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STM32F102x8B_DS_CH_V2(7STM32中文数据手册).pdf

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1 介绍
2 规格说明
2.1 器件一览
2.2 系列之间的全兼容性
2.3 概述
2.3.1 ARM®的Cortex™-M3核心并内嵌闪存和SRAM
2.3.2 内置闪存存储器
2.3.3 CRC(循环冗余校验)计算单元
2.3.4 内置SRAM
2.3.5 嵌套的向量式中断控制器(NVIC)
2.3.6 外部中断/事件控制器(EXTI)
2.3.7 时钟和启动
2.3.8 自举模式
2.3.9 供电方案
2.3.10 供电监控器
2.3.11 电压调压器
2.3.12 低功耗模式
2.3.13 DMA
2.3.14 RTC(实时时钟)和后备寄存器
2.3.15 独立看门狗
2.3.16 窗口看门狗
2.3.17 系统时基定时器
2.3.18 通用定时器(TIMx)
2.3.19 I2C总线
2.3.20 通用同步/异步收发器(USART)
2.3.21 串行外设接口(SPI)
2.3.22 通用串行总线(USB)
2.3.23 通用输入输出接口(GPIO)
2.3.24 ADC(模拟/数字转换器)
2.3.25 温度传感器
2.3.26 串行单线JTAG调试口(SWJ-DP)
3 引脚定义
4 存储器映像
5 电气特性
5.1 测试条件
5.1.1 最小和最大数值
5.1.2 典型数值
5.1.3 典型曲线
5.1.4 负载电容
5.1.5 引脚输入电压
5.1.6 供电方案
5.1.7 电流消耗测量
5.2 绝对最大额定值
5.3 工作条件
5.3.1 通用工作条件
5.3.2 上电和掉电时的工作条件
5.3.3 内嵌复位和电源控制模块特性
5.3.4 内置的参照电压
5.3.5 供电电流特性
最大电流消耗
典型的电流消耗
内置外设电流消耗
5.3.6 外部时钟源特性
来自外部振荡源产生的高速外部用户时钟
来自外部振荡源产生的低速外部用户时钟
使用一个晶体/陶瓷谐振器产生的高速外部时钟
使用一个晶体/陶瓷谐振器产生的低速外部时钟
5.3.7 内部时钟源特性
高速内部(HSI)RC振荡器
低速内部(LSI)RC振荡器
从低功耗模式唤醒的时间
5.3.8 PLL特性
5.3.9 存储器特性
闪存存储器
5.3.10 EMC特性
功能性EMS(电磁敏感性)
设计牢靠的软件以避免噪声的问题
软件建议
认证前的试验
电磁干扰(EMI)
5.3.11 绝对最大值(电气敏感性)
静电放电(ESD)
静态栓锁
5.3.12 I/O端口特性
通用输入/输出特性
输出驱动电流
输出电压
输入输出交流特性
5.3.13 NRST引脚特性
5.3.14 TIM定时器特性
5.3.15 通信接口
I2C接口特性
SPI接口特性
USB特性
5.3.16 12位ADC特性
公式1:最大RAIN公式
PCB设计建议
5.3.17 温度传感器特性
6 封装特性
6.1 封装机械数据
6.2 热特性
6.2.1 参考文档
6.2.2 选择产品的温度范围
例1:高性能应用
7 订货代码
8 版本历史
数据手册 STM32F102x8 STM32F102xB 中等容量USB基本型,32位基于ARM核心的带64或128K字节闪存 的微控制器 USB、6个定时器、1个ADC 、8个通信接口 功能 ■ 内核:ARM 32位的Cortex™-M3 CPU − 最高48MHz工作频率,在存储器的0等待周 期访问时可达1.25DMips/MHz(Dhrystone 2.1) − 单周期乘法和硬件除法 ■ 存储器 − 从64K或128K字节的闪存程序存储器 − 10K~16K字节的SRAM ■ 时钟、复位和电源管理 − 2.0~3.6伏供电和I/O引脚 − 上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测 器(PVD) − 4~16MHz晶体振荡器 − 内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器 − 内嵌带校准的40kHz的RC振荡器 − 产生CPU时钟的PLL − 带校准功能的32kHz RTC振荡器 ■ 低功耗 − 睡眠、停机和待机模式 − VBAT为RTC和后备寄存器供电 ■ 调试模式 − 串行单线调试(SWD)和JTAG接口 ■ DMA: − 7通道DMA控制器 − 支持的外设:定时器、ADC、SPI、I2C和 USART ■ 1个12位模数转换器,1μs转换时间(多达16个 输入通道) − 转换范围:0~3.6V − 温度传感器 ■ 多达51个快速I/O端口 − 37/51个I/O口,所有I/O口可以映像到16个外 部中断;几乎所有端口均可容忍5V信号 ■ 6个定时器 − 3个16位定时器,每个定时器有多达4个用于 输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道 − 2个看门狗定时器(独立的和窗口型的) − 系统时间定时器:24位自减型计数器 ■ 多达8个通信接口 − 多达2个I2C接口(支持SMBus/PMBus) − 多达3个USART接口(支持ISO7816接口, LIN,IrDA接口和调制解调控制) − 多达2个SPI接口(12M位/秒) − USB 2.0全速接口 ■ CRC计算单元,96位的芯片唯一代码 ■ ECOPACK®封装 表1 器件列表 参 考 基本型号 STM32F102x8 STM32F102xB STM32F102C8、STM32F102R8 STM32F102CB、STM32F102RB 本文档英文原文下载地址:http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/15056.pdf 参照2009年4月 STM32F102x8B数据手册 英文第2版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准) 1/49
STM32F102x8, STM32F102xB数据手册 目录 1 介绍......................................................................................................................................................... 4 2 规格说明.................................................................................................................................................. 5 2.1 器件一览 ....................................................................................................................................... 5 2.2 系列之间的全兼容性 ..................................................................................................................... 5 2.3 概述 .............................................................................................................................................. 6 ARM®的Cortex™-M3核心并内嵌闪存和SRAM .................................................................. 6 2.3.1 2.3.2 内置闪存存储器.................................................................................................................. 6 2.3.3 CRC(循环冗余校验)计算单元............................................................................................. 6 2.3.4 内置SRAM ......................................................................................................................... 6 2.3.5 嵌套的向量式中断控制器(NVIC) ........................................................................................ 6 2.3.6 外部中断/事件控制器(EXTI) ............................................................................................... 7 2.3.7 时钟和启动......................................................................................................................... 7 2.3.8 自举模式 ............................................................................................................................ 7 2.3.9 供电方案 ............................................................................................................................ 7 2.3.10 供电监控器......................................................................................................................... 7 2.3.11 电压调压器......................................................................................................................... 7 2.3.12 低功耗模式......................................................................................................................... 7 2.3.13 DMA................................................................................................................................... 8 2.3.14 RTC(实时时钟)和后备寄存器 ............................................................................................. 8 2.3.15 独立看门狗......................................................................................................................... 8 2.3.16 窗口看门狗......................................................................................................................... 8 2.3.17 系统时基定时器.................................................................................................................. 8 2.3.18 通用定时器(TIMx) .............................................................................................................. 9 I2C总线............................................................................................................................... 9 2.3.19 2.3.20 通用同步/异步收发器(USART)........................................................................................... 9 2.3.21 串行外设接口(SPI) ............................................................................................................. 9 2.3.22 通用串行总线(USB) ........................................................................................................... 9 2.3.23 通用输入输出接口(GPIO)................................................................................................... 9 2.3.24 ADC(模拟/数字转换器)....................................................................................................... 9 2.3.25 温度传感器......................................................................................................................... 9 2.3.26 串行单线JTAG调试口(SWJ-DP) ...................................................................................... 10 3 引脚定义................................................................................................................................................ 12 4 存储器映像 ............................................................................................................................................ 16 5 电气特性................................................................................................................................................ 17 5.1 测试条件 ..................................................................................................................................... 17 5.1.1 最小和最大数值................................................................................................................ 17 5.1.2 典型数值 .......................................................................................................................... 17 5.1.3 典型曲线 .......................................................................................................................... 17 5.1.4 负载电容 .......................................................................................................................... 17 5.1.5 引脚输入电压 ................................................................................................................... 17 参照2009年4月 STM32F102x8B数据手册 英文第2版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准) 2/49
STM32F102x8, STM32F102xB 数据手册 5.1.6 供电方案 .......................................................................................................................... 18 5.1.7 电流消耗测量 ................................................................................................................... 18 5.2 绝对最大额定值 .......................................................................................................................... 18 5.3 工作条件 ..................................................................................................................................... 19 5.3.1 通用工作条件 ................................................................................................................... 19 5.3.2 上电和掉电时的工作条件 ................................................................................................. 20 5.3.3 内嵌复位和电源控制模块特性 .......................................................................................... 20 5.3.4 内置的参照电压................................................................................................................ 21 5.3.5 供电电流特性 ................................................................................................................... 21 5.3.6 外部时钟源特性................................................................................................................ 27 5.3.7 内部时钟源特性................................................................................................................ 30 5.3.8 PLL特性 ........................................................................................................................... 31 5.3.9 存储器特性....................................................................................................................... 31 5.3.10 EMC特性 ......................................................................................................................... 32 5.3.11 绝对最大值(电气敏感性) .................................................................................................. 32 5.3.12 I/O端口特性...................................................................................................................... 33 5.3.13 NRST引脚特性................................................................................................................. 35 5.3.14 TIM定时器特性................................................................................................................. 36 5.3.15 通信接口 .......................................................................................................................... 36 5.3.16 12位ADC特性 .................................................................................................................. 40 5.3.17 温度传感器特性................................................................................................................ 43 6 封装特性................................................................................................................................................ 44 6.1 封装机械数据.............................................................................................................................. 44 6.2 热特性......................................................................................................................................... 46 6.2.1 参考文档 .......................................................................................................................... 46 6.2.2 选择产品的温度范围 ........................................................................................................ 46 7 订货代码................................................................................................................................................ 48 8 版本历史................................................................................................................................................ 49 参照2009年4月 STM32F102x8B数据手册 英文第2版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准) 3/49
1 介绍 STM32F102x8, STM32F102xB数据手册 本文给出了STM32F102x8和STM32F102xB中等容量USB基本型产品的订购信息和器件的机械特 性。有关完整的STM32F102xx系列的详细信息,请参考第2.2节。 中等容量STM32F102xx数据手册,必须结合STM32F10xxx参考手册一起阅读。 有关内部闪存存储器的编程、擦除和保护等信息,请参考《STM32F10xxx闪存编程参考手册》。 参考手册和闪存编程参考手册均可在ST网站下载:www.st.com/mcu 有关Cortex™-M3核心的相关信息,请参考《Cortex-M3技术参考手册》,可以在ARM公司的网站下 载:http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.ddi0337e/。 参照2009年4月 STM32F102x8B数据手册 英文第2版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准) 4/49
STM32F102x8, STM32F102xB 数据手册 2 规格说明 STM32F102x8和STM32F102xB中等容量USB基本型系列使用高性能的ARM® Cortex™-M3 32位的 RISC内核,工作频率为48MHz,内置高速存储器(64或128K字节的闪存和16K字节的SRAM),丰富 的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含标准的通信接口(2个I2C接口、 2个SPI接口、1个USB接口和3个USART接口),1个12位的ADC和3个通用16位定时器。 STM32F102xx中等容量USB基本型系列产品工作于-40°C 至+85°C温度范围,供电电压为2.0V至 3.6V。一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。 STM32F102xx中等容量USB基本型系列产品提供LQFP48 7×7mm和LQFP64 10×10mm两装封 装。 丰富的外设配置,使得STM32F102xx中等容量USB基本型系列微控制器适合于多种应用场合: ● 应用控制和用户界面 ● 医疗和手持设备 ● PC游戏外设和GPS平台 ● 工业应用:可编程控制器(PLC)、变频器、打印机和扫描仪 ● 警报系统、视频对讲、和暖气通风空调系统等 图1给出了该产品系列的框图。 2.1 器件一览 表2 STM32F102xx中等容量USB基本形产品功能和外设配置 外设 STM32F102Cx STM32F102Rx 闪存(K字节) SRAM(K字节) 通用 SPI I2C USART USB 定时器 通信 接口 12位ADC模块(通道数) GPIO端口 CPU频率 工作电压 工作温度 封装形式 64 10 128 16 128 16 64 10 3个(TIM2、TIM3、TIM4) 2个(SPI1、SPI2) 2个(I2C1、I2C2) 3个(USART1、USART2、USART3) 1(10) 37 1个 48MHz 2.0~3.6V 1(16) 51 环境温度:-40°C~+85°C(见表7) 结温度:-40°C~+105°C(见表7) LQFP48 LQFP64 2.2 系列之间的全兼容性 STM32F102xx是一个完整的系列,其成员之间是完全地脚对脚兼容,软件和功能上也兼容。在参考 手册中,STM32F102x4和STM32F102x6被归为小容量产品,STM32F102x8和STM32F102xB被归 为中等容量产品。 小容量是中等容量产品(STM32F102x8/B)的延伸,在对应的数据手册中介绍:STM32F102x4/6数据 手册。小容量产品具有较小的闪存存储器、RAM空间和较少的定时器和外设。 STM32F102x4和STM32F102x6可直接替换中等容量的STM32F102x8/B产品,为用户在产品开发中 尝试使用不同的存储容量提供了更大的自由度。 同时,STM32F102xxUSB基本型产品与现有的STM32F101xx基本型和STM32F103xx 增强型产品全 兼容。 参照2009年4月 STM32F102x8B数据手册 英文第2版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准) 5/49
表3 STM32F102xxUSB基本型系列 STM32F102x8, STM32F102xB 数据手册 小容量产品 16K闪存 4K RAM 32K闪存(1) 6K RAM 中等容量产品 64K闪存 10K RAM 128K闪存 16K RAM 2个USART、2个16位定时器 1个SPI、1个I2C、1个ADC、1个USB 3个USART、3个16位定时器 2个SPI、2个I2C、1个ADC、1个USB 引 脚 数 目 64 48 1.对于订购代码的温度尾缀(6)之后没有代码A的产品,其对应的电气参数部分,请参考STM32F102x8/B中等容量产 品数据手册。 2.3 概述 2.3.1 ARM®的Cortex™-M3核心并内嵌闪存和SRAM ARM的Cortex™-M3处理器是最新一代的嵌入式ARM处理器,它为实现MCU的需要提供了低成本的 平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗,同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。 ARM的Cortex™-M3是32位的RISC处理器,提供额外的代码效率,在通常8和16位系统的存储空间 上发挥了ARM内核的高性能。 STM32F102xxUSB基本型系列拥有内置的ARM核心,因此它与所有的ARM工具和软件兼容。 2.3.2 内置闪存存储器 64K或128K字节的内置闪存存储器,用于存放程序和数据。 2.3.3 CRC(循环冗余校验)计算单元 CRC(循环冗余校验)计算单元使用一个固定的多项式发生器,从一个32位的数据字产生一个CRC码。 在众多的应用中,基于CRC的技术被用于验证数据传输或存储的一致性。在EN/IEC 60335-1标准的 范围内,它提供了一种检测闪存存储器错误的手段,CRC计算单元可以用于实时地计算软件的签名, 并与在链接和生成该软件时产生的签名对比。 2.3.4 内置SRAM 10或16K字节的内置SRAM,CPU能以0等待周期访问(读/写)。 2.3.5 嵌套的向量式中断控制器(NVIC) STM32F102xxUSB基本型产品内置嵌套的向量式中断控制器,能够处理多达36个可屏蔽中断通道 (不包括16个Cortex™-M3的中断线)和16个优先级。 ● 紧耦合的NVIC能够达到低延迟的中断响应处理 ● 中断向量入口地址直接进入内核 ● 紧耦合的NVIC接口 ● 允许中断的早期处理 ● 处理晚到的较高优先级中断 ● 支持中断尾部链接功能 ● 自动保存处理器状态 ● 中断返回时自动恢复,无需额外指令开销 该模块以最小的中断延迟提供灵活的中断管理功能。 参照2009年4月 STM32F102x8B数据手册 英文第2版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准) 6/49
2.3.6 外部中断/事件控制器(EXTI) 外部中断/事件控制器包含19个边沿检测器,用于产生中断/事件请求。每个中断线都可以独立地配置 它的触发事件(上升沿或下降沿或双边沿),并能够单独地被屏蔽;有一个挂起寄存器维持所有中断请 求的状态。EXTI可以检测到脉冲宽度小于内部APB2的时钟周期。多达51个通用I/O口连接到16个外 部中断线。 STM32F102x8, STM32F102xB 数据手册 2.3.7 时钟和启动 系统时钟的选择是在启动时进行,复位时内部8MHz的RC振荡器被选为默认的CPU时钟,随后可以 选择外部的、具失效监控的4~16MHz时钟;当检测到外部时钟失效时,它将被隔离,系统将自动地 切换到内部的RC振荡器,如果使能了中断,软件可以接收到相应的中断。同样,在需要时可以采取 对PLL时钟完全的中断管理(如当一个间接使用的外部振荡器失效时)。 多个预分频器用于配置AHB的频率、高速APB(APB2)和低速APB(APB1)区域。AHB和APB的最高频 率是48MHz。参考图2的时钟驱动框图。 2.3.8 自举模式 在启动时,通过自举引脚可以选择三种自举模式中的一种: ● 从程序闪存存储器自举 ● 从系统存储器自举 ● 从内部SRAM自举 自举加载程序(Bootloader)存放于系统存储器中,可以通过USART1对闪存重新编程。更详细的信息, 请参考应用笔记AN2606。 2.3.9 供电方案 ● VDD = 2.0~3.6V:VDD引脚为I/O引脚和内部调压器供电。 ● VSSA,VDDA = 2.0~3.6V:为ADC、复位模块、RC振荡器和PLL的模拟部分提供供电。使用ADC 时,VDDA不得小于2.4V。VDDA和VSSA必须分别连接到VDD和VSS。 ● VBAT = 1.8~3.6V:当关闭VDD时,(通过内部电源切换器)为RTC、外部32kHz振荡器和后备寄 存器供电。 关于如何连接电源引脚的详细信息,参见图8供电方案。 2.3.10 供电监控器 本产品内部集成了上电复位(POR)/掉电复位(PDR)电路,该电路始终处于工作状态,保证系统在供电 超过2V时工作;当VDD低于设定的阀值(VPOR/PDR)时,置器件于复位状态,而不必使用外部复位电路。 器件中还有一个可编程电压监测器(PVD),它监视VDD/VDDA供电并与阀值VPVD比较,当VDD低于或高 于阀值VPVD时产生中断,中断处理程序可以发出警告信息或将微控制器转入安全模式。PVD功能需 要通过程序开启。关于VPOR/PDR和VPVD的值参考表10。 2.3.11 电压调压器 调压器有三个操作模式:主模式(MR)、低功耗模式(LPR)和关断模式 ● 主模式(MR)用于正常的运行操作 ● 低功耗模式(LPR)用于CPU的停机模式 ● 关断模式用于CPU的待机模式:调压器的输出为高阻状态,内核电路的供电切断,调压器处于 零消耗状态(但寄存器和SRAM的内容将丢失) 该调压器在复位后始终处于工作状态,在待机模式下关闭处于高阻输出。 2.3.12 低功耗模式 STM32F102xx中等容量USB基本型产品支持三种低功耗模式,可以在要求低功耗、短启动时间和多 种唤醒事件之间达到最佳的平衡。 参照2009年4月 STM32F102x8B数据手册 英文第2版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准) 7/49
STM32F102x8, STM32F102xB 数据手册 ● 睡眠模式 在睡眠模式,只有CPU停止,所有外设处于工作状态并可在发生中断/事件时唤醒CPU。 ● 停机模式 在保持SRAM和寄存器内容不丢失的情况下,停机模式可以达到最低的电能消耗。在停机模式 下,停止所有内部1.8V部分的供电,PLL、HSI的RC振荡器和HSE晶体振荡器被关闭,调压器 可以被置于普通模式或低功耗模式。 可以通过任一配置成EXTI的信号把微控制器从停机模式中唤醒,EXTI信号可以是16个外部I/O 口之一、PVD的输出、RTC闹钟或USB的唤醒信号。 ● 待机模式 在待机模式下可以达到最低的电能消耗。内部的电压调压器被关闭,因此所有内部1.8V部分的 供电被切断;PLL、HSI的RC振荡器和HSE晶体振荡器也被关闭;进入待机模式后,SRAM和 寄存器的内容将消失,但后备寄存器的内容仍然保留,待机电路仍工作。 从待机模式退出的条件是:NRST上的外部复位信号、IWDG复位、WKUP引脚上的一个上升边 沿或RTC的闹钟到时。 注: 在进入停机或待机模式时,RTC、IWDG和对应的时钟不会被停止。 2.3.13 DMA 灵活的7路通用DMA可以管理存储器到存储器、设备到存储器和存储器到设备的数据传输;DMA控 制器支持环形缓冲区的管理,避免了控制器传输到达缓冲区结尾时所产生的中断。 每个通道都有专门的硬件DMA请求逻辑,同时可以由软件触发每个通道;传输的长度、传输的源地 址和目标地址都可以通过软件单独设置。 DMA可以用于主要的外设:SPI、I2C、USART,通用定时器TIMx和ADC。 2.3.14 RTC(实时时钟)和后备寄存器 RTC和后备寄存器通过一个开关供电,在VDD有效时该开关选择VDD供电,否则由VBAT引脚供电。后 备寄存器(10个16位的寄存器)可以用于在关闭VDD时,保存20个字节的用户应用数据。RTC和后备寄 存器不会被系统或电源复位源复位;当从待机模式唤醒时,也不会被复位。 实时时钟具有一组连续运行的计数器,可以通过适当的软件提供日历时钟功能,还具有闹钟中断和 阶段性中断功能。RTC的驱动时钟可以是一个使用外部晶体的32.768kHz的振荡器、内部低功耗RC 振荡器或高速的外部时钟经128分频。内部低功耗RC振荡器的典型频率为40kHz。为补偿天然晶体的 偏差,可以通过输出一个512Hz的信号对RTC的时钟进行校准。RTC具有一个32位的可编程计数器, 使用比较寄存器可以进行长时间的测量。有一个20位的预分频器用于时基时钟,默认情况下时钟为 32.768kHz时,它将产生一个1秒长的时间基准。 2.3.15 独立看门狗 独立的看门狗是基于一个12位的递减计数器和一个8位的预分频器,它由一个内部独立的40kHz的RC 振荡器提供时钟;因为这个RC振荡器独立于主时钟,所以它可运行于停机和待机模式。它可以被当 成看门狗用于在发生问题时复位整个系统,或作为一个自由定时器为应用程序提供超时管理。通过 选项字节可以配置成是软件或硬件启动看门狗。在调试模式下,计数器可以被冻结。 2.3.16 窗口看门狗 窗口看门狗内有一个7位的递减计数器,并可以设置成自由运行。它可以被当成看门狗用于在发生问 题时复位整个系统。它由主时钟驱动,具有早期预警中断功能;在调试模式下,计数器可以被冻结。 2.3.17 系统时基定时器 这个定时器是专用于实时操作系统,也可当成一个标准的递减计数器。它具有下述特性: ● 24位的递减计数器 ● 自动重加载功能 ● 当计数器为0时能产生一个可屏蔽系统中断 ● 可编程时钟源 参照2009年4月 STM32F102x8B数据手册 英文第2版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准) 8/49
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