数据手册
STM32F101xC STM32F101xD
STM32F101xE
大容量基本型,32位基于ARM核心的带256~512K字节闪存的微控制器
9个定时器、1个ADC 、10个通信接口
功能
■ 内核:ARM 32位的Cortex™-M3 CPU
− 最高36MHz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256K至512K字节的闪存程序存储器
− 高达48K字节的SRAM
− 带4个片选的静态存储器控制器。支持CF卡、
SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器
− 并行LCD接口,兼容8080/6800模式
■ 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
− 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
■ 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至3.6V
− 温度传感器
■ 2 通道 12 位 D/A 转换器
■ DMA:
− 12通道DMA控制器
− 支持的外设:定时器、ADC、DAC、I2S、
SPI、I2C和USART
■ 调试模式
− 串行单线调试(SWD)和JTAG接口
− Cortex-M3内嵌跟踪模块(ETM)
■ 多达112个快速I/O端口
− 51/80/112个多功能双
向的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
■ 多达9个定时器
− 多达4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
门狗定时器(独立的和窗口型的)
− 2个看
− 系统时间定时器:24位自减型计数器
− 2个16位基本定时器用于驱动DAC
■ 多达10个通信接口
− 多达2个I2C接口(支持
SMBus/PMBus)
− 多达5个USART接口(支持ISO7816,LI
IrDA接口和调制解调控制)
N,
− 多达3个SPI接口(18M位/秒)
■ CRC计算单元,96位的芯片唯一
■ ECOPACK®封装
表1 器件列表
代码
参 考
STM
32F10
1xC
STM32F101xD
STM32F101xE
基本型号
C 、STM3
2F101VC 、
STM32F101VD 、
STM32F101ZE 、
STM32F101R
STM32F101ZC
STM32F101RD 、
STM32F101ZD
STM32F101RE 、
STM32F101VE
本文档英文原文下载地址: http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/14610.pdf
参照2009年3月 STM32F101xCDE数据手册 英文第5版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准)
1/74
STM32F101xC, STM32F101xD, STM32F101xE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
FSMC(可配置的静态存储器控制器) ................................................................................... 6
2.3.5
2.3.6
LCD并行接口 ..................................................................................................................... 7
2.3.7 嵌套的向量式中断控制器(NVIC) ........................................................................................ 7
2.3.8 外部中断/事件控制器(EXTI) ............................................................................................... 7
2.3.9 时钟和启动......................................................................................................................... 7
2.3.10 自举模式 ............................................................................................................................ 7
2.3.11 供电方案 ............................................................................................................................ 7
2.3.12 供电监控器......................................................................................................................... 8
2.3.13 电压调压器......................................................................................................................... 8
2.3.14 低功耗模式......................................................................................................................... 8
2.3.15 DMA................................................................................................................................... 8
2.3.16 RTC(实时时钟)和后备寄存器 ............................................................................................. 8
2.3.17 定时器和看门狗.................................................................................................................. 9
I2C总线............................................................................................................................... 9
2.3.18
2.3.19 通用同步/异步收发器(USART)......................................................................................... 10
2.3.20 串行外设接口(SPI) ........................................................................................................... 10
2.3.21 通用输入输出接口(GPIO)................................................................................................. 10
2.3.22 ADC(模拟/数字转换器)..................................................................................................... 10
2.3.23 DAC(数字至模拟信号转换器)........................................................................................... 10
2.3.24 温度传感器....................................................................................................................... 11
2.3.25 串行单线JTAG调试口(SWJ-DP) ...................................................................................... 11
2.3.26 内嵌跟踪模块(ETM) ......................................................................................................... 11
3 引脚定义................................................................................................................................................ 14
4 存储器映像 ............................................................................................................................................ 25
5 电气特性................................................................................................................................................ 26
5.1 测试条件 ..................................................................................................................................... 26
5.1.1 最小和最大数值................................................................................................................ 26
5.1.2 典型数值 .......................................................................................................................... 26
5.1.3 典型曲线 .......................................................................................................................... 26
5.1.4 负载电容 .......................................................................................................................... 26
5.1.5 引脚输入电压 ................................................................................................................... 26
参照2009年3月 STM32F101xCDE数据手册 英文第5版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准)
2/74
STM32F101xC, STM32F101xD, STM32F101xE数据手册
5.1.6 供电方案 .......................................................................................................................... 27
5.1.7 电流消耗测量 ................................................................................................................... 27
5.2 绝对最大额定值 .......................................................................................................................... 27
5.3 工作条件 ..................................................................................................................................... 29
5.3.1 通用工作条件 ................................................................................................................... 29
5.3.2 上电和掉电时的工作条件 ................................................................................................. 29
5.3.3 内嵌复位和电源控制模块特性 .......................................................................................... 29
5.3.4 内置的参照电压................................................................................................................ 30
5.3.5 供电电流特性 ................................................................................................................... 30
5.3.6 外部时钟源特性................................................................................................................ 36
5.3.7 内部时钟源特性................................................................................................................ 39
5.3.8
PLL特性 ........................................................................................................................... 40
5.3.9 存储器特性....................................................................................................................... 40
5.3.10 FSMC特性 ....................................................................................................................... 41
5.3.11 EMC特性 ......................................................................................................................... 55
5.3.12 绝对最大值(电气敏感性) .................................................................................................. 56
5.3.13
I/O端口特性...................................................................................................................... 57
5.3.14 NRST引脚特性................................................................................................................. 59
5.3.15 TIM定时器特性................................................................................................................. 60
5.3.16 通信接口 .......................................................................................................................... 60
5.3.17 12位ADC特性 .................................................................................................................. 63
5.3.18 DAC电气参数................................................................................................................... 67
5.3.19 温度传感器特性................................................................................................................ 68
6 封装特性................................................................................................................................................ 69
6.1 封装机械数据.............................................................................................................................. 69
6.2 热特性......................................................................................................................................... 71
6.2.1 参考文档 .......................................................................................................................... 72
6.2.2 选择产品的温度范围 ........................................................................................................ 72
7 订货代码................................................................................................................................................ 73
8 版本历史................................................................................................................................................ 74
参照2009年3月 STM32F101xCDE数据手册 英文第5版 (
本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准)
3/74
1 介绍
STM32F101xC, STM32F101xD, STM32F101xE数据手册
本文给出了STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE大容量基本型产品的订购信息和器件
的机械特性。有关完整的STM32F101xx系列的详细信息,请参考第2.2节。
大容量STM32F101xx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3月 STM32F101xCDE数据手册 英文第5版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准)
4/74
2 规格说明
STM32F101xC, STM32F101xD, STM32F101xE数据手册
STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE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36MHz,内置高速存储器(高达512K字节的闪存和48K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1个12位的ADC、4个通用
16位定时器,还包含标准和先进的通信接口:多达2个I2C接口、3个SPI接口、和5个USART接口。
STM32F101xx大容量基本型系列工作于-40°C至+85°C的温度范围,供电电压2.0V至3.6V,一系列
的省电模式保证低功耗应用的要求。
STM32F101xx大容量基本型系列产品提供包括从64脚至144脚的3种不同封装形式;根据不同的封装
形式,器件中的外设配置不尽相同。下面给出了该系列产品中所有外设的基本介绍。
这些丰富的外设配置,使得STM32F101xx大容量基本型系列微控制器适合于多种应用场合:
● 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)、打印机和扫描仪
● 警报系统、视频对讲等
图1给出了该产品系列的框图。
2.1 器件一览
表2 STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE器件功能和配置
外设
闪存(K字节)
SRAM(K字节)
FSMC(静态存储器控制器)
STM32F101Rx
STM32F101Vx
STM32F101Zx
256
32
384
512
48
无
256
32
384
512
48
有(1)
256
32
384
512
48
有
定时器
通信
接口
通用 4
基本 2
SPI
I2C
USART/UART
GPIO端口
12位ADC模块(通道数)
12位DAC转换器(通道数)
CPU频率
工作电压
工作温度
封装形式
个(TIM2、TIM3、TIM4、TIM5)
个(TIM6、TIM7)
3个(SPI1、SPI2、SPI3)
2个(I2C1、I2C2)
5个(USART1、USART2、USART3、UART4、UART5)
51
1(16)
112
1(16)
80
1(16)
1(2)
36MHz
2.0~3.6V
环境温度:-40℃~+85℃(见表10)
结温度:-40℃~+105℃(见表10)
LQFP64
LQFP100
LQFP144
1.对于LQFP100封装,只有FSMC的Bank1和Bank2可以使用。Bank1只能使用NE1片选支持多路复用NOR/PSRAM
存储器,Bank2只能使用NCE2片选支持一个16位或8位的NAND闪存存储器。因为没有端口G,不能使用FSMC的中
断功能。
2.2 系列之间的全兼容性
STM32F101xx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,STM32F101x4和STM32F101x6被归为小容量产品,STM32F101x8和STM32F101xB被归
为中等容量产品,STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE被归为大容量产品。
小容量和大容量产品是中等容量产品(STM32F101x8/B)的延伸,分别在对应的数据手册中介绍:
STM32F101x4/6数据手册和STM32F101xC/D/E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。大容量的产品则具有较大的
闪存存储器、RAM空间和更多的片上外设,如FSMC和DAC等,同时保持与其它同系列的产品兼容。
参照2009年3月 STM32F101xCDE数据手册 英文第5版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准)
5/74
STM32F101xC, STM32F101xD, STM32F101xE数据手册
STM32F101x4、STM32F101x6、 STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE可直接替换中
等容量的STM32F101x8/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。
另外,STM32F101xx基本型产品与全部已有的STM32F103xx增强型产品和STM32F102xx USB基本
型产品兼容。
表3 STM32F101xx系列
小容量产品
中等容量产品
16K闪存 32K闪存(1)
64K闪存
128K闪存 256K闪存
引
脚
数
目
144
100
64
48
36
4K
RAM
6K
RAM
2个USART
2个16位定时器
1个SPI、1个I2C
1个ADC
10K
RAM
16K
RAM
3个USART
3个16位定时器
2个SPI、2个I2C1个ADC
大容量产品
384K闪存
32K
RAM
48K
RAM
512K闪存
48K
RAM
3个USART + 2个UART
4个16位定时器、2个基本定时器
3个SPI、2个I2C、1个ADC、1个DAC
FSMC(100和144脚封装)
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STM32F101x8/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。
STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE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。
图1是该系列产品的功能框图。
2.3.2 内置闪存存储器
256~512K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一致性的手段,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
多达48K字节的内置SRAM,CPU能以0等待周期访问(读/写)。
2.3.5 FSMC(可配置的静态存储器控制器)
STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE基本型系列集成了FSMC模块。它具有4个片选输
出,支持PC卡/CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND。
功能介绍:
参照2009年3月 STM32F101xCDE数据手册 英文第5版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准)
6/74
STM32F101xC, STM32F101xD, STM32F101xE数据手册
● 三个FSMC中断源,经过逻辑或连到NVIC单元;
● 没有读FIFO;
● 代码可以在除NAND闪存和PC卡外的片外存储器运行;
● 不能从FSMC启动;
● 目标频率fCLK为HCLK/2,即当HCLK时钟为36MHz时,外部访问是基于18MHz时钟。
2.3.6 LCD并行接口
FSMC可以配置成与多数图形LCD控制器的无缝连接,它支持Intel 8080和Motorola 6800的模式,并
能够灵活地与特定的LCD接口。使用这个LCD并行接口可以很方便地构建简易的图形应用环境,或
使用专用加速控制器的高性能方案。
2.3.7 嵌套的向量式中断控制器(NVIC)
STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE基本型产品内置嵌套的向量式中断控制器,能够
处理多达60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。
2.3.8 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112个通用I/O口连接到16个外
部中断线。
2.3.9 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36MHz。参考图2的时钟驱动框图。
2.3.10 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。
2.3.11 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。
参照2009年3月 STM32F101xCDE数据手册 英文第5版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准)
7/74
STM32F101xC, STM32F101xD, STM32F101xE数据手册
● 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9供电方案。
2.3.12 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12。
2.3.13 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。
2.3.14 低功耗模式
STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE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。
● 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的输出或RTC闹钟。
● 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。
2.3.15 DMA
灵活的12路通用DMA(DMA1上有7个通道,DMA2上有5个通道)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.
2个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,通用和基本定时器TIMx,DAC和ADC。
2.3.16 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(42个16位的寄存器)可以用于在关闭VDD时,保存84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。
参照2009年3月 STM32F101xCDE数据手册 英文第5版 (本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准)
8/74