1. 总线
1.1 总线概念
总线 = 芯片内部各个模块之间“传输数据的公共通道”
CPU 通过总线：
- 读外设寄存器
- 写外设寄存器
- 访问 Flash / SRAM
1.2 多种总线
为什么 STM32 要有“多种总线”？
如果 所有模块都挤在一条总线上：
- 速度慢
- 冲突多
- 功耗高
所以 STM32 把不同“速度 / 功能”的模块放在不同等级的总线上。
这就是你在数据手册里看到的：AHB / APB1 / APB2 …
1.3 STM32 常见的几种总线
（1）AHB（Advanced High-performance Bus）
特点：高速、主干总线
一般连接：
- CPU（Cortex-M）
- Flash
- SRAM
- DMA
- 总线桥（APB Bridge）
（2）APB（Advanced Peripheral Bus）
特点：低速、简单、省功耗
分成两条（以 STM32F1/F4 为例）：
| 总线 | 典型外设 |
|---|---|
| APB1 | USART2/3、I2C、SPI2、TIM2~7 |
| APB2 | GPIO、USART1、SPI1、TIM1 |
结构可以表示为：
CPU
|
AHB ← 高速主干
┌────┼────┐
Flash SRAM DMA
|
APB Bridge
┌──────┬──────┐
APB1 APB2
(低速外设) (高速外设)1.4 写代码时“总线很重要”
例如：外设挂在哪条总线 → 决定时钟怎么开
你一定会写过：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);为什么是 APB2？
因为 GPIOA 在 APB2 总线上
如果你写错成 APB1：
1、编译不报错
2、程序不工作
1.5 总线频率 ≠ CPU 频率
例如：
CPU：72 MHz
APB1：36 MHz（通常被限制为 ≤36MHz）
APB2：72 MHz这会影响：
1、定时器计数频率
2、串口波特率
3、I2C 时序
1.6 总线矩阵
总线矩阵 = 芯片内部的“智能交通枢纽”
负责：谁可以同时访问谁、走哪条路、不互相堵车
结构上，总线矩阵 = 多个“主设备（Master）”可以 并行访问多个“从设备（Slave）”。
1.6.1 Master 与 Slave
Master（发起访问的一方）
- CPU（Cortex-M）
- DMA
- USB / Ethernet（高级芯片）
Slave（被访问的一方）
- Flash
- SRAM
- 外设寄存器
- APB Bridge
当两个 Master 访问同一个 Slave
CPU ─┐
├── SRAM
DMA ─┘这时：
- 总线矩阵会 仲裁（Arbitration）
- 一方等，一方先走
现象：
- DMA 传输变慢
- CPU 延迟增大
1.6.2 总线矩阵 vs AHB / APB 的关系
| 概念 | 是什么 |
|---|---|
| AHB / APB | “道路等级” |
| 总线矩阵 | “交通调度系统” |
1.7 APB Bridge
APB Bridge是总线之间的“中转站”。
1.7.1 APB Bridge在系统中的位置
CPU / DMA
│
AHB ← 高速
│
┌───▼─────────┐
│ APB Bridge │ ← 关键角色
└───▲─────────┘
│
APB1 / APB2 ← 低速
│
GPIO / TIM / USART1.7.2 APB Bridge的作用
①协议转换
APB Bridge 把 AHB 的访问“翻译”为 APB 能懂的访问；
②时钟域隔离
AHB：高频（如 72MHz）
APB1：低频（如 36MHz）
Bridge 会：
等 APB 空闲
再慢慢完成一次访问
此时就会感觉：“访问外设比访问 SRAM 慢”。
③地址解码 + 分发
CPU 只发地址：eg：0x4001 100C
APB Bridge 会判断：
- 属于 APB1？还是 APB2？
- 转给 GPIO 还是 TIM？
Bridge 永远存在、自动工作，不用“配置”它。
2、EEPROM、SPI FLASH、EMMC
EEPROM / SPI Flash / eMMC 本质上都属于**“非易失性存储器”。
2.1 EEPROM
2.1.1 概念
EEPROM用来存“小量、经常改、很重要”的数据；
典型用途：
- 设备参数（ID、地址、校准值）
- 用户配置
- 掉电要保存的状态
特点：
- 断电不丢
- 写得慢
- 容量小
- 可单字节读写
2.1.2 分类
在 STM32 里，有芯片内部 EEPROM，外部 EEPROM（最常见）。
✔ 情况 1：芯片内部 EEPROM（部分 STM32 有，如 STM32L 系列）
- 像 RAM 一样访问
- 容量很小（几 KB）
✔ 情况 2：外部 EEPROM（最常见）
- 芯片：AT24C02 / 24C04
- 接口：I2C
- 容量：256B ~ 几十 KB
使用时：STM32 ──I2C── EEPROM。
✔ 情况 3：用 Flash 模拟 EEPROM（很多 STM32F1 都是这样）
- 用 Flash 的一小块
- 软件实现“擦写管理”
2.1.3 EEPROM的特性
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| 写入方式 | 可以按字节 |
| 写入速度 | 很慢 |
| 擦写寿命 | 10 万～100 万次 |
3、SPI Flash
3.1 概念
用来存“较大量数据，不经常改”。
典型用途：
- 数据日志（CSV）
- 波形数据
- 图片 / 字库
- 固件升级包
常见芯片：W25Q16 / W25Q64 / W25Q128
容量：2MB / 8MB / 16MB / 128MB（常见）
3.2 SPI Flash特性
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| 最小写单位 | Page（256B） |
| 最小擦除 | Sector（4KB） |
| 写前必须擦 | 是 |
| 擦写寿命 | ~10 万次 |
注意：
1、不能像 EEPROM 那样随便改一个字节
2、 必须“擦一整块再写”
4、eMMC
4.1 概念
用来存“超大量数据 + 文件系统 + 操作系统”，是一个一个“自带管理芯片的 Flash 硬盘”。
典型用途：
- Linux 开发板
- 工控机
- 树莓派 / 飞思卡尔 / 瑞芯微
- 不常见于“裸机 STM32”
使用复杂度
- 项目 eMMC
- 接口 SDIO / MMC
- 是否要文件系统 是
- 是否适合裸机 ❌
一般 STM32 + 裸机 / RTOS 很少直接用 eMMC。
4.2 EEPROM、SPI FLASH、EMMC对比
| 项目 | EEPROM | SPI Flash | eMMC |
|---|---|---|---|
| 容量 | 很小 | 中等 | 很大 |
| 接口 | I2C | SPI / QSPI | SDIO |
| 是否可字节写 | ✔ | ❌ | ❌ |
| 是否常改 | ✔ | ❌ | ❌ |
| 是否跑系统 | ❌ | ❌ | ✔ |
总结：
- EEPROM：小、慢、常改，存参数
- SPI Flash：大、块擦、少改，存数据
- eMMC：超大、复杂，跑系统