦除,速度快、成本低,集成度高。
    • 电脑中的硬盘,本质上就是大容量的 Flash 存储器。
    • 【注意】 ROM 翻译过来是只读存储器,最初的 ROM 是出厂时写入,无法修改,随着技术发展,出现了可编程的"ROM",比如 EEPROM,而 FLASH 是 EEPROM 的改进版,支持块擦除(比字节擦除更快)。现代多称呼 ROM 是一个功能概念,指 "用来存程序、掉电不丢的存储器" ,而 Flash 是一种技术实现,是现代单片机中实现 ROM 功能的主流方式。
  • 外设控制器IO 口、USB 等外设的控制器

2)FLASH 和 SRAM 的区别

特性 FLASH SRAM
存储类型 非易失性存储器(断电后数据不丢失) 易失性存储器(断电后数据丢失)
主要用途 存放程序代码常量数据(如图片、配置) 存放运行时数据(如变量、堆栈、中间结果)
读写速度 读取较快,写入很慢(需先擦除再写) 读写都极快,与 CPU 速度匹配
读写方式 按"扇区/页"擦除,按"字/页"写入 可按"字节/字"随机读写,像普通内存
寿命 有限(通常 1万~10万次擦写) 理论上无限次读写
成本与密度 成本低,存储密度高(容量大) 成本高,存储密度低(容量小)
类比 硬盘或 U 盘------用于长期保存文件 电脑内存条 (RAM)------程序运行时的"工作台"

简单来说就是:FLASH 是"仓库" :用来长期存放程序和数据,断电不丢,但存取慢;SRAM 是"工作台":程序运行时把要用的东西从仓库(FLASH)搬上来,快速处理,断电后清空。在单片机中,程序从 FLASH 启动,但运行时的变量、堆栈等必须加载到 SRAM 中才能被 CPU 高速访问。

【注意】 RW-data(read write)类型的数据:一个初始值非 0 的数据,初值会存放在 FLASH 中,然后程序启动后,将 Flash 中存储的 RW-data 初始值复制到 SRAM 中对应的变量地址。之后程序运行过程中,CPU 操作的都是 SRAM 中的,可以自由读写。

3)原理图引脚类型:

  • 电源引脚:标识符前以 V 开头的基本上都是;
  • 晶振引脚:标识符里带 OSC 的都是;
  • 复位引脚:标识符里带 RST 的都是;
  • 下载引脚:JTAG 和 SWD 相关的引脚(串口1也可以下载,但是一般都不用);
  • BOOT引脚:标识符里带 BOOT 的引脚都是(一般是2个);
  • GPIO引脚:凡是以 P 开头的引脚都是;

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