自從寫了 STM32筆記(1)：我的第一個STM32程式，使用Arduino IDE 介面 這篇文章後，陸續完成幾個實作，包括 LCD 及 LED顯示等。當時的想法是使用 Arduino IDE 進行程式編譯，並上傳執行檔到 STM32 開發板上，控制其他感測器或元件。繼續實作時陸續出現一些問題，例如：想要使用 PWM 來控制電機時，發現 STM32對 I/O可控的是12位元，但Arduino IDE的定義僅有 10位元，也就是設定僅能介於 0~1023之間，總覺得只是將 STM32當作Arduino來使用，無法瞭解 STM32 的全貌，差別只在於 STM32 速度快些而已，總覺得這不是我想學習的，就先擱置下來，將其他幾個實作完成後再來瞭解 STM32 的內容。最近利用一點點空檔時間，在淘X買了一片普中-定通-T200的開發板，打算從基本概念開始學習起，之後的會陸續放一些基本觀念及實作的文章到部落格，記錄學習的內容，也方便日後文件的查閱。
在這些系統中，針對產品型號的命名規則，可參見下表：
市面上比較常見的兩個型號是：STM32F103和STM32F407，兩個開發板的價格都不高，在拍賣網站很容易買到。
普中-定通-T200的開發板
STM32 採用 ARM Cortex-M 32位元微處理器，系統方塊圖如下：
如果將上圖的架構再展開，以 STM32F103x 的單片機為例，DataSheet內繪製的架構圖如下：
Cortex-M4 的架構圖如下：
這幾張圖參考普中開發板的教學，圖內還有很多學問，日後的實作裡再慢慢瞭解其整體的功能。
(1)使用UART連接
通用非同步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通常稱為UART）是一種異步收發傳輸器，是電腦硬體的一部分，將數據透過串列通訊和平行通訊間作傳輸轉換。UART通常用在與其他通訊接口（如EIA RS-232）的連接上，可以全雙工傳輸。
我先前紀錄的STM32筆記(1)至(7)，就是使用 UART 方式連接 STM32，透過 USB 轉串口模組(USB to TTL)的晶片模組是 CP2102，如果你手邊有 CH340 ，功能也是一樣的，可以作為與 STM32 通訊用。將 CP2102 的 RX 連接 STM32 的 PA9，TX 接 PA10，GND/3.3V分別接在 STM32 的引腳 GND/3.3V，就可以開始進行通訊，將程式寫入 Flash記憶體內。
(2)使用ST-Link 燒錄器
ST-Link是一個用於STM8和STM32微控制器系列的在線調試器和編程控制器，一般也稱為「下載器」。Junction Link接合鏈路，就是 ARM 板上要用的 JLINK。ST-Link 具有SWIM(Single Wire Interface Module)、JTAG/SWD(Serial Wire Debugging)等通信接口，用於與 STM8 或 STM32 微控制器進行通信。
下圖左方是我購買的ST-Link V2，右邊是ST官方的下載器。
在撰寫 STM32 控制程式時，使用寄存器編寫的程式不容易閱讀，因為都是在操作暫存器的位址，利用位址的定義，讓中央處理器執行指令。而函數庫是將暫存器用結構化的函數一一對應並封裝起來，並配置基本的函數。編寫程式的人，看了函數庫的名詞及定義後，比較容易瞭解這個函數的功能是什麼？不需再翻閱使用手冊，也較不容易因暫存器都是數字而弄錯。執行函數，也是控制底層的位址，但程式的可閱讀性提高很多。
使用暫存器與函數庫各有優缺點，使用暫存器的優點是編譯後的執行速度比函數庫編譯的執行速度快，但是可讀性比較差，如果有更改程式就要一直去翻閱規格書或參考手冊。而函數庫撰寫的程式的好處可讀性較高，STM32提供的函數庫已經幫你把暫存器的操作寫成函數，只要配置參數，然後 Enable(使能)這個函數，即可使用 STM32 執行相關控制。想學得精建議從暫存器入手，如果站在商業用途或單純只是要利用晶片進行相關操作的話，建議用庫函數來撰寫程式，日後要修改與維護會比較容易。
意法半導體提供 STM32Cube 生態系統來作為 STM32 微控制器和微處理器的完整軟件解決方案，免費提供給 STM32 開發環境的用戶，其中包括STM32CubeMX、STM32CubeProgrammer 或 STM32CubeMonitor 等各種組件。STM32Cube 生態系如下圖：
STM32Cube的軟體工具套件包括：
(1) Datasheet ：晶片的基本資料，功能參數封裝管腳定義和性能規範。
(2) 參考手冊 ：各種功能的具體描述，使用方法，原理，相關寄存器。
(3) 韌體(固件)函式程式庫用戶手冊 ：函數程式庫功能，庫函數的定義、功能和用法。
(4) 其他書籍
[什麼是STM32]
STM32，從字面上來理解，ST 是意法半導體的簡稱，M 是 Microelectronics 的縮寫，32表示 32 位元，合起來理解，STM32就是指 ST 公司開發的 32 位微控制器。STM32 採用 ARM Cortex-M 架構，分成高效能、主流系列、超低電耗、無線等幾個系列，每個系統有多種不同的規格，請參見下圖：
在這些系統中，針對產品型號的命名規則，可參見下表：
市面上比較常見的兩個型號是：STM32F103和STM32F407，兩個開發板的價格都不高，在拍賣網站很容易買到。
[STM32核心架構]
STM32在產品構成上來看，主要由內核和外部設備(Peripherals)組成，Cortex-M 系列內核是由 ARM 公司授權，晶片廠商則是在內核之外設計並生產晶片，好比電腦的CPU與周邊裝置，外部設備如顯示卡、硬碟等而，內核就好比是 CPU。內核之外最重要的就是外部設備，它包括GPIO、UART、I2C、SPI、USB、ADC等常用功能。以Cortex-M4 內核存儲器映射為例，FALSH、RAM和外設設備都分佈在總線上，這些部件排列在一個 4GB 的地址空間內，存儲器本身不具有地址屬性，這些地址由芯片廠商和用戶來分配，分配地址的過程就是通常所說的存儲器映射，重映射也是這樣一個過程。STM32 採用 ARM Cortex-M 32位元微處理器，系統方塊圖如下：
[STM32與電腦連接]
STM32與電腦連接常見的有兩種：(1)使用UART連接
通用非同步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通常稱為UART）是一種異步收發傳輸器，是電腦硬體的一部分，將數據透過串列通訊和平行通訊間作傳輸轉換。UART通常用在與其他通訊接口（如EIA RS-232）的連接上，可以全雙工傳輸。
我先前紀錄的STM32筆記(1)至(7)，就是使用 UART 方式連接 STM32，透過 USB 轉串口模組(USB to TTL)的晶片模組是 CP2102，如果你手邊有 CH340 ，功能也是一樣的，可以作為與 STM32 通訊用。將 CP2102 的 RX 連接 STM32 的 PA9，TX 接 PA10，GND/3.3V分別接在 STM32 的引腳 GND/3.3V，就可以開始進行通訊，將程式寫入 Flash記憶體內。
(2)使用ST-Link 燒錄器
ST-Link是一個用於STM8和STM32微控制器系列的在線調試器和編程控制器，一般也稱為「下載器」。Junction Link接合鏈路，就是 ARM 板上要用的 JLINK。ST-Link 具有SWIM(Single Wire Interface Module)、JTAG/SWD(Serial Wire Debugging)等通信接口，用於與 STM8 或 STM32 微控制器進行通信。
下圖左方是我購買的ST-Link V2，右邊是ST官方的下載器。
[程式編寫]
STM32的程式編寫方式主要有「標準庫函數」、「暫存器」和「HAL函數庫」三種。在簡體中文的用語中會將函數的 Library，翻譯成「庫函數」，我們稱為「函數庫」，將中央處理器內用來暫存指令、數據和位址的電腦記憶體位址 Register 翻譯成「寄存器」，我們則稱作「暫存器」。之後的幾篇文章中，這幾個名詞會交錯使用，但意義是一樣的。在撰寫 STM32 控制程式時，使用寄存器編寫的程式不容易閱讀，因為都是在操作暫存器的位址，利用位址的定義，讓中央處理器執行指令。而函數庫是將暫存器用結構化的函數一一對應並封裝起來，並配置基本的函數。編寫程式的人，看了函數庫的名詞及定義後，比較容易瞭解這個函數的功能是什麼？不需再翻閱使用手冊，也較不容易因暫存器都是數字而弄錯。執行函數，也是控制底層的位址，但程式的可閱讀性提高很多。
使用暫存器與函數庫各有優缺點，使用暫存器的優點是編譯後的執行速度比函數庫編譯的執行速度快，但是可讀性比較差，如果有更改程式就要一直去翻閱規格書或參考手冊。而函數庫撰寫的程式的好處可讀性較高，STM32提供的函數庫已經幫你把暫存器的操作寫成函數，只要配置參數，然後 Enable(使能)這個函數，即可使用 STM32 執行相關控制。想學得精建議從暫存器入手，如果站在商業用途或單純只是要利用晶片進行相關操作的話，建議用庫函數來撰寫程式，日後要修改與維護會比較容易。
意法半導體提供 STM32Cube 生態系統來作為 STM32 微控制器和微處理器的完整軟件解決方案，免費提供給 STM32 開發環境的用戶，其中包括STM32CubeMX、STM32CubeProgrammer 或 STM32CubeMonitor 等各種組件。STM32Cube 生態系如下圖：
STM32Cube的軟體工具套件包括：
- STM32CubeMX：STM32 的配置工具，使用圖形界面為 Cortex-M 生成 C 語言程式碼。
- STM32CubeIDE：程式的開發環境，這個 IDE 基於 Eclipse 或 GNU C / C ++工具提供開源解決方案，包括編譯及進階測試功能。
- STM32CubeProgrammer：編譯工具，它通過多種可用的通信介面（JTAG，SWD，UART，USB DFU，I2C，SPI，CAN等），很容易地進行裝置燒錄。
- STM32CubeMonitor：強大的監視工具，可幫助開發人員實時微調其應用程序的結果和性能調校。
[常用參考文件]
撰寫 STM32 程式，除了 C 語言以是必備的基本能力外，還需要規格書及參考文件等輔助。STM32 的型號很多且相關文件豐，僅列出我手邊有的兩種單片機的文件連結，方便隨時參閱，如與這兩個型號不同，可以到 ST 官方網站 下載。常用的文件如下：(1) Datasheet ：晶片的基本資料，功能參數封裝管腳定義和性能規範。
(2) 參考手冊 ：各種功能的具體描述，使用方法，原理，相關寄存器。
(3) 韌體(固件)函式程式庫用戶手冊 ：函數程式庫功能，庫函數的定義、功能和用法。
(4) 其他書籍
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