51單片機與STM32單片機架構的區別

　　咱們先普及一個概念，單片機（即Microcontroller Unit；MCU) 裏面有什麼。一我的最重要的是大腦，身體的各個部分都在大腦的指揮下工做。MCU跟人體很像，簡單來講是由一個最重要的內核加其餘外設組成，內核就至關於人的大腦，外設就如人體的各個功能器官。下面咱們來簡單介紹下51單片機和STM32單片機的結構。

1. 51系統結構

 

 

 

 

51系統結構框圖

　　咱們說的51通常是指51系列的單片機，型號有不少，常見的有STC89C5一、AT89S51，其中國內用的最多的是STC89C51/2，下面咱們就以STC89C51來說解，並以51簡稱。

1. 內核

　　51單片機由一個IP核和片上外設組成，IP核就是上圖中的CPU，片上外設就是上圖中的：時鐘電路、SFR和RAM、ROM、定時/計數器、並行I/O口、串行I/O口、中斷系統。IP核跟外設之間由系統總線鏈接，且是8bit的，速度有限。

　　51內核是上個世紀70年代Intel公司設計的，速度只有12M，外設是IC廠商（STC）在內核的基礎上添加的，不一樣的IC廠商會在內核上添加不一樣的外設，從而設計出各具特點的單片機。這裏Intel屬於IP核廠商，STC屬於IC廠商。咱們後面要講的STM32也同樣，ARM屬於IP核廠商，ARM給ST受權，ST公司在Cortex-M3內核的基礎上設計出STM32單片機。

2. 外設

　　咱們在學習51的時候，關於內核部分接觸的比較少，使用的最多的是片上外設，咱們在編程的時候操做的也就是這些外設。

編程的時候操做的寄存器位於SFR和RAM這個部分，其中SFR（特殊功能寄存器）佔有 128字節（實際上只用了 26 個字節，只有 26 個寄存器，其餘都屬於保留區），RAM佔有 128 字節，咱們在程序中定義的變量就是放在RAM中。其中SFR和RAM在地址上是重合的，都是在80~FF地址區間，但在物理區間上是分開的，因此51的RAM是有256個字節。

　　編寫好的程序是燒寫到ROM區。剩下的外設都是咱們很是熟悉的IO口，串口、定時器、中斷這幾個外設。

2. STM32系統結構

 

 

 

 

 

STM32系統結構框圖

 

 

1. 內核

 

　　在系統結構上，STM32和51都屬於單片機，都是由內核和片上外設組成。只是STM32使用的Cortex-M3內核比51複雜得多，優秀得多，支持的外設也比51多得多，同時總線寬度也上升到32bit，不管速度、功耗、外設都強於51。

 

　　從結構框圖上看，對比51內核只有一種總線，取指和取數共用。Cortex-M3內部有若干個總線接口，以使CM3能同時取址和訪內（訪問內存），它們是：

 

　　指令存儲區總線（兩條）、系統總線、私有外設總線。有兩條代碼存儲區總線負責對代碼存儲區（即FLASH外設）的訪問，分別是I-Code總線和D-Code總線。

I-Code用於取指，D-Code用於查表等操做，它們按最佳執行速度進行優化。

 

系統總線（System）用於訪問內存和外設，覆蓋的區域包括SRAM，片上外設，片外RAM，片外擴展設備，以及系統級存儲區的部分空間。

 

私有外設總線負責一部分私有外設的訪問，主要就是訪問調試組件。它們也在系統級存儲區。

 

還有一個DMA總線，從字面上看，DMA是data memory access的意思，是一種鏈接內核和外設的橋樑，它能夠訪問外設、內存，傳輸不受CPU的控制，而且是雙向通訊。簡而言之，這個傢伙就是一個速度很快的且不受老大控制的數據搬運工，這個在51裏面是沒有的。

 

2. 外設

 

從結構框圖上看， STM32比51的外設多得多，51有的串口、定時器、IO口等外設 STM32 都有。STM32還多了不少特點外設：如FSMC、SDIO、SPI、I2C等，這些外設按照速度的不一樣，分別掛載到AHB、APB二、APB1這三條總線上。