STM32F103VET6外围设备接口设计：原理图要点揭秘


参考资源链接：[STM32F103VET6 PCB原理详解：最小系统板与电路布局](https://wenku.csdn.net/doc/6412b795be7fbd1778d4ad36?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. STM32F103VET6简介与外围设备概述

## 1.1 STM32F103VET6概述
STM32F103VET6是ST公司生产的一款32位ARM Cortex-M3处理器，广泛应用于工业控制、医疗器械、汽车电子等领域。它的性能强大，具有丰富的外设和接口，支持多种通信协议，具有良好的扩展性，使其成为嵌入式系统的首选芯片。

## 1.2 外围设备概述
STM32F103VET6拥有众多外围设备，包括GPIO、USART/UART、ADC、DAC、定时器等。这些设备提供了丰富的功能，为各种应用场景提供了强大的支持。例如，GPIO可用于读取和设置引脚状态，USART/UART可用于实现串行通信，ADC和DAC则用于模拟信号的采集和输出。

## 1.3 外设与应用
了解这些外围设备，不仅需要知道它们的基本功能，还需要了解如何在实际应用中有效地使用它们。例如，在设计一个温度控制系统时，可以使用ADC读取温度传感器的数据，通过USART将数据发送到PC进行显示，再通过DAC输出调节信号到温控器。这就是外围设备在实际应用中的作用。

以上就是关于STM32F103VET6的简介和外围设备概述。在下一章，我们将深入学习STM32F103VET6的内部结构和工作原理。

# 2. 理论基础 - STM32F103VET6外围设备工作原理

### 2.1 STM32F103VET6的内部结构和总线体系

STM32F103VET6微控制器，属于STMicroelectronics（意法半导体）的Cortex-M3核心家族，其内部结构和总线体系是实现外围设备工作的基础。

#### 2.1.1 核心处理器和存储器架构

Cortex-M3核心具备32位RISC架构，运行频率可达72MHz，具有优化的指令集，适合实时操作。在存储器架构方面，STM32F103VET6具有从16KB到128KB不等的Flash存储器用于存储程序代码，以及从4KB到20KB不等的SRAM用于运行时数据存储。此外，Flash存取时间和SRAM访问速度是影响程序执行效率的关键因素。

##### 重要特性包括：

- 2个独立的总线接口，分别连接到系统总线和DMA总线，以保证数据传输的高效性。
- 存储器保护单元(MPU)，用于程序访问权限的控制，增强了系统的安全性和稳定性。

#### 2.1.2 外部总线接口和扩展性

STM32F103VET6提供外部总线接口（FSMC），允许连接外部存储器或外设，极大地扩展了微控制器的使用范围和灵活性。FSMC支持8/16位的数据总线宽度，并且具备页面模式操作，能够提高外部存储器访问的速度和效率。

##### 关键点解释：

- FSMC支持SRAM、PSRAM、Flash和NOR等外部存储器。
- 通过配置FSMC的控制寄存器，可以设置不同的访问时序，以适应不同类型的存储器。

### 2.2 外围设备接口分类及功能

STM32F103VET6的外围设备接口非常丰富，主要包括GPIO接口、串行通信接口以及高级定时器等。

#### 2.2.1 GPIO接口和基本操作

通用输入输出（GPIO）接口是STM32F103VET6中最基本的外围接口，它能够被配置为输入、输出、模拟输入或特殊功能模式。

##### GPIO主要特点：

- 每个GPIO引脚可以独立配置。
- 支持上拉/下拉电阻、开路/推挽输出、模拟输入和特殊功能等配置。

##### 示例代码：

// GPIO初始化代码
void GPIO_Configuration(void) {
    // 启用GPIO端口时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    // 配置PA0为推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

在上述代码中，我们首先启用了GPIO端口的时钟，然后定义了GPIO的配置结构体，并将其应用于特定的引脚。此示例展示了GPIO引脚的初始化过程，实际应用中还应根据具体需求调整GPIO的工作模式和速度。

#### 2.2.2 串行通信接口如USART/UART

串行通信是微控制器进行数据交换的重要方式，STM32F103VET6提供了多个USART/UART串行接口，支持全双工异步通信。

##### USART/UART主要功能：

- 支持多种通信标准，如RS-232、RS-485、LIN和IrDA。
- 具有独立的发送和接收缓冲区，支持DMA传输，减少CPU负载。

##### 示例代码：

// USART初始化代码
void USART_Configuration(void) {
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 启用GPIO和USART时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    // 配置PA9(TX)为复用推挽输出，PA10(RX)为浮空输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    // 配置USART工作参数
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    // 使能USART
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

在代码中，我们首先配置了与USART相关的GPIO引脚，然后设置了串口通信参数，并最终使能了USART。通过上述初始化过程，微控制器可以通过USART与外部设备进行数据通信。

#### 2.2.3 高级定时器和PWM功能

STM32F103VET6的定时器模块是高度灵活的，其中高级定时器支持PWM（脉冲宽度调制）功能，常用于电机控制和LED调光等应用。

##### 高级定时器特点：

- 16位自动重装载计数器。
- 可以生成多达6路PWM信号。
- 提供多种PWM模式，如边沿对齐和中心对齐模式。

##### 示例代码：

// 高级定时器PWM初始化代码
void TIM_PWM_Configuration(void) {
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 启用GPIO和定时器时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);
    // 配置PA8为复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    // 定时器基本配置
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // 自动重装载值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71; // 预分频器
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision