嵌入式面试八股文（十八）·初识STM32芯片

时光の尘

953人浏览 · 2025-12-14 06:00:00

时光の尘 · 2025-12-14 06:00:00 发布

1. STM32是什么

ST：表示意法半导体

M：表示MCU/MPU

32：表示32位

ST累计推出了：5大类、18个系列、1000多个型号的Cortex内核微控制器

2. STM32芯片分类

ST中文社区网：意法半导体STM32/STM8技术社区 - 提供最新的ST资讯和技术交流

ST官网：st.com/content/st_com/en.html

3. 命名规则

4. 最小系统

保证MCU正常工作的最小电路组成单元。

4.1 复位电路

STM32复位引脚NRST保持低电平状态时间1~4.5ms即可复位

4.2 BOOT启动电路

STM32 的 Boot 电路是决定芯片启动模式的核心外围电路，通过配置 BOOT0、BOOT1（部分型号仅 BOOT0）引脚的电平，选择芯片复位后从不同存储区域加载程序，是 STM32 开发和量产中必须掌握的基础电路。

BOOT0	BOOT1（F1）/ nBOOT1（F4）	启动模式	适用场景
0	X（无关）	主闪存存储器（Flash）	正常运行（量产默认）
1	0	系统存储器（System Flash）	ISP 下载（串口 / USB 烧录程序）
1	1	内置 SRAM	调试 / 临时程序运行（掉电丢失）

4.3 晶振电路

STM32 的晶振电路是芯片时钟系统的核心，决定了芯片的运行主频、外设时序稳定性，分为高速外部晶振（HSE） 和低速外部晶振（LSE） 两类：

类型	频率范围	核心作用	适用场景
HSE	4~26MHz（常用 8/12/16/25MHz）	作为系统主时钟源，分频 / 倍频后驱动 CPU 和外设	正常运行（量产 / 开发）
LSE	32.768kHz	驱动 RTC 实时时钟、待机模式时钟	需要精准计时、低功耗待机

4.4 下载调试电路

5. C语言基础知识复习

5.1 stdint.h简介

stdint.h 是从 C99 中引进的一个标准 C 库的文件

路径：D:\MDK5.34\ARM\ARMCC\include

配置MDK支持C99：

5.2 位操作

运算符	含义	运算符	含义
&	按位与	~	按位取反
\|	按位或	<<	左移
^	按位异或	>>	右移

按位与	结果
0 & 0	0
1 & 0	0
0 & 1	0
1 & 1	1
按位或	结果
0 \| 0	0
1 \| 0	1
0 \| 1	1
1 \| 1	1
按位异或	结果
0 ^ 0	0
1 ^ 0	1
0 ^ 1	1
1 ^ 1	0
按位取反	结果
~ 11100100	00011011
左移	结果
11100100 << 2	10010000
右移	结果
11100100 >> 2	00111001

如何给寄存器某个位赋值？

举个例子：uint32_t temp = 0;

假如给第六位赋值1：

方法一：

temp &= 0xFFFFFFBF;
temp |= 0x00000040;

方法二：

temp &= ~(1<<6);                  
temp |= 1<<6;

5.3 宏定义

宏定义可以：提高效率、可读性、易改性，核心是替换

#define   标识符   字符串

标识符：宏定义的名字

字符串：常数、表达式、格式串等

#define     PI           3.14159
#define     HSE_VALUE    8000000U

带参数的宏定义：

#define LED1(x)   do{  x ? \
                      HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
                      HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
                  }while(0)

建议大家使用 do{ ... }while(0) 来构造宏定义。

这样不会受到大括号、分号、运算符优先级等的影响，总是会按你期望的方式调用运行。

5.4 条件编译

让编译器只对满足条件的代码进行编译，不满足条件的不参与编译！

指令	作用
#if	编译预处理条件指令，类似if
#ifdef	判断某个宏是否已被定义
#ifndef	判断某个宏是否未被定义
#elif	若前面的条件不满足，则判定新的条件，类似else if
#else	若前面的条件不满足，则执行后面的语句，类似else
#endif	#if，#ifdef，#ifndef的结束标志

5.4.1 头文件的条件编译

#ifndef 	_LED_H
#define 	_LED_H
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
code
#endif

5.4.2 代码条件编译

#if   SYS_SUPPORT_OS
       code
#endif

5.5 extern声明

放在函数/变量前，表示此函数/变量在其他文件定义，以便本文件引用

extern uint16_t g_usart_rx_sta;
extern void delay_us(uint32_t nus);

5.6 类型别名（typedef）

为现有数据类型创建一个新的名字，或称为类型别名，用来简化变量的定义：

typedef   现有类型   新名字

例如：

typedef   unsigned  char 			uint8_t;
typedef   unsigned  short  int 		uint16_t;
typedef   unsigned  int 			uint32_t;

类型别名应用：

Struct GPIO_TypeDef
{
     __IO uint32_t   CRL;
     __IO uint32_t   CRH;
     …
};
Struct    GPIO_TypeDef    gpiox

typedef struct
{
     __IO uint32_t   CRL;
     __IO uint32_t   CRH;
     …
} GPIO_TypeDef;
GPIO_TypeDef    gpiox

5.7 const 关键字

在 C 和 C++ 中，const 是一个关键字，用来声明常量或指示某个值不能被修改。通过使用 const，程序员可以确保某个变量、指针或函数的参数在某些条件下不可被修改，从而增强程序的安全性和可维护性。与volatile合称“cv特性”，指定变量不可被当前线程/进程改变，当 const 用于声明变量时，表示该变量的值是只读的，不能在程序中被修改：

#include <stdio.h>
 
int main() 
{
    const int num = 10;
    
    num = 20; // 错误：无法修改const变量
    
    printf("num: %d\n", num);
    return 0;
}

5.8 volatile 关键字

当一个变量声明为 volatile 时，编译器会告诉编译器不要对该变量进行优化。编译器会确保每次访问该变量时，都会从内存中读取其最新的值，而不是从寄存器或缓存中读取：

#include <iostream>
 
volatile int counter = 0;  // 变量可能被中断服务程序修改
 
void interrupt_handler() {
    // 假设这是一个中断处理程序
    counter++;  // 中断发生时增加计数
}
 
int main() {
    while (counter < 5) {
        // 主程序中，计数器的变化不能被优化掉
        std::cout << "Counter: " << counter << std::endl;
    }
    return 0;
}

6. 单片机的程序在哪里存储

我们首先来了解一张图片：

其中：

Code：为程序代码部分。
Ro-data：表示程序定义的常量（const 修饰的常量、#define 宏定义等）。
Rw-data：表示已初始化的全局变量。
Zi-data：表示未初始化的全局变量（Zi-data 可以表示 RAM 未上电时整个区域的状态，或者上电初始化之后未被使用的区域，上表仅仅描述的是 ROM 区域的空间分布）。

而栈区(stack)、堆区(heap)、全局区（静态区）(static)、文字常量区和程序代码区和上面所介绍的 Code、Ro-data 等的关系。

栈区（stack）：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。这些值是可读写的，那么 stack 应该被包含在 RW-data（读写数据存储区），也就是单片机的 SRAM 中。
堆区（heap）：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由 OS 回收。可以理解，这些也是被包含在单片机的 SRAM 中的。
全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，程序结束后由系统释放。这些数据也是可读可写的，和 stack、heap 一样，被包含在 RAM 中。
文字常量区：常量字符串就是放在这里的。这些数据是只读的，分配在 Ro-data（只读数据存储区），则被包含在 flash 中。
程序代码区：存放函数体的二进制代码，可以想象也是被包含在 flash，因为对于 MCU 来说，当其重新上电，代码还会继续运行，并不会消失，所以存储在 flash 中。

在初始化之前，RAM 里面所有区域都是随机的值，运行时的单片机程序在 RAM 内的分布：

初始化的时候会由 Boot 程序（进入 main 函数之前）拷贝 Flash 里面的 Rw-data 区域到 RAM：

初始化之后 Flash 的 Rw-data 就不会再使用了，除非重新上电、复位了 boot 才会重新从 ROM（Flash）中拷贝 Rw-data 区域到 RAM 中去，运行时，根据上一节对哈佛模型的描述（51 内核、Cortex-M3、Cortex-M4 是哈佛模型），程序存储区对应 ROM（Flash）数据存储区对应 RAM，如此这般两个区域就是物理上的分开的–经典的哈佛模型：