嵌入式学习 - ARM体系结构
嵌入式学习 - STM32存储器映射
嵌入式学习 - STM32F4启动分析

STM32, 从字面上来理解，ST是意法半导体，M是Microelectronics的缩写，32表示32位，合起来理解，STM32就是指ST公司开发的32位微控制器。

STM32产品命名规范

STM32的应用

STM32的应用于可穿戴、物联网、无人机、工业控制、医疗电子、汽车电子、电力系统、石油系统、燃气系统 ...等等领域。

STM32产品介绍

STM32F4体系架构

STM32F407采用的是Cortex-M4内核，内核即CPU,由ARM公司设计。ARM公司并不生产芯片，而是出售其芯片技术授权。芯片生产厂商(SOC)如ST、TI、Freescale, 负责在内核之外设计部件并生产整个芯片，这些内核之外的部件被称为核外外设或片上外设SoC。如GPIO、USART（串口）、I2C、SP等都叫做片上外设。

STM32F4存储器映射

在32位系统下，每个进程的寻址范围是4G，即0x00 00 00 00 ~ 0xff ff ff ff。
SoC上被控单元的FLASH, RAM和各类片上外设，这些功能部件的内存空间，共同排列在一个4GB的地址空间内，每个外设都有自己独有地址。我们在编程的时候，可以通过他们的地址找到这些外设，然后来操作他们；

存储器本身没有地址，给存储器分配地址的过程叫存储器映射；如果给存储器再分配一个地址就叫存储器重映射。存储器映射就是为物理内存按一定编码规则分配地址的行为。

在下图Memory Map中的 8 个Block 里面，有 3 个块非常重要，也是我们最关心的三个块。 Block0用来设计成内部 FLASH， Block1用来设计成内部 RAM， Block2用来设计成片上的外设。

STM32F4寄存器映射

在寄存器映射基础上，给有特定功能的内存单元（外设）取别名的过程就叫寄存器映射。

以STM32F4为例，在存储器片上外设区域（存储器功能分类中Block2），内部以4字节为一个单元，每个单元对应不同的功能，且有对应的起始地址。

操作硬件本质上就是操作寄存器。我们操作这些有特定功能的内存单元就可以控制外设工作；即找到特定功能单元的起始地址，通过C语言指针操作外设内存单元，从而实现对外设的控制。

为了更便捷直接的访问每个内存单元的起始地址，我们根据每个单元功能的不同，以功能为名给这个内存单元取一个别名，这个别名实质上就是寄存器名字。给已分配好地址（通过存储器映射实现）的有特定功能的内存单元取别名的过程就叫寄存器映射。

STM32F4寄存器的访问

以访问GPIOA寄存器组、读写ORD寄存器为例，可在下图中文参考文档STM32F4xx 寄存器边界地址（续）了解到GPIOA 端口置位/复位功能的起始地址为：0x4002 0000。

STM32F4xx中文参考手册.存储器映射

GPIOA各寄存器的偏移地址

MODER; //Address offset:0x00
OTYPER; //Address offset:0x04
OSPEEDR; //Address offset:0x08
PUPDR; //Address offset:0xOC
IDR; //Address offset:0x10
ODR; //Address offset:0x14
BSRR; //Address offset:0x18
LCKR; //Address offset:0x1C
注：每一组GPIO端口都有一套上述的寄存器去配置它自己的功能（STM32F4xx中文参考手册-GPIO）

读、写ORD寄存器

//对地址进行宏定义
#define GPIOA_BASE (unsigned int 0x40020000)
#define GPIOA_ODR  (GPIOA_BASE +0x14)
//读操作
val = *(unsigned int *)GPIOA_ODR;
//写操作
*(unsigned int *)GPIOA_ODR = val;

//改进
#define GPIOA_ODR (*(unsigned int *)GPIOA_BASE + 0x14 )
val = GPIOA_ODR; //读
GPIO_ ODR=val; //写

/* 用结构体封装寄存器
根据每一类外设对应的寄存器组地址都是连续增长的特点，引入C语言中的结构体语法对寄存器进行封装。
我们访问GPIOA的控制寄存器组时，直接使用宏定义好GPIO_TypeDef类型的指针，指针指向GPIOA端口的首地址，这样我们直接用宏GPIOA访问该外设的任意一个寄存器。
注：“stm32f407xx.h”已经封装了所有的外设访问

// -- 寄存器的访问 --
GPIOA->MODER = 0x20;
GPIOA->OSPEEDR = 0x16; 
*/
typedef struct {
uint32_t        MODER;      /*Address offset: 0x00 */
uint32_t        OTYPER;     /*Address offset: 0x04 */
uint32_t        OSPEEDR;    /*Address offset: 0x08 */
uint32_t        PUPDR;      /*Address offset: 0x0C */
uint32_t        IDR;        /*Address offset: 0x10 */
uint32_t        ODR;        /*Address offset: 0x14 */
uint32_t        BSRR;       /*Address offset: 0x18 */
uint32_t        LCKR;       /*Address offset: 0x1C */
} GPIO_TypeDef;

#define     GPIOA_BASE        ( (unsigned int ) 0x40020000 )
#define     GPIOA    ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)

写在最后：

STM32开发环境搭建、存储器映射、启动流程分析
STM32寄存器映射
STM32 F4 存储结构
玩转STM32(13)存储空间的开始地址

STM32F4x7-Datasheet.pdf
STM32F4xx中文参考手册.pdf
STM32F407IGT核心板原理图.pdf