STM8S103F3P6中文手冊

一、概述

STM8S103F3P6是意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）推出的一款高性能、低成本的8位微控制器（MCU），屬于STM8S系列的基礎(chǔ)型產(chǎn)品。該芯片基于先進(jìn)的STM8內(nèi)核架構(gòu)，采用哈佛結(jié)構(gòu)和3級(jí)流水線設(shè)計(jì)，最高運(yùn)行頻率可達(dá)16MHz，具備強(qiáng)大的處理能力和快速響應(yīng)速度。其集成8KB Flash程序存儲(chǔ)器、640字節(jié)真實(shí)數(shù)據(jù)EEPROM和1KB RAM，支持多種外設(shè)功能，包括定時(shí)器、ADC、UART、SPI、I2C等，適用于工業(yè)控制、家電、汽車電子、安防監(jiān)控、儀器儀表等多個(gè)領(lǐng)域。

1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

• 高性能內(nèi)核：采用STM8內(nèi)核，支持?jǐn)U展指令集，具備快速執(zhí)行指令的能力。

• 豐富的外設(shè)資源：集成3個(gè)定時(shí)器（TIM1、TIM2、TIM4）、10位ADC（最多5路通道）、UART、SPI、I2C等通信接口。

• 低功耗設(shè)計(jì)：支持多種低功耗模式（等待、活躍停機(jī)、停機(jī)），有效延長電池壽命。

• 高可靠性：內(nèi)置獨(dú)立看門狗和窗口看門狗，具備時(shí)鐘安全系統(tǒng)和欠壓復(fù)位功能。

• 靈活的I/O設(shè)計(jì)：20引腳TSSOP封裝，提供16個(gè)通用I/O引腳，支持高吸收電流輸出。

• 高集成度：集成真實(shí)數(shù)據(jù)EEPROM，支持高達(dá)30萬次擦寫周期，降低系統(tǒng)成本。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

• 工業(yè)控制：PLC、工業(yè)機(jī)器人、傳感器接口等。

• 家電：智能插座、智能燈具、家用電器控制器等。

• 汽車電子：車輛控制單元（ECU）、車身電子控制等。

• 安防監(jiān)控：報(bào)警控制、視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等。

• 儀器儀表：測量儀器、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)儀表等。

二、技術(shù)規(guī)格

2.1 核心參數(shù)

• 內(nèi)核：STM8 8位CISC架構(gòu)，支持3級(jí)流水線。

• 時(shí)鐘頻率：最高16MHz，支持內(nèi)部16MHz RC振蕩器、外部晶體振蕩器等時(shí)鐘源。

• 存儲(chǔ)器：

• Flash程序存儲(chǔ)器：8KB，支持10K次擦寫。

• 數(shù)據(jù)EEPROM：640字節(jié)，支持30萬次擦寫。

• RAM：1KB。

• I/O引腳：16個(gè)通用I/O引腳，支持高吸收電流輸出。

• 工作電壓：2.95V至5.5V。

• 工作溫度：-40°C至+85°C。

2.2 外設(shè)功能

2.2.1 定時(shí)器

• TIM1：16位高級(jí)控制定時(shí)器，支持4個(gè)捕獲/比較通道、3個(gè)互補(bǔ)輸出、死區(qū)控制和靈活的同步功能。

• TIM2：16位通用定時(shí)器，支持3個(gè)捕獲/比較通道。

• TIM4：8位基本定時(shí)器，支持8位預(yù)分頻器。

2.2.2 ADC

• 分辨率：10位，±1LSB精度。

• 通道數(shù)：最多5路，支持掃描模式和模擬看門狗功能。

2.2.3 通信接口

• UART：支持同步時(shí)鐘輸出，支持智能卡、紅外IrDA、LIN主模式接口。

• SPI：最高支持8Mbit/s傳輸速率。

• I2C：最高支持400Kbit/s傳輸速率。

2.2.4 其他功能

• 看門狗定時(shí)器：獨(dú)立看門狗和窗口看門狗，確保系統(tǒng)可靠性。

• 自動(dòng)喚醒定時(shí)器：支持低功耗模式下的定時(shí)喚醒。

• 蜂鳴器：內(nèi)置蜂鳴器驅(qū)動(dòng)功能。

三、引腳定義與功能

STM8S103F3P6采用20引腳TSSOP封裝，引腳定義如下：

3.1 引腳功能說明

• 電源引腳：VDD（引腳1）為電源正極，VSS（引腳2）為電源負(fù)極，需連接至系統(tǒng)電源。

• 通信接口引腳：

• UART1_TX（引腳3）和UART1_RX（引腳4）用于串行通信。

• I2C_SCL（引腳6）和I2C_SDA（引腳7）用于I2C通信。

• SPI_SCK（引腳10）、SPI_MISO（引腳11）、SPI_MOSI（引腳12）用于SPI通信。

• ADC輸入引腳：ADC_IN0至ADC_IN4（引腳13至17）用于模擬信號(hào)輸入。

• 定時(shí)器引腳：TIM1_CH1（引腳8）、TIM1_CH2（引腳9）、TIM2_CH1（引腳5）、TIM4_CH1（引腳18）用于PWM輸出或定時(shí)器功能。

• 復(fù)位引腳：NRST（引腳19）為低電平有效復(fù)位引腳，需外接上拉電阻。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南

4.1 電源設(shè)計(jì)

• 電源電壓：STM8S103F3P6的工作電壓范圍為2.95V至5.5V，推薦使用3.3V或5V供電。

• 電源濾波：在VDD和VSS之間應(yīng)連接0.1μF去耦電容，以減少電源噪聲。

• 復(fù)位電路：NRST引腳需外接上拉電阻（通常為10kΩ），并可連接復(fù)位按鈕或復(fù)位芯片。

4.2 時(shí)鐘設(shè)計(jì)

• 時(shí)鐘源選擇：支持內(nèi)部16MHz RC振蕩器、外部晶體振蕩器（最高16MHz）、外部時(shí)鐘輸入等時(shí)鐘源。

• 時(shí)鐘安全系統(tǒng)：內(nèi)置時(shí)鐘監(jiān)控功能，當(dāng)外部時(shí)鐘失效時(shí)，可自動(dòng)切換至內(nèi)部RC振蕩器。

4.3 I/O設(shè)計(jì)

• I/O配置：通過寄存器配置I/O引腳為輸入、輸出或復(fù)用功能。

• 高吸收電流輸出：部分I/O引腳支持高吸收電流輸出，可直接驅(qū)動(dòng)LED等負(fù)載。

• 上拉/下拉電阻：未使用的I/O引腳建議配置為上拉或下拉狀態(tài)，以避免浮空。

4.4 外設(shè)配置

4.4.1 UART配置

• 波特率設(shè)置：通過定時(shí)器或分頻器設(shè)置波特率。

• 數(shù)據(jù)格式：支持8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗(yàn)位或奇偶校驗(yàn)。

4.4.2 ADC配置

• 通道選擇：通過寄存器選擇ADC輸入通道。

• 采樣時(shí)間：可配置采樣時(shí)間，以適應(yīng)不同阻抗的輸入信號(hào)。

• 中斷配置：支持ADC轉(zhuǎn)換完成中斷。

4.4.3 PWM配置

• 定時(shí)器模式：將定時(shí)器配置為PWM模式。

• 占空比設(shè)置：通過寄存器設(shè)置PWM信號(hào)的占空比。

• 頻率設(shè)置：通過定時(shí)器預(yù)分頻器和自動(dòng)重裝載值設(shè)置PWM頻率。

五、開發(fā)工具與調(diào)試

5.1 開發(fā)工具

• 編譯器：支持IAR Embedded Workbench、STM8-COSMIC等編譯器。

• 編程器：支持ST-Link、ST Visual Programmer等編程器。

• 調(diào)試器：支持ST Visual Develop等調(diào)試工具。

5.2 調(diào)試接口

• SWIM接口：STM8S103F3P6內(nèi)置單線接口模塊（SWIM），支持在線編程和非侵入式調(diào)試。

• 調(diào)試步驟：

1. 連接SWIM接口至編程器或調(diào)試器。

2. 使用開發(fā)工具加載程序并設(shè)置斷點(diǎn)。

3. 運(yùn)行程序并觀察變量和寄存器狀態(tài)。

六、應(yīng)用示例

6.1 電機(jī)控制

• 功能描述：使用TIM1生成PWM信號(hào)，控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。

• 硬件連接：

• TIM1_CH1（引腳8）連接至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的PWM輸入端。

• 通用I/O引腳連接至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的方向控制端。

• 軟件配置：

1. 初始化TIM1為PWM模式，設(shè)置頻率和占空比。

2. 配置通用I/O引腳為輸出模式。

3. 在主循環(huán)中調(diào)整PWM占空比，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。

6.2 溫度監(jiān)測

• 功能描述：使用ADC采集溫度傳感器的輸出電壓，并通過UART發(fā)送至PC。

• 硬件連接：

• ADC_IN0（引腳13）連接至溫度傳感器的輸出端。

• UART1_TX（引腳3）連接至PC的串口接收端。

• 軟件配置：

1. 初始化ADC，選擇ADC_IN0通道。

2. 初始化UART1，設(shè)置波特率。

3. 在主循環(huán)中讀取ADC值，轉(zhuǎn)換為溫度值，并通過UART發(fā)送。

七、注意事項(xiàng)

• 靜電防護(hù)：在處理芯片時(shí)，需佩戴防靜電手環(huán)，避免靜電損壞芯片。

• 焊接溫度：TSSOP封裝芯片的焊接溫度不宜超過260°C，焊接時(shí)間不宜超過10秒。

• 時(shí)鐘穩(wěn)定性：外部時(shí)鐘源需確保穩(wěn)定性，避免時(shí)鐘抖動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)異常。

• 復(fù)用功能沖突：同一引腳可能復(fù)用為多種功能，需通過寄存器配置避免沖突。

八、總結(jié)

STM8S103F3P6是一款高性能、低成本的8位微控制器，具備豐富的外設(shè)資源和靈活的I/O設(shè)計(jì)，適用于多種嵌入式應(yīng)用場景。通過合理配置其外設(shè)功能和I/O引腳，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制、溫度監(jiān)測、通信接口等多種功能。其低功耗設(shè)計(jì)和高可靠性使其成為工業(yè)控制、家電、汽車電子等領(lǐng)域的理想選擇。開發(fā)者可通過意法半導(dǎo)體提供的開發(fā)工具和調(diào)試接口，快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)和調(diào)試。