STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Cortex-M3內(nèi)核（ST‘s product portfolio contains a comprehensive range of microcontrollers， from robust， low-cost 8-bit MCUs up to 32-bit ARM-based Cortex?-M0 and M0+， Cortex?-M3， Cortex?-M4 Flash microcontrollers with a great choice of peripherals. ST has also extended this range to include an ultra-low-power MCU platform）［1］ 。按內(nèi)核架構(gòu)分為不同產(chǎn)品：

　　其中STM32F系列有：

　　STM32F103“增強(qiáng)型”系列

　　STM32F101“基本型”系列

　　STM32F105、STM32F107“互聯(lián)型”系列

　　增強(qiáng)型系列時鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是32位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，相當(dāng)于0.5mA/MHz。

　　在CM3中，有兩個區(qū)中實(shí)現(xiàn)了位帶。其中一個是 SRAM 區(qū)的最低 1MB 范圍，第二個則是片內(nèi)外設(shè)區(qū)的最低 1MB 范圍。這兩個區(qū)中的地址除了可以像普通的 RAM 一樣使用外，它們還都有自己的“位帶別名區(qū)”，位帶別名區(qū)把每個比特膨脹成一個 32 位的字。當(dāng)你通過位帶別名區(qū)訪問這些字時，就可以達(dá)到訪問原始比特的目的。

　　在位帶區(qū)中，每個比特都映射到別名地址區(qū)的一個字（這是只有 LSB 有效的字）。當(dāng)一個別名地址被訪問時，會先把該地址變換成位帶地址。對于讀操作，讀取位帶地址中的一個字，再把需要的位右移到 LSB，并把 LSB 返回。對于寫操作，把需要寫的位左移至對應(yīng)的位序號處，然后執(zhí)行一個原子的“讀－改－寫”過程。

　　支持位帶操作的兩個內(nèi)存區(qū)的范圍是：

　　0x2000_0000‐0x200F_FFFF（SRAM 區(qū)中的最低1MB） 0x4000_0000‐0x400F_FFFF（片上外設(shè)區(qū)中的最低 1MB） 位帶（Bit-band）操作是Cortex-M3提供的特殊操作：位帶區(qū)的每個位都有位帶別名區(qū)的一個字與之對應(yīng)。Bit-band區(qū)域的存儲器以32位方式進(jìn)行訪問，其中有效的僅僅是BIT0位，只有BIT0的值才對應(yīng)到相應(yīng)的普通區(qū)域的比特位上，其他位無效。STM32F系列芯片為所有外設(shè)寄存器和SRAM提供相對應(yīng)的Bit-band區(qū)域，以簡化對外設(shè)寄存器和SRAM的操作位帶操作最重要的一環(huán)就是尋址，即為需要操作的“目標(biāo)位”找到位帶別名區(qū)相對應(yīng)的地址：

　　位帶別名區(qū)首地址+（操作字節(jié)的偏移量*32） +（操作位的偏移量*4） 內(nèi)置SRAM區(qū)的位帶別名區(qū)首地址 = 0x2200，0000 外設(shè)寄存器區(qū)的位帶別名區(qū)首地址 = 0x4200，0000

　　例如：GPIOA的端口輸出數(shù)據(jù)寄存器地址0x4001080c（stm32f1xx系列），對于PA.0來說控制其輸出電平的比特位的位帶操作地址為：

　　0x42000000+（0x1080c*32）+（0*4） = 0x42021018 以stm32f207為例，介紹stm32的位帶操作。

　　在《ARM Cortex M3權(quán)威指南》92頁介紹了如何在C語言中使用位帶操作。個人在使用位帶操作過程中將其大致總結(jié)為三種：

　　① 查找需要定義的位所在的地址，將地址強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為指針，通過取指針內(nèi)容的方式使用。

　　例如：

　　#define PD12 （（volatile unsigned long *）（0x424182b0））

　　//0x424182b0為GPIOD_Pin12引腳對應(yīng)的映射地址

　　*PD12=0x01; //PD12引腳置高

　　② 直接使用地址進(jìn)行操作

　?。?（（u32*）0x424182b0））=0x01; //PD12引腳置高 當(dāng)然也可以通過如下定義使用 例如：

　　#define PD12 *（（volatile unsigned long *）（0x424182b0））

　　//0x424182b0為GPIOD_Pin12引腳對應(yīng)的映射地址

　　PD12=0x01; //PD12引腳置高

　　③在多個引腳需要定義時，顯然上面兩種方法都比較繁瑣。為簡化位帶操作，也可以定義一些宏。比如，我們可以建立一個把“位帶地址＋位序號”換成別名地址的宏，再建立一個把別名地址轉(zhuǎn)換成指針類型的宏。

　　例如

　　#define GPIOD_ODR_Addr （（uint32_t）（GPIOD_BASE+0x14）） // GPIOD_BASE已經(jīng)定義過 #define BITBAND（addr，bitnum） （（addr&0xF0000000）+0x2000000+（（addr&0xFFFFF）《《5）+（bitnum《《2）） #define MEM_ADDR（addr） （*（（volatile unsigned long *）（addr）） ） #define BIT_ADDR（addr， bitnum） MEM_ADDR（ BITBAND（addr， bitnum） ） #define PD12 BIT_ADDR（GPIOD_ODR_Addr， 12） //12為GPIOD對應(yīng)的引腳號 #define PD12 BIT_ADDR（GPIOD_ODR_Addr， 13） //13為GPIOD對應(yīng)的引腳號 PD12=0x01; //PD12引腳置高 PD13=0x01; //PD13引腳置高

　　說明：GPIOD_BASE已經(jīng)在庫文件stm32f2xx.h中定義過，直接使用即可，對應(yīng)地址是GPIOD的基地址，0x14是ODR的偏移地址。第二條語句是把“位帶地址+序號”轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的位帶別名區(qū)地址。第三條語句MEM_ADDR（addr）代表的是（addr）地址中的內(nèi)容。volatile必須使用，原因如下。

　　volatile 是易變的、不穩(wěn)定的意思。用它修飾的變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如操作系統(tǒng)、硬件或者其它線程等。遇到這個關(guān)鍵字聲明的變量，編譯器對訪問該變量的代碼就不再進(jìn)行優(yōu)化，從而可以提供對特殊地址的穩(wěn)定訪問。

　　先看看下面的例子： int i=10; int j = i；//（1）語句 int k = i；//（2）語句

　　這時候編譯器對代碼進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)樵冢?）、（2）兩條語句中，i 沒有被用作左值。這時候編譯器認(rèn)為 i 的值沒有發(fā)生改變，所以在（1）語句時從內(nèi)存中取出 i 的值賦給 j 之后，這個值并沒有被丟掉，而是在（2）語句時繼續(xù)用這個值給 k 賦值。編譯器不會生成出匯編代碼重新從內(nèi)存里取 i 的值，這樣提高了效率。但要注意：（1）、（2）語句之間 i 沒有被用作左值才行。

　　再看另一個例子： volatile int i=10; int j = i；//（3）語句 int k = i；//（4）語句

　　volatile 關(guān)鍵字告訴編譯器 i 是隨時可能發(fā)生變化的，每次使用它的時候必須從內(nèi)存中取出 i的值，因而編譯器生成的匯編代碼會重新從 i 的地址處讀取數(shù)據(jù)放在 k 中。這樣看來，如果 i 是一個寄存器變量或者表示一個端口數(shù)據(jù)或者是多個線程的共享數(shù)據(jù)，就容易出錯，所以說 volatile 可以保證對特殊地址的穩(wěn)定訪問。