STM32初学---总线:AHB、AHP / EEPROM、SPI FLASH、EMMC

1. 总线

1.1 总线概念

总线 = 芯片内部各个模块之间"传输数据的公共通道"

CPU 通过总线：

读外设寄存器
写外设寄存器
访问 Flash / SRAM

1.2 多种总线

为什么 STM32 要有"多种总线"？
如果所有模块都挤在一条总线上：

速度慢
冲突多
功耗高

所以 STM32 把不同"速度 / 功能"的模块放在不同等级的总线上。

这就是你在数据手册里看到的：AHB / APB1 / APB2 ...

1.3 STM32 常见的几种总线

（1）AHB（Advanced High-performance Bus）

特点：高速、主干总线

一般连接：

CPU（Cortex-M）
Flash
SRAM
DMA
总线桥（APB Bridge）

（2）APB（Advanced Peripheral Bus）

特点：低速、简单、省功耗

分成两条（以 STM32F1/F4 为例）：

总线	典型外设
APB1	USART2/3、I2C、SPI2、TIM2~7
APB2	GPIO、USART1、SPI1、TIM1

结构可以表示为：

javascript 复制代码

          CPU
           |
          AHB  ← 高速主干
      ┌────┼────┐
    Flash  SRAM  DMA
                 |
               APB Bridge
              ┌──────┬──────┐
           APB1      APB2
        (低速外设)  (高速外设)

1.4 写代码时"总线很重要"

例如：外设挂在哪条总线 → 决定时钟怎么开

你一定会写过：

复制代码

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

为什么是 APB2？

👉 因为 GPIOA 在 APB2 总线上

如果你写错成 APB1：

1、编译不报错

2、程序不工作

1.5 总线频率 ≠ CPU 频率

例如：

java 复制代码

CPU：72 MHz
APB1：36 MHz（通常被限制为 ≤36MHz）
APB2：72 MHz

这会影响：

1、定时器计数频率

2、串口波特率

3、I2C 时序

1.6 总线矩阵

总线矩阵 = 芯片内部的"智能交通枢纽"

负责：谁可以同时访问谁、走哪条路、不互相堵车

结构上，总线矩阵 = 多个"主设备（Master）"可以并行访问多个"从设备（Slave）"。

1.6.1 Master 与 Slave

Master（发起访问的一方）

CPU（Cortex-M）

DMA

USB / Ethernet（高级芯片）

Slave（被访问的一方）

Flash

SRAM

外设寄存器

APB Bridge

当两个 Master 访问同一个 Slave

javascript 复制代码

CPU  ─┐
      ├── SRAM
DMA  ─┘

这时：

总线矩阵会仲裁（Arbitration）

一方等，一方先走

现象：

DMA 传输变慢

CPU 延迟增大

1.6.2 总线矩阵 vs AHB / APB 的关系

概念	是什么
AHB / APB	"道路等级"
总线矩阵	"交通调度系统"

1.7 APB Bridge

APB Bridge是总线之间的"中转站"。

1.7.1 APB Bridge在系统中的位置

javascript 复制代码

CPU / DMA
    │
   AHB   ← 高速
    │
┌───▼─────────┐
│  APB Bridge │  ← 关键角色
└───▲─────────┘
    │
   APB1 / APB2  ← 低速
    │
GPIO / TIM / USART

1.7.2 APB Bridge的作用

①协议转换

APB Bridge 把 AHB 的访问"翻译"为 APB 能懂的访问；

②时钟域隔离

AHB：高频（如 72MHz）

APB1：低频（如 36MHz）

👉 Bridge 会：

等 APB 空闲

再慢慢完成一次访问

📌 此时就会感觉："访问外设比访问 SRAM 慢"。

③地址解码 + 分发

CPU 只发地址：eg：0x4001 100C

APB Bridge 会判断：

属于 APB1？还是 APB2？
转给 GPIO 还是 TIM？

Bridge 永远存在、自动工作，不用"配置"它。

2、EEPROM、SPI FLASH、EMMC

EEPROM / SPI Flash / eMMC 本质上都属于**"非易失性存储器"。

2.1 EEPROM

2.1.1 概念

EEPROM用来存"小量、经常改、很重要"的数据；

典型用途：

设备参数（ID、地址、校准值）

用户配置

掉电要保存的状态

📌 特点：

断电不丢

写得慢

容量小

可单字节读写

2.1.2 分类

在 STM32 里，有芯片内部 EEPROM，外部 EEPROM（最常见）。
✔ 情况 1：芯片内部 EEPROM（部分 STM32 有，如 STM32L 系列）

像 RAM 一样访问

容量很小（几 KB）

✔ 情况 2：外部 EEPROM（最常见）

芯片：AT24C02 / 24C04

接口：I2C

容量：256B ~ 几十 KB

使用时：STM32 ──I2C── EEPROM。

✔ 情况 3：用 Flash 模拟 EEPROM（很多 STM32F1 都是这样）

用 Flash 的一小块

软件实现"擦写管理"

2.1.3 EEPROM的特性

特性	说明
写入方式	可以按字节
写入速度	很慢
擦写寿命	10 万～100 万次

3、SPI Flash

3.1 概念

用来存"较大量数据，不经常改"。

典型用途：

数据日志（CSV）

波形数据

图片 / 字库

固件升级包

常见芯片：W25Q16 / W25Q64 / W25Q128

容量：2MB / 8MB / 16MB / 128MB（常见）

3.2 SPI Flash特性

特性	说明
最小写单位	Page（256B）
最小擦除	Sector（4KB）
写前必须擦	是
擦写寿命	~10 万次

注意：

1、不能像 EEPROM 那样随便改一个字节

2、必须"擦一整块再写"

4、eMMC

4.1 概念

用来存"超大量数据 + 文件系统 + 操作系统"，是一个一个"自带管理芯片的 Flash 硬盘"。

典型用途：

Linux 开发板

工控机

树莓派 / 飞思卡尔 / 瑞芯微

不常见于"裸机 STM32"

使用复杂度

项目 eMMC

接口 SDIO / MMC

是否要文件系统是

是否适合裸机 ❌

📌 一般 STM32 + 裸机 / RTOS 很少直接用 eMMC。

4.2 EEPROM、SPI FLASH、EMMC对比

项目	EEPROM	SPI Flash	eMMC
容量	很小	中等	很大
接口	I2C	SPI / QSPI	SDIO
是否可字节写	✔	❌	❌
是否常改	✔	❌	❌
是否跑系统	❌	❌	✔

总结：

EEPROM：小、慢、常改，存参数
SPI Flash：大、块擦、少改，存数据
eMMC：超大、复杂，跑系统