STM32与单片机：MCU演进之路，带你领略嵌入式系统的变迁

# 1. 嵌入式系统概述

嵌入式系统是一种专为特定功能而设计的计算机系统，其特点是体积小、功耗低、成本低。嵌入式系统广泛应用于工业控制、医疗设备、消费电子等领域。

嵌入式系统通常由微控制器、传感器、执行器和存储器组成。微控制器是嵌入式系统的核心，负责控制系统运行。传感器负责采集外部信息，执行器负责执行控制指令，存储器负责存储程序和数据。

嵌入式系统的设计和开发需要考虑以下关键因素：实时性、可靠性、功耗和成本。实时性要求系统能够在限定的时间内响应外部事件。可靠性要求系统能够在恶劣环境下稳定运行。功耗要求系统能够在有限的电源条件下工作。成本要求系统具有较高的性价比。

# 2. 单片机技术基础

### 2.1 单片机的架构和组成

单片机是一种集成在单个芯片上的微型计算机，它包含了中央处理器（CPU）、存储器（RAM 和 ROM）、输入/输出（I/O）端口和定时器等基本功能。单片机的架构通常包括以下几个主要组件：

- **CPU：**负责执行指令和控制单片机的操作。
- **存储器：**用于存储程序和数据。RAM（随机存取存储器）用于存储临时数据和变量，而 ROM（只读存储器）用于存储固件和程序代码。
- **I/O 端口：**允许单片机与外部设备进行通信。
- **定时器：**用于产生定时中断和测量时间间隔。

### 2.2 单片机的指令集和编程语言

单片机使用特定的指令集来执行操作。指令集是一组预定义的指令，每个指令对应于一个特定的操作，例如加载、存储、算术运算或分支。单片机通常使用汇编语言或 C 语言进行编程。

**汇编语言**是一种低级编程语言，它直接操作单片机的指令集。汇编语言代码易于理解和优化，但它也需要程序员对单片机的硬件架构有深入的了解。

**C 语言**是一种高级编程语言，它提供了丰富的库函数和数据结构，使编程更加容易。C 语言代码编译后生成汇编代码，因此它仍然可以访问单片机的底层硬件。

#### 代码块示例：

// 使用汇编语言设置端口 A 的第 5 位为高电平
SETB PORTA, 5

**逻辑分析：**此汇编指令将端口 A 的第 5 位设置为高电平。

**参数说明：**

- PORTA：端口 A 的寄存器地址
- 5：要设置的位号

#### 代码块示例：

// 使用 C 语言设置端口 A 的第 5 位为高电平
GPIOA->BSRR = (1 << 5);

**逻辑分析：**此 C 语言代码使用位操作符将端口 A 的第 5 位设置为高电平。

**参数说明：**

- GPIOA：端口 A 的寄存器基地址
- BSRR：位设置/复位寄存器
- (1 << 5)：将 1 左移 5 位，产生一个二进制掩码，其第 5 位为 1

# 3. STM32微控制器技术

### 3.1 STM32的架构和特点

STM32微控制器是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器系列。它具有以下特点：

- **高性能：**基于ARM Cortex-M内核，提供高性能和低功耗。
- **丰富的外设：**集成了丰富的片上外设，包括定时器、UART、SPI、I2C和ADC等。
- **低功耗：**采用先进的低功耗技术，支持