STM32与单片机：嵌入式系统设计最佳实践，助你打造稳定可靠的系统

# 1. 嵌入式系统概览**

嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统。它们通常用于控制和监视设备，例如汽车、医疗器械和工业自动化系统。嵌入式系统通常具有以下特点：

- 实时性：嵌入式系统必须能够对事件做出快速响应，以确保系统的稳定性和可靠性。
- 可靠性：嵌入式系统必须能够在恶劣的环境中可靠地运行，例如极端温度、振动和电磁干扰。
- 功耗：嵌入式系统通常由电池供电，因此功耗优化至关重要。

# 2. STM32与单片机架构

### 2.1 STM32的内部结构和外设

#### 2.1.1 CPU内核和存储器

STM32微控制器基于ARM Cortex-M系列内核，提供广泛的性能和功耗选项。

// Cortex-M3内核架构
struct CortexM3 {
    // 程序计数器
    uint32_t pc;
    // 堆栈指针
    uint32_t sp;
    // 寄存器组
    uint32_t r[16];
    // 程序状态寄存器
    uint32_t cpsr;
};

STM32还配备了多种存储器类型，包括：

- **Flash存储器：**用于存储程序代码和常量数据。
- **SRAM存储器：**用于存储变量和堆栈。
- **EEPROM存储器：**用于存储非易失性数据，即使在断电后也能保留。

#### 2.1.2 外设接口和功能

STM32微控制器集成了丰富的片上外设，包括：

- **通用输入/输出 (GPIO)：**用于与外部设备进行数字通信。
- **定时器：**用于生成脉冲、测量时间间隔和控制外设。
- **串行通信接口：**用于与其他设备进行数据传输，例如UART、SPI和I2C。
- **模拟外设：**用于处理模拟信号，例如ADC和DAC。

### 2.2 单片机的基本组成和工作原理

#### 2.2.1 微控制器和外围电路

单片机由微控制器和外围电路组成。微控制器是系统的核心，负责执行程序代码并控制外设。外围电路提供额外的功能，例如存储器、通信接口和电源管理。

#### 2.2.2 时钟系统和中断机制

时钟系统为单片机提供定时信号，用于同步内部操作和外围设备。中断机制允许外围设备在特定事件发生时通知微控制器，从而实现高效的事件处理。

// 时钟系统配置
void clock_init() {
    // 设置系统时钟为 8 MHz
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_SW_HSI;
    whil