STM32的外设寄存器在哪里？它们是在皮质-m 核心还是在外围单元本身？

Posted 2023-02-19

【中文标题】STM32的外设寄存器在哪里？它们是在皮质-m 核心还是在外围单元本身？

【英文标题】：Where are the peripherals register in STM32? are they in the cortex-m core or in the peripheral unit itself?

【发布时间】：2020-07-12 00:15:52

【问题描述】：

我有两个问题。 memory region of the cortex-m core cpu 1- stm32 微控制器的内存是在 cortex-m 内核内部还是外部？如果它在 cortex-core 内部，为什么它没有显示在 cortex-m core 通用用户指南的框图中？block diagram of the cortex-m core

2-我正在尝试了解 stm32 架构，但我遇到了歧义。 usart block diagram

正如您在图片中看到的，参考手册说 USART 单元有一些寄存器（即数据寄存器）。 但是这些寄存器也存在于 cortex-m 内核的内存区域中（如果第一个问题的答案是“内部”）。它们到底在哪里？每个寄存器有两个寄存器吗？还是它们位于皮质-m 核心或外围本身？ 是否与内存映射 i/o 定义有关？

【问题讨论】：

欢迎来到 ***！请尽量避免同时提出两个问题。见how to ask。

【参考方案1】：

请看下图，它显示了 STM32 Cortex-M4 处理器的框图。 我已经突出显示了 CPU 内核（左上角）；以及您可以在微控制器内部找到的其他组件。

CPU“核心”，顾名思义，就是“核心”；但微控制器还集成了闪存、RAM 和许多外围设备；内核之外的几乎所有东西（调试线除外）都通过总线矩阵进行访问，对于 ROM、RAM 和集成外设也是如此。

请注意，“微处理器”和“微控制器”之间的主要区别在于后者具有板载专用外围设备。

STM32设备上的外设是由CPU通过内存映射I/O来访问的，看下图：

如您所见，尽管线性地址空间从 0x00000000 到 0xFFFFFFFF，但地址空间被划分为“段”，例如，程序存储器从 0x00000000 开始，SRAM 从 0x20000000 开始，外围设备从 0x40000000 开始。特定的外设寄存器可以通过与基地址的特定偏移量的指针进行读取/写入。

对于此设备，USARTS 映射到 APB1 区域，因此在地址范围 0x40000000-0x4000A000 中。请注意，实际的外设地址可能因设备而异。

【讨论】：

感谢您的回答

【参考方案2】：

外设通过总线连接到核心。地址解码器知道哪个地址由特定总线处理。

不仅外围设备通过总线连接。记忆以同样的方式连接起来。总线通过桥相互连接。那些桥梁知道如何指挥交通。

从内核的角度来看，外围寄存器的工作方式与存储单元相同。

间隙呢。通常如果地址解码器不理解地址就会产生异常——硬件错误（在 ARM 术语中称为 HardFault）

细节非常复杂，除非您要设计自己的芯片，否则寄存器级程序员不需要。

【参考方案3】：

CPU 内核中唯一的存储是寄存器（包括通用和专用寄存器）。其他一切都是外部的，包括 RAM 和 ROM。

外设控制寄存器基本上存在于外设内部。但是，CPU 以与访问 RAM 或 ROM 相同的方式访问它们；这就是内存映射的含义，它向您显示哪些地址指的是 RAM、ROM、外围寄存器和其他东西。 （请注意，大部分内存映射都未使用 - 32 位地址空间能够寻址 4GB 的内存，而且我所知道的微控制器都没有这么大的存储空间。）适当的组件“响应”读取和写入内存总线上的请求取决于地址。

对于基本概述，内存映射 IO 上的 Wikipedia page 相当不错。

请注意，这些都不是 Cortex-M 特有的。几乎所有现代微处理器设计都使用内存映射。另请注意，Cortex-M 的实际总线架构相当复杂，因此您从 Wikipedia 文章中获得的任何理解都将是对真正实现的抽象。

【讨论】：

谢谢你的回答.....但是我还不清楚第一个问题的答案......我不是在谈论CPU内核......我'我在谈论 CPU 本身.....我的问题是 stm32 的 RAM 例如靠近 NVIC 或 MPU 或 sth 吗？如果你能回答，那对我有很大的帮助......

对不起，这没有意义。 CPU 核心是 CPU。你所说的“接近”是什么意思？你是说身体上的吗？

我的意思是物理上的，但你能告诉我这张照片i.stack.imgur.com/trM5M.png 是真实的记忆还是只是寻址模型？

物理上，不知道。谁在乎？他们甚至可能在一个硅版本和下一个版本之间移动它。对任何事情都没有影响。你所说的“真实记忆”是什么意思？内存映射向您显示每个地址在使用时将访问的内容，这很重要...

我只是想知道这段记忆（我给你看的图片）在哪里，我想我明白了；图片只是一个内存映射，它不是物理内存，物理内存是由 ST 实现的。感谢您的宝贵时间....您的回答对我有很大帮助