一、ARM体系结构概述
内容概述：
必须要get到的ARM知识
Cortex-M0处理器介绍
认识STM32
STM32F0硬件平台介绍
必须要get到的ARM知识：
STM32的核心部件CPU是Cortex-M 系列处理器
ARM处理器家族：
早先经典处理器 包括ARM7、ARM9、ARM11家族。
Cortex-M 系列 为单片机驱动的系统提供的低成本优化方案，应用于传统 的微控制器市场，智能传感器，汽车周边部件等。
Cortex-A 系列 针对开放式操作系统的高性能处理器； 应用于智能手机，数字电视，智能等高端运用。
Cortex-R 系列 针对实时系统、满足实时性的控制需求； 应于汽车制动系统，动力系统等。
ARM处理器架构：
概念：体系结构定义指令集和基于这一体系结构下处理器的 编程模型（基本数据类型、工作模型、寄存器组）。基于同种体系结构可以有多种处理器、每个处理器的性能不同，面向的应用领域也不同。
ARM体系结构发展：
目前ARM体系架构共定义了8个版本V1-V8
V1-V3 最早的版本，目前已废弃
V4-V6 经典处理器中运用的比较多
V7 目前Cortex系列处理器主要是这种架构、支持Thumb-2的32位指令集
V8 兼容ARMv7架构的特性，并支持64位数据处理
ARM指令集：
指令集的概念：处理器能够识别并执行的指令集合；每一条指令可处理一个简单或复杂操作（加、加乘…）；每一条指令对应一条或几条汇编指令。
指令集常见分类：
复杂指令集（CISC）：包含处理复杂操作的特定指令，指令长度不固定，执行需要多个周期。
精简指令集（RISC）：指令简单而有效，格式和长度通常是固定的，大多数指令在一个周期内可以执行完毕，ARM的内核是基于RISC体系结构的
SOC的概念：
SOC(片上系统)指的是在单个芯片上集成一个完整的计算机系统，所谓完整的系统一般包括中央处理器(CPU)、存储器、以及外围电路等。
Cortex-M0处理器介绍
主要内容：
Cortex-M0处理器简介
Cortex-M0体系结构
Cortex-M0异常和中断
Cortex-M0指令集
Cortex-M0处理器简介：
Cortex-M 系列产品主要包括 Cortex-M0、Cortex-M1、Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7 等，其中 Cortex-M0 主打低功耗和混合信号的处理，M3 主要用来替代 ARM7,重点侧重能耗与性能的平衡，而 M7 则重点放在高性能控制运算领域。
注：STM32F051微控制器内核就是ARM Cortex-M0
Cortex-M0结构框图：
Cortex-M0 微处理器主要包括处理器内核、嵌套向量中断控制器（NVIC）、调试子系统、内部总线系统构成。Cortex-M0 微处理器通过精简的高性能总线（AHB-LITE）与外部进行通信。
Cortex-M0特性：
Thumb 指令集，高效、高代码密度；
高性能，使用ARMv6-M的体系架构；
中断数量可配置（1~32 个），4 级中断优先级，低中断切换时延，提供不可屏蔽中断（NMI）输入保障高可靠性系统；
门电路少，低功耗，处理器可在休眠状态下掉电以降低功耗，还可被 WIC 唤醒；
与 Cortex-M1 处理器兼容，向上兼容 Cortex-M3 和 Cortex-M4 处理器，可以很容易地升级到 Cortex-M3。Cortex-M3 和 Cortex-M4 移植到 Cortex-M0 也非常简单。
支持多种嵌入式操作系统，也被多种开发组件支持，包括 MDK（ARM Keil 微控制器开发套件）、RVDS（ARM RealView 开发组件）、IAR C 编译器等。
Cortex-M0工作模式：
Cortex-M0有两种工作模式和两种工作状态：
线程模式（Thread Mode）： 芯片复位后，即进入线程模式，执行用户程序；
处理模式（Handler Mode）。 当处理器发生了异常或者中断，则进入处理模式进行处理、处理完成后返回线程模式。
Thumb状态：正常运行时处理器的状态
调试状态：调试程序时处理器的状态
Cortex-M0寄存器组——通用寄存器：
Cortex-M0 处理器内核有 13 个通用寄存器以及多个特殊寄存器，如图 所示。具体介绍如下：
R0-R12：通用寄存器。其中 R0-R7 为低端寄存器，可作为 16 位或 32 位指令操作数，R8-R12 为高端寄存器，只能用作 32 位操作数
R13：堆栈指针 SP，Cortex-M0 在不同物理位置上存在两个栈指针，主栈指针 MSP，进程栈指针 PSP。在处理模式下，只能使用主堆栈，在线程模式下，可以使用主堆栈也可以使用进程堆栈，这主要是由 CONTROL 寄存器控制完成。 系统上电的默认栈指针是MSP
R14：连接寄存器(LR)，用于存储子程序或者函数调用的返回地址
R15：程序计数器（PC），存储下一条将要执行的指令的地址。
Cortex-M0寄存器组——特殊寄存器：
xPSR：组合程序状态寄存器，该寄存器由三个程序状态寄存器组成：
应用PSR（APSR）：包含前一条指令执行后的条件标志
中断PSR（IPSR）： 包含当前ISR的异常编号
执行PSR（EPSR） ： 包含Thumb状态位
PRIMSK：中断屏蔽特殊寄存器。
CONTROL：控制寄存器。
控制处理器处于线程模式时，使用哪个堆栈：
=0，使用MSP
=1，使用PSP
处理器模式时，固定使用MSP
Cortex-M0异常和中断：
Cortex-M0 处理器最多支持 32 个外部中断（通常称为 IRQ）和一个不可屏蔽中断（NMI），另外 Cortex-M0 还支持许多系统异常（Reset、HardFault、SVCall、PendSV、SysTick），它们主要用于操作系统和错误处理，参见下表
Cortex-M0指令集：
ARM 处理器支持两种指令集：ARM 和 Thumb。
EPSR 寄存器的 T 标志位负责指令集的切换，Cortex-M0只支持Thumb指令。
ARM指令集：32位精简指令集； 指令长度固定； 降低编码数量产生的耗费，减轻解码和流水线的负担。
Thumb指令集：Thumb指令集是ARM指令集的一个子集； 指令宽度16位； 与32位指令集相比，大大节省了系统的存储空间； Thumb指令集不完整，所以必须配合ARM指令集一同使用。
注：Thumb 与 ARM 相比，代码体积小了 30%，但性能也低了 20%。2003 年，ARM 公司引入了 Thumb-2 技术，具备了一些 32 位的 Thumb 指令，使得原来很多只有 ARM 指令能够完成的功能，用 Thumb 指令也可以完成了。Cortex-M0 基于的 ARMv6-M 体系结构，该体系结构的处理器只是用了16位Thumb指令和部分32位Thumb指令
认识STM32
内容概述：
STM32的应用
STM32产品的介绍
STM32产品命名规范
STM32F0体系架构
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。在如今的 32 位控制器当中，STM32 可以说是最璀璨的新星，它受宠若娇，大受工程师和市场的青睐，无芯能出其右。
STM32的应用：
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 …….
STM32产品介绍：
STM32产品命名规范：
STM32F0系统架构：
系统主要由以下几个模块组成 :
二个主模块 :
Cortex-M0 内核及先进高性能总线 (AHB bus)
通用 DMA ( GP-DMA -- general-purpose DMA)
四个从模块 :
内部 FLASH
内部SRAM
专门用于连接 GPIO 口的 AHB2
AHB 到 APB 的桥 , 所有的外设都挂在 APB 总线上
STM32F0硬件平台介绍
二、STM32开发环境搭建
内容概要：
Keil MDK-ARM简介及安装
STM32CubeMX简介及安装
STM32F0存储器映射
STM32F0启动文件分析
Keil MDK-ARM简介及安装
。。。略
STM32CubeMX简介及安装
。。。略
STM32F0存储器映射
内容概述：
Cortex-M0存储器映射
STM32F0存储器映射
寄存器的访问方式
Cortex-M0存储器映射：
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
注：被控单元的FLASH，RAM和AHB到APB的桥（即片上外设），这些功能部件共同排列在一个 4GB 的地址空间内。我们在编程的时候，可以通过他们的地址找到他们，然后来操作他们
STM32F0存储器映射：
可寻址4GB字节空间
多达64KB片上闪存
多达8K的SRAM
STM32F05x 存储器映像和外设寄存器编址：在芯片手册上可查到
寄存器访问：
以GPIOA寄存器组为例，读写ODR寄存器方法：
已知GPIOA的起始地址为0x48000000
各寄存器的偏移地址如下：
MODER; /*Address offset: 0x00 */
OTYPER; /*Address offset: 0x04 */
OSPEEDR; /*Address offset: 0x08 */
PUPDR; /*Address offset: 0x0C */
IDR; /*Address offset: 0x10 */
ODR; /*Address offset: 0x14 */
BSRR; /*Address offset: 0x18 */
LCKR; /*Address offset: 0x1C */
第一种方式：对地址进行宏定义
#define GPIOA_BASE ( (unsigned int ) 0x48000000 )
#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
GPIOA_ODR = val ; //写第二种方式：用结构体封装寄存器
用上面的方法去定义地址，还是稍显繁琐、根据我们每一类外设对应的寄存器组地址都是连续增长的特点，我们引入 C 语言中的结构体语法对寄存器进行封装
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 ) 0x48000000 )
#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)注：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，而且指针指向 GPIOA端口的首地址，这样我们直接用宏GPIOA访问改外设的任意一个寄存器
GPIOA->MODER = 0x20 ;
GPIOA->OSPEEDR = 0x16 ;
STM32F0启动文件分析
内容概要：
STM32F0启动模式
C语言程序内存排布
启动文件startup_stm32f051.s分析
STM32F0的启动模式：
注：Cortex-M0 的程序映像通常是从地址 0x00000000 开始的、系统复位后，处理器首先读取向量表中的前两个字（8 个字节），第一个字存入 MSP，第二个字为复位向量，它表示程序执行的起始地址（复位处理）
根据启动模式的不同，用户闪存、系统闪存和SRAM都 可以映射到0x0的低端地址；
我们的板子boot0直接接地，因此启动区域为flash启动
C语言内存排布：
注：栈的作用是用于局部变量，函数调用，函数形参等的开销
堆主要用来动态内存的分配
STM32F051启动文件分析：
源码及分析过程链接：https://pan.baidu.com/s/1R7ggGedaR4Zsxhzeis_8vg 密码：7060
注：使用keil打开最佳