上一章我们讲到，STM32F10x系列处理器基于ARM Cortex-M3内核，按性能分为四个不同系列：基本型STM32F101系列，USB基本型STM32F102系列，增强型STM32F103系列，互联网型ST32F105，STM32F107系列，统称为STM32F10x。以下我们以STM32F103系列为主，详细讲述一下其结构特点。

一、STM32F103微控制器外部结构

        STM32F103系列芯片包含从36~144脚不同封装形式，不同的封装和丰富的资源使得STM32F103系列适用于多种场合，如医疗、PC外设，变频器等工业设备。 STM32系列命名遵循一定的规则，通过名字可以确定该引脚、封装、Flash大小等信息。STM32命名规则如下所示，我们以市面上常见的STM32F103C8T6为主进行讲解：

        （1）芯片系列：STM32代表ST品牌Cortex-Mx系列内核（ARM）的32位MCU。

        （2）芯片类型：F-通用快闪，L-低电压（1.65~3.6V）,W-无线系统芯片。

        （3）芯片子系列：103—ARM Cortex - M3内核，增强型；050—ARM Cortex -M0内核；101—ARM Cortex-M3内核，基本型；102—ARM Cortex-M3内核，USB基本型；105—ARM Cortex-M3内核，USB互联网型；107—ARM Cortex-M3内核，USB互联网型、以太网型；215/217—ARM Cortex-M3内核，加密模块；405/407—ARM Cortex-M4内核，不加密模块等。

        （4）引脚数目：R—64引脚，F—20引脚，G—28引脚，K—32引脚，T—36引脚，H—40引脚，C—48引脚，U—63引脚，O—90引脚，V—100引脚，Q—132引脚，Z—144引脚，I—176引脚。

        （5）Flash容量：B— 128KB（中容量），4—16KB（小容量），6—32KB（小容量），8—64KB（中容量），C—256KB（大容量），D—384KB（大容量），E—512KB（大容量），F—768KB（大容量），G—1MKB（大容量）。

        （6）封装信息：T—LQFP，H—BGA，U—VFQFPN，Y—WLCSP。

        （7）工作温度范围：6—-40°~85°（工业级），7—-40°~105°（工业级）

        （8）可选项：此部分可以没有。

二、 STM32F103总线和存储器结构

2.1 总线结构

        根据指令和数据所用的存储空间与总线形式的不同，可以把处理器分为冯·诺伊曼结构和哈弗结构。诺依曼结构的微处理器 指令和数据共用一个存储空间一条总线，这样内核在取时不能进行数据读写，反之亦然。哈弗结构的微处理器指令和数据存储在不同的存储空间，采用独立的指令总线和数据总线，可以同时进行取地址和数据读写操作，从而提高了处理器的运行性能。ARM处理器采用的是哈弗结构。

        STM32F103的总线系统由驱动单元、被动单元和总线矩阵三部分组成，STM32F103总线系统如下图所示：

        1. 驱动单元

        （1）指令总线（ICode）：将Cortex-M3内核的指令总线与Flash指令接口相连接。取指操作在该总线上进行。

        （2）数据总线（DCode）：将Cortex-M3内核的数据总线与Flash数据接口相连接，用于常量加载和调试访问。

        （3）系统总线（System）：将Cortex-M3内核的系统总线连接到总线矩阵，总线矩阵协调着内核和DMA间的访问。

        （4）直接内存访问总线（DMA）：将DMA的AHB主机接口连接到总线矩阵，总线矩阵协调着CPU的DCode和DMA到SRAM、闪存和外设的访问。

        2. 被动单元

        被动单元有3个，即内部SRAM、内部Flash、AHB到APB桥。2个AHB/APB桥在AHB和2个APB总线之间提供完全同步的连接，APB1工作速度被限制在36MHz，APB2工作在全速72MHz。

        3. 总线矩阵

        DCode总线、System总线和通用DMA总线通过总线矩阵与被动单元连接，总线矩阵分时轮换协调内核中数据总线、系统总线和DAM总线之间的访问。为了允许DAM访问，AHB外设通过总线矩阵连接到系统总线。

2.2 存储器结构和映射

        STM32F103的程序存储器、数据存储器、寄存器和IO端口被组织到一个4GB的线性地址空间。数据自己以小段模式存放在存储器中。（小端格式：即低地址中存放的是数据的低字节，高地址中存放的是数据的高字节。）以STM32F103内存映射为例，其地址空间被分为8块，每块512MB。如下图所示：

2.3 位带

     在STM32中，外设寄存器和SRAM都被映射到一个位带区中，使用下列术语来表示位带存储的相关地址：

        （1）位带区：支持位带操作的地址区

        （2）位带别名：位带区中位的别名，对别名的访问最终映射到位带区中位的访问上。

        在位带区中，每一个比特（即每一位）都映射到别名地址区的一个字。该字只有最低位有效。当一个别名地址被访问时，会先把该地址变换成位带地址。对于读操作，读取位带地址中的一个字，再把需要的位右移到最低为并把最低为返回；对于写操作，把需要写的位左移至对应的位序号处，然后执行一个原子的“读-改-写”过程。

        支持位带操作的两个内存区的范围是：

        （1）0x20000000 ~ 0x200FFFFF(内部SRAM区中的最低1MB)。

        （2）0x40000000 ~ 0x400FFFFF(片内外设区中的最低1MB).。

        对于内部SRAM位带区的某个比特，记它所在字节地址为A，位序号为n（0≤n≤7），则该比特在别名区的地址为：

0x22000000 +((A-0x20000000)*8 +n)*4 = 0x2200000 +(A-0x20000000)*32+n*4

       对于片内外设位带区的某个比特，记它所在字节的地址为A，序号为n（0≤n≤7），则该比特在别名区的地址为：

0x42000000 +((A-0x40000000)*8 +n)*4 = 0x4200000 +(A-0x40000000)*32+n*4

式中：4表示的是4个字节，8表示一个字节有8位。