数据手册
STM32F102x4
STM32F102x6
小容量USB基本型,32位基于ARM核心的带16或32K字节闪存的
微控制器
USB、5个定时器、1个ADC 、5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16K或32K字节的闪存程序存储器
− 4K~6K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
■ 5个定时器
− 2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5个通信接口
− 1个I2C接口(支持SMBus/PMBus)
− 2个USART接口(支持ISO7816接口,LIN,
IrDA接口和调制解调控制)
− 1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
STM32F102x4
STM32F102x6
STM32F102C4、STM32F102R4
STM32F102C6、STM32F102R6
本文档英文原文下载地址:http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/15057.pdf
参照2009年4月 STM32F102x46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)
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STM32F102x4, STM32F102x6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
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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 .......................................................................................................................... 19
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 ......................................................................................................................... 31
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
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1 介绍
STM32F102x4, STM32F102x6数据手册
本文给出了STM32F102x4和STM32F102x6小容量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。
小容量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/。
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STM32F102x4, STM32F102x6 数据手册
2 规格说明
STM32F102x4和STM32F102x6小容量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(16或32K字节的闪存和4或6K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(1个I2C接口、
1个SPI接口、1个USB接口和2个USART接口),1个12位的ADC和2个通用16位定时器。
STM32F102xx小容量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小容量USB基本型系列产品提供LQFP48 7×7mm和LQFP64 10×10mm两种封装。
丰富的外设配置,使得STM32F102xx小容量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小容量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
16
4
32
6
16
4
32
6
2个(TIM2、TIM3)
1个(SPI1)
1个(I2C1)
2个(USART1、USART2)
1个
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
1(10)
37
1(16)
51
48MHz
2.0~3.6V
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。
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表3 STM32F102xxUSB基本型系列
STM32F102x4, STM32F102x6 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
16K或32K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
4或6K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。
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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。
STM32F102x4, STM32F102x6 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小容量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。
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● 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
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