一、存储器结构

1.1 STM32内存结构

型号说明

        以STM32F103RBT6这个型号的芯片为例，该型号的组成为7个部分，其命名规则如下：

        ST 是公司名，意法半导体。M 代表Cortex-M内核。32 代表32位微控制器。

        F103 是芯片系列。

        R 代表引脚数。B 代表内嵌FLASH容量。128K字节的内嵌FLASH。

        T 代表封装方式。6 代表工作温度范围。

内存空间

        以STM32F103RBT6为例，内部存储空间包括128KB的FLASH，20KB的SRAM。

        由于FLASH每次写入前都要擦除，适合存放代码和只读数据。SRAM读写快速，但是断电丢失，适合存放临时数据。

        通过 Keil 的 target 设置界面，可以看到内部FLASH和内部RAM的起始映射地址和大小设置，这里一般选择了芯片型号会有默认值。

        关于下载地址，在IAP使用BootLoader程序，跳转到APP程序的方式下，比如用户自设BootLoader的代码大小为0x4000，那么就应该把BootLoader放在内部Flash起始地址0x0800 0000的位置，大小设置为0x4000(可以给大)；对应的把APP程序放在起始地址0x0800 4000的位置，大小设置为对应程序大小。

        FLASH用来存储编译好的程序文件，SRAM用来存储程序运行所需的临时数据。

        0x0000 0000 ~ 0x0007 FFFF，也就是代码区的这512KB的字节启动内存空间，是预留的。

STM32有三种启动方式，

        FLASH启动，代码存放在0x0800 0000

        系统存储器启动，代码存放在0x1FFF F000

        SRAM启动，代码存放在0x2000 0000

        可以通过BOOT引脚设置。

        Boot引脚决定了字节启动内存空间被映射到哪一块区域。

        不管是FLASH启动、系统存储区启动还是RAM启动，代码第一步都是去0x0000 0000去找MSP指针，去0x0000 0004去找PC指针。

        根据映射关系，实际找的位置可以是FLASH的0x0800 0000，系统存储区的0x1FFF F000，SRAM的0x2000 0000。 

        另外，系统自带的BootLoader程序，是放在0x1FFF F000的，固定大小，禁止修改。

内存映射

        STM32的内存和外设的地址，不管内部还是外部，都被映射在一个4GB的虚拟地址空间内。

        可访问的存储器空间被分为 8个主要块，每个块为512MB。

        分别作为 代码区、SRAM区、片上外设、1G的外部存储器扩展、1G的片外外设、不同厂商的专用外设总线(包括NVIC、调试组件等)。

        其中1G的外部存储器扩展，拿来给FSMC1、FMSC2使用。1G的片外外设，高位拿了512M给FSMC使用。

CCM RAM：

        CCM RAM，核心耦合内存，是给F4系列专用的全速 64KB RAM，官方文档指出芯片的SRAM大小为128K+64K，后面的64K就是指CCM RAM。

        CCM RAM 大小为 0x1000_0000 ~ 0x1000_FFFF，不经过总线矩阵，直接与内核相连，仅供内核访问。其地址位于代码区，与常规SRAM区不连续，DMA与外设也无法直接使用它们。可以用编译器指令去写链接脚本文件(.icf)，把数据定义在CCM RAM中，extern出来使用。

以F429系列为例，典型的存储器映射布局：

        代码区的 0x0800 0000 ~0x080F FFFF (1MB)，存储程序代码

        SRAM区的 0x20000 0000~0x2003 FFFF (256KB)，作为堆栈

        片上外设的 0x4000 0000~0x4000 FFFF，用于APB1上的外设；

                           0x4001 0000~0x400F FFFF，用于APB2上的外设。

关于 FSMC 和 FMC：

        FMC是STM32F429/439专有的，因为驱动SDRAM时需要定时刷新，而FSMC存在于F1和F4中我们常用的芯片中。FMC 支持 8/16/32位数据宽度，LCD一般是16位宽度的，

        FMC 将外部存储器划分为 6 个固定大小为 256M 字节的存储块，也就是总共管理 1.5GB 空间。每个块又被分为 4 个存储区，一个区 64 M。

        FSMC 只支持 BANK1~4。

        0x6000 0000~0x6FFF FFFF       BANK1     SRAM使用

        0x7000 0000~0x7FFF FFFF       BANK2    

        0x8000 0000~0x8FFF FFFF       BANK3     FLASH使用

        0x9000 0000~0x9FFF FFFF       BANK4     PC卡使用

        0xC000 0000~0xCFFF FFFF      BANK5 

        0xD000 0000~0xDFFF FFFF      BANK6        SDRAM使用 

1.2 STM32启动过程

概括

        .s启动文件，汇编程序，系统上电复位后首先执行。

1、初始化主堆栈指针MSP，指向栈顶

2、初始化 PC 指针，指向下一条要执行的指令地址

3、初始化中断向量表(复位中断服务函数中初始化中断向量表)

4、调用SystemInit函数初始化系统时钟

5、调用 C 库函数 _main 初始化用户堆栈，调用main函数

ResetHandler是弱定义，用户可以自己实现。 

如果KEIL勾选了使用微库，则.s文件的__MICROLIB宏被定义，由_main初始化堆栈。如果没有定义 __MICROLIB，则才用双段存储器模式，且声明标号 __user_initial_stackheap 具有全局属性，让用户自己来初始化堆栈。

C语言内存管理分为：代码段、数据段、BSS段、堆、栈、mmap映射

_main初始化用户堆栈，片上SRAM区作为 数据段、BSS段、堆、栈、mmap映射 的区域。

mmap是linux系统编程涉及的映射文件

系统ISP启动流程

正常情况下，程序从Flash启动时的流程如下：

1. 程序从Flash启动，根据中断向量表找到复位中断处理函数的地址。（0x0800 0004处是中断向量表的起始地址，也是中断向量表的起始，记录了复位中断处理函数的地址）。配置系统时钟。执行_main，完成堆栈的初始化。

2. 执行复位中断处理函数，初始化系统环境后跳转到main函数。

3. 在main函数的死循环中运行，直到有中断发生。

4. 中断发生时，跳转到中断向量表起始处，根据中断信号源跳找到相应的中断处理函数。

5. 中断处理函数执行完后返回到main函数继续运行。

系统IAP启动流程

在Flash中存储了两套程序：

        Bootloader程序：自举程序。负责接收数据(APP应用程序代码)并将其存储到Flash中。

        APP应用程序：我们真正的应用程序。

程序从Flash启动，根据中断向量表找到复位中断处理函数的地址。

        执行复位中断处理函数后，跳转到Bootloader的main函数。该函数检查并保存新的APP程序到Flash，然后跳转到第二套程序运行。

        一旦进入新的APP程序，根据中断向量表找到复位中断处理函数，进入App程序的main函数运行。

        为确保中断能正确跳转到APP程序的中断处理函数，需要在APP程序中修改中断向量表的偏移，确保中断发生时能正确执行APP程序的中断处理函数。

        SCB->VTOR寄存器存放中断向量表的偏移量

二、 系统架构

STM32主系统由AHB总线矩阵构成。 

AHB总线矩阵，可以实现主控总线到被控总线的访问。

2.1 主控和被控总线 

八条主控总线包括：

Cotex内核的 I、D、S 总线。也就是指令、数据、系统总线。

DMA-存储器总线。                        DMA-存储器总线有2条。

DMA-外设总线。

以太网-DMA总线。

USB-DMA总线。

七条被控总线包括： 

内部FLASH ICode总线

内部FLASH DCode总线

主要内部 SRAM1 (112KB)

辅助内部 SRAM2 (16KB)

辅助内部 SRAM3 (64KB)          (仅适用于F42x和F43x)

AHB总线

FSMC总线

        主控总线通过总线矩阵来连接被控总线， 总线矩阵用于主控总线之间的访问仲裁管理，仲裁采用循环调度算法。 其实就是外设请求先来后到。

通过指令总线获取程序指令。访问对象是内部FLASH/SRAM。

通过数据总线获取常量和调试访问。访问对象是内部FLASH。

通过系统总线获取内部SRAM和片上外设，访问对象是内部SRAM和AHB/APB的外设数据。 

通过DMA-存储器总线(1、2)访问内部SRAM和FSMC。 

通过DMA-外设总线访问AHB/APB外设，内部SRAM和FSMC。

通过以太网-DMA总线访问内部SRAM和FSMC。

通过USB-DMA总线访问内部SRAM和FSMC。

        SRAM可放程序缓存，因此 I 总线可访问内部FLASH和SRAM。

         I、D、S总线都能依靠依靠FSMC访问外部存储器。I、D、S总线各自都有自己的地址线、数据线、控制线。

        立即数不放在存储器或内存中，一般是常数。

        FLASH放程序和指令。SRAM只可能放指令的缓存。

        外部存储器可能放代码也可能放指令，因此 I、D、S总线均可依靠FSMC访问外部存储器。 

 2.2 AHB/APB 总线桥和时钟源

外设分为高速外设和低速外设。

1、高速外设
        由于高速外设实在是太多了，一个总线不够，所以分了三个，分别是 AHB1/AHB2/AHB3，所有“高速外设”寄存器组分批挂接在 AHB1/AHB2/AHB3 上。

2、低速外设
        “低速外设”的速度比较低，不能直接挂在“总线矩阵”上，所以先经过“桥”后再引出“低速总线”，挂在低速总线上。由于“低速外设”比较多，所以就分了两个低速总线，分别是 APB1/APB2，所有的“低速外设”分批挂接在 APB1/APB2 上。

AHB-APB总线桥，

        将系统时钟分频后，传递到APB1、APB2两条总线，再传递到挂载的外设上。

APB1总线、APB2总线

        负责外设时钟使能，并为外设提供时钟信号。

MCU 的系统时钟可以选择 HSI、LSI、HSE、LSE 四种时钟源，

一般设置为16M、32K、8M、32.768K，单位(HZ)

系统时钟F1一般是72MHZ，

F429的SYSCLK根据板子功率有

        SYSCLK 180MHZ，AHB是1分频，180MHZ，APB2是90MHZ，APB1是45MHZ 

        SYSCLK 168MHZ，AHB是1分频，168MHZ，APB2是84MHZ，APB1是42MHZ 

HSE和HSI经过 /M 分频之后传递到锁相环，

锁相环会使晶振走过*N倍频器，

之后如果再走过/P分频则可以直接作为系统时钟SYSCLC，

如果走过/Q分频则可以作为其他外设的时钟。

系统时钟之后会去到AHB总线的时钟

AHB时钟经过总线桥会去到APB1和APB2(这俩实际上是由AHB1桥接过来的)