本文主要是介绍【STM32H7教程】第3章 STM32H7整体把控，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
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第3章 STM32H7整体把控
初学STM32H7一定要优先整体把控芯片的框架，不要急于了解单个外设的功能。
目录
第3章 STM32H7整体把控
3.1 初学者重要提示
3.2 STM32H7硬件框图
3.3 STM32H7各个型号的区别
3.4 STM32H7总线框图和时钟
3.5 STM32H7的AXI总线
3.5.1 总线系统框架
3.5.2 AXI总线特色
3.5.3 AXI总线简介
3.5.4 AXI总线优先级编程
3.6 STM32H7的总线互联
3.7 STM32H7的FLASH
3.8 STM32H7的RAM
3.9 总结
3.1 初学者重要提示
- 学习一款新的芯片，优先掌握系统框架是比较重要的，建议逐渐养成这种学习习惯，然后各个击破即可。
- 本章节提供了多张STM32H7的框图，这些框图都非常具有代表性。很多时候记忆知识点比较费脑子，记录这些框图是一种非常好的方式。
- 对于本章节提供的部分知识点，无法理解透彻，暂时没有关系。随着后面的深入学习，基本都可以掌握。
- 重要的MPU和Cache知识分别放在了第23章和第24章。
3.2 STM32H7硬件框图
学习一款新的芯片，需要优先了解一下它的整体功能设计。需要的资料主要是来自官网和数据手册，比如我们V7开发板使用的STM32H743XIH6，直接在官方地址：链接（这是超链接）就可以看到对此芯片所做的介绍，页面中有一个如下的框图，对于了解STM32H7整体设计非常方便。
再稍微详细点，就需要大家读页面上的”Key Features”，就是下图所示的内容：
或者直接看数据手册开头的章节即可，也进行了介绍，内容基本都是差不多的，如下图所示（部分截图）：
通过框图和Key Features，大家可以方便地了解STM32H7的FLASH、RAM大小以及各种自带外设的信息。
3.3 STM32H7各个型号的区别
涉及到芯片选型的时候，需要大家了解各个型号的区别。对此ST有一个专门的文件STM32H7x3 MCUs High-performance line，在链接（这是一个超链接）里面可以找到。此文件里面有简单的对比，只是内容比较简单，仅两页，不过也言简意赅。最主要的是下面的这个截图：
通过这个截图可以方便地了解不同型号的引脚数、封装、FLASH大小、RAM大小以及是否带HW CRYPTO硬件加密的区别。
需要了解更详细的对比信息，可以看数据手册。任意下载一个型号的数据手册，在数据手册的的Table 2里面有详细的对比，如下图所示（部分截图）：
使用ST提供的软件STMCUFinder或者STM32CubeMX也可以做对比，只是没有上面的表格这么方便，可以一目了然。
3.4 STM32H7总线框图和时钟
STM32H7的数据手册里面提供了一张非常棒的框图，大家可以方便地查看每个总线的时钟速度和这个总线所挂的外设。这个在大家配置外设时钟分频的时候还是非常有用的，因为外设的时钟分频就是建立在所挂的总线速度（大家直接在数据手册里面检索Figure 1就可以找到）。
比如我们想得到不同定时器的主频，通过上面的框图，可以方便地获得如下信息：
SYSCLK(Hz) = 400000000 (CPU Clock)
HCLK(Hz) = 200000000 (AXI and AHBs Clock)
AHB Prescaler = 2
D1 APB3 Prescaler = 2 (APB3 Clock 100MHz)
D2 APB1 Prescaler = 2 (APB1 Clock 100MHz)
D2 APB2 Prescaler = 2 (APB2 Clock 100MHz)
D3 APB4 Prescaler = 2 (APB4 Clock 100MHz)
因为APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz;
因为APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz;
APB4上面的TIMxCLK没有分频，所以就是100MHz;
APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14，LPTIM1
APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16，TIM17
APB4 定时器有 LPTIM2，LPTIM3，LPTIM4，LPTIM5
3.5 STM32H7的AXI总线
AXI总线在STM32H7中有着举足轻重的作用。高并发性全靠这个总线了，先来看下AXI总线的框架：
3.5.1 总线系统框架
下面这个截图比较有代表性，可以帮助大家理解STM32H7总线系统。
这个图可以方便识别总线所外挂的外设，共分为三个域：D1 Domain，D2 Domain和D3 Domain。
D1 Domain
D1域中的各个外设是挂在64位AXI总线组成6*7的矩阵上。
- 6个从接口端ASIB1到ASIB6
外接的主控是LTDC，DMA2D，MDMA，SDMMC1，AXIM和D2-to-D1 AHB 总线。
- 7个主接口端AMIB1到AMIB7
外接的从设备是AHB3总线，Flash A，Flash B，FMC总线，QSPI和AXI SRAM。另外AHB3也是由AXI总线分支出来的，然后再由AHB3分支出APB3总线。
D2 Domain
D2域的各个外设是挂在32位AHB总线组成10*9的矩阵上。
- 10个从接口
外接的主控是D1-to-D2 AHB 总线，AHBP总线，DMA1，DMA2，Ethernet MAC，SDMMC2，USB HS1和USB HS2。
- 9个主接口
外接的从设备是SRAM1，SRMA2，SRAM3，AHB1，AHB2，APB2，APB3，D2-to-D1 AHB总线和D2-to-D3 AHB总线。
D3 Domain
D3域的各个外设是挂在32位AHB总线组成3*2的矩阵上。
- 3个从接口
外接的主控D1-to-D3 AHB总线，D2-to-D3 AHB总线和BDMA。
- 2个主接口
外接的从设备是AHB4，SRAM4和Bckp SRAM。另外AHB4也是这个总线矩阵分支出来的，然后再由AHB4分支出APB4总线。
这三个域之间也是有互联的，可以是：
- D1域到D2域的D1-to-D2 AHB bus
允许D1域中的主接口外设访问D2域里面的从接口外设。比如D1域里面的DMA2D访问D2域里面的SRAM1。
- D2域到D1域的D2-to-D1 AHB bus
允许D2域中的主接口外设访问D1域里面的从接口外设。比如D2域里面的DMA2访问D1域里面的AXI SRAM。
- D1域到D3域的D1-to-D3 AHB bus
允许D1域中的主接口外设访问D3域里面的从接口外设。比如D1域里面的DMA2D访问D3域里面的SRAM4。
- D2域到D3域的D2-to-D3 AHB bus。
允许D1域中的主接口外设访问D2域里面的从接口外设。比如D2域里面的DMA2访问D3域里面的SRAM4。
有了这些知识后，下面我们重点了解AXI总线矩阵。
3.5.2 AXI总线特色
AXI支持高频率、高性能的系统设计：
- 支持高带宽，低延迟设计。
- 提供高频操作，无需复杂的总线桥。
- 满足各种组件的接口需求。
- 适用于具有高初始访问延迟的内存控制器。
- 为互连架构的实现提供了灵活性。
- 与现有的AHB和APB接口向后兼容。
AXI总线的关键特性：
- 独立的地址、控制和数据线。
- 支持非字节对齐方式传输。
- 基于起始地址的突发传输。
- 分开的读和写数据通道，且提供DMA传输。
- 支持发起多个地址。
- 支持无序传输。
- 允许添加寄存器，以提供时序收敛。
- AXI总线
关于AXI总线，ARM有一篇古文观止级文档《AXI4_specification》，已经将其放在了论坛：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=87340 。
3.5.3 AXI总线简介
通过下面的框图，我们再进一步的认识一下AXI总线。
通过上面的截图，我们可以看到，AXI总线有6个从接口ASIBs（AMBA slave interface blocks）和7个主控接口AMIBs（AMBA master interface blocks）。
针对从接口ASIBs，描述如下：
重点注意最后一列，STM32H7参考手册里面原始的描述是R/W issuing，这里将其翻译为读/写发起能力。比如输入通道IN5连接的主控DMA2D，支持的读发起能力是2，写发起能力是1。读发起能力是2该如何理解呢？这里的含义是存在两路读信号同时进行（因为AXI接口有一个FIFO的功能，可供同时进行，更深入的认识有待研究），反映到DMA2D的实际应用中，就是DMA2D同时读取前景色和背景色的缓存区做Alpha融合之类的操作。写操作同理，DMA2D的写发起能力仅支持一路。
针对主控接口AMIBs，描述如下：
跟上面表格的含义是一样的，同样重点注意最后一列，这里多了一个总接收能力（Total acceptance），也就是读发起能力和写发起能力同时执行的情况。
3.5.4 AXI总线优先级编程
由于存在多个ASIB从接口访问AMIB主控的问题，这就涉及到谁先谁后等问题。所以AXI总线矩阵就做了一个基于优先级的仲裁方案。每个ASIB接口支持读通道和写通道分别设置，优先级从0到15。数值越大，优先级越高，默认情况都是优先级0。如果有两个传输同时到达AMIB主控接口，那么优先级高的ASIB接口传输优先处理；如果优先级相同的话，根据LUR方案选择（least recently-used最近最少使用情况）。
大家在实际应用中，可以根据实际情况进行设置，一般情况下使用默认值即可。
3.6 STM32H7的总线互联
STM32H7的总线矩阵四通八达，但不是任意Bus Master总线主控端和Bus Slave设备端都可以相互通信的：
黑色加粗字体是64位总线（ITCM，DTCM，Flash A，Flash，AXI SRAM，FMC等），普通字体是32位总线。
访问通路（每个小方块里面的字符）
任何有数字的表示有访问通路。
短横杠“-”表示不可访问。
有灰色阴影的表示有实用价值的访问通路。
表格中具体数值所代表的含义
D=direct
1=via AXI bus matrix
2=via AHB bus matrix in D2
3=via AHB bus matrix in D3
4=via AHB/APB bridge in D1
5=via AHB/APB bridge in D2
6=via AHB/APB bridge in D3
7=via AHBS bus of Cortex-M7
多个数值组合 = 互连路径以数字的顺序经过多个矩阵或/和桥。
总线访问类型
普通字体表示32位总线。
斜体表示32位总线主机端/ 64位总线从机端。
粗体表示64位总线。
当前要对这个图有个了解，后面章节讲解各个外设的时候要用到，比如DTCM和ITCM不支持DMA1，DMA2和BDMA，仅支持MDMA。
3.7 STM32H7的FLASH
首次学习STM32H7，要掌握以下几点认识即可：
1、双BANK，每个BANK的带宽都是64bits，如下图所示：
2、H7中Flash的延迟和主频关系。
H7中已经没有F1和F4系列中的ART Chrome加速，通过H7中的Cache加速即可。具体延迟数值和主频关系如下：
对于上面的表格，大家可以看到，当延迟等待设置为0的时候，即无等待，单周期访问，速度可以做到70MHz。增加1个Flash周期后，访问速度可以做到140MHz。当增加到3个或4个Flash周期后，最高速度可以做到225MHz。
3、Flash编程操作（写）最好以256bits为单位进行，应用中也可以小于256bits，但是容易造成ECC校验出问题，所以不推荐。Flash读操作支持64bits，32bits，16bits和8bits。
4、Flash支持ECC校验，每256bits配10bit的ECC位，可以检测到1个bit并纠正或者检测2个bit。随着芯片的制造工艺水平越高，带电粒子能产生的位翻转就越多，此时的ECC是必须要有的，一般可以纠正1-2个bit。安全等级高的Flash类存储器和RAM类都是必须要带ECC的。
- ECC相关知识
关于ECC方面的知识，专门整理了一个帖子：
http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=86777 。
3.8 STM32H7的RAM
（注，学习本小节，优先回顾本章节3.5.1小节的框图，另外H7的RAM区也是支持硬件ECC的）
STM32H7的RAM区分为好几个部分，下面分别进行说明：
TCM区
TCM : Tightly-Coupled Memory 紧密耦合内存 。ITCM用于运行指令，也就是程序代码，DTCM用于数据存取，特点是跟内核速度一样，而片上RAM的速度基本都达不到这个速度，所以有降频处理。
速度：400MHz。
DTCM地址：0x2000 0000，大小128KB。
ITCM地址：0x0000 0000，大小64KB。
AXI SRAM区
位于D1域，数据带宽是64bit，挂在AXI总线上。除了D3域中的BDMB主控不能访问，其它都可以访问此RAM区。
速度：200MHz。
地址：0x2400 0000，大小512KB。
用途：用途不限，可以用于用户应用数据存储或者LCD显存。
SRAM1，SRAM2和SRAM3区
位于D2域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上。除了D3域中的BDMB主控不能访问这三块SRAM，其它都可以访问这几个RAM区。
速度：200MHz。
SRAM1：地址0x3000 0000，大小128KB，用途不限，可用于D2域中的DMA缓冲，也可以当D1域断电后用于运行程序代码。
SRAM2：地址0x3002 0000，大小128KB，用途不限，可用于D2域中的DMA缓冲，也可以用于用户数据存取。
SRAM3：地址0x3004 0000，大小32KB，用途不限，主要用于以太网和USB的缓冲。
SRAM4区
位于D3域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上，大部分主控都能访这块SRAM区。
速度：200MHz。
地址：0x3800 0000，大小64KB。
用途：用途不限，可以用于D3域中的DMA缓冲，也可以当D1和D2域进入DStandby待机方式后，继续保存用户数据。
Backup SRAM区
备份RAM区，位于D3域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上，大部分主控都能访问这块SRAM区。
速度：200MHz。
地址：0x3880 0000，大小4KB。
用途：用途不限，主要用于系统进入低功耗模式后，继续保存数据（Vbat引脚外接电池）。
3.9 总结
本章节就为大家讲解这么多，让大家对STM32H7有个整体的认识，后面章节将逐个进行学习。
这篇关于【STM32H7教程】第3章 STM32H7整体把控的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
