引言

　　STM32F103RBT6 是意法半導體（STMicroelectronics）推出的一款基于 Cortex - M3 內核的 32 位微控制器，在眾多嵌入式系統(tǒng)應用中發(fā)揮著關鍵作用。它采用 LQFP64 封裝，擁有 64 個引腳，這些引腳承擔著豐富多樣的功能，涵蓋電源供應、信號輸入輸出、外設連接等多個方面，是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的重要接口。對其引腳圖及功能的深入理解，是進行基于該芯片的嵌入式系統(tǒng)設計、開發(fā)與調試的基礎。

　　STM32F103RBT6 芯片概述

　　芯片特點

　　STM32F103RBT6 芯片具備出色的性能與豐富的資源。其 Cortex - M3 內核運行頻率可達 72MHz，能夠高效處理各種復雜任務。內置 128KB 的 Flash 存儲器，可用于存儲程序代碼及重要數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)斷電后數(shù)據(jù)不丟失；64KB 的 SRAM 則為程序運行時的數(shù)據(jù)存儲與操作提供了快速的讀寫空間，保障了系統(tǒng)運行的高效性。該芯片還集成了眾多功能強大的外設，如多個通用同步異步收發(fā)器（USART）、串行外設接口（SPI）、集成電路總線（I2C）、通用定時器（TIM）、高級控制定時器（TIM1 和 TIM8）、模擬數(shù)字轉換器（ADC）等，這些外設極大地拓展了芯片的應用范圍，使其能夠滿足多種不同類型應用的需求。

　　應用領域

　　由于其性能與資源優(yōu)勢，STM32F103RBT6 廣泛應用于工業(yè)控制領域，可實現(xiàn)對電機的精準控制、工業(yè)設備的自動化監(jiān)測與調控等；在智能家居系統(tǒng)中，用于控制家電設備、實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測與智能安防等功能；在消費電子領域，如智能手環(huán)、智能玩具等產品中，負責數(shù)據(jù)處理、通信以及用戶交互等任務；在醫(yī)療設備中，也能承擔諸如數(shù)據(jù)采集、控制執(zhí)行等關鍵工作，為醫(yī)療設備的穩(wěn)定運行提供有力支持。

　　引腳總體布局

　　STM32F103RBT6 采用 LQFP64 封裝，引腳呈方形分布，四周均有引腳引出。從正面看，芯片的左上角為第 1 引腳，按照逆時針方向依次編號至第 64 引腳。這種布局方式在保證引腳功能實現(xiàn)的同時，兼顧了芯片的尺寸與布線的便利性，為電路板的設計與制作提供了一定的優(yōu)勢。

　　在實際應用中，引腳布局對電路板的布線設計有著重要影響。合理的布線能夠減少信號干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。例如，電源引腳與接地引腳應盡量靠近，以降低電源回路的阻抗，減少電源噪聲對其他信號的影響；高速信號引腳應盡量短且遠離低速信號引腳，避免信號之間的串擾等。

　　電源與地引腳

　　VDD 引腳

　　VDD 引腳是主電源輸入引腳，為芯片提供 3.3V 的工作電壓。在 STM32F103RBT6 中，多個引腳被定義為 VDD 引腳，如 11、28、50 等引腳。這些 VDD 引腳的設置，一方面是為了滿足芯片內部不同模塊對電源的需求，確保各個模塊能夠穩(wěn)定工作；另一方面，通過多個引腳供電，可以分擔電流負載，降低每個引腳的電流密度，從而提高電源供應的可靠性與穩(wěn)定性。

　　在硬件設計中，為了保證電源的穩(wěn)定，每個 VDD 引腳都需要連接一個 0.1uF 的陶瓷電容到地。陶瓷電容具有良好的高頻特性，能夠有效濾除電源中的高頻噪聲，為芯片提供干凈穩(wěn)定的電源。對于 VDD3 引腳，除了 0.1uF 的陶瓷電容外，還需要再接一個 4.7~10uF 的鉭電容。鉭電容的容量較大，能夠在芯片瞬間電流需求變化時，提供一定的電荷儲備，起到穩(wěn)定電源電壓的作用，避免電源電壓出現(xiàn)較大波動。

　　VSS 引腳

　　VSS 引腳為接地引腳，是芯片電路的參考地。與 VDD 引腳相對應，STM32F103RBT6 也有多個 VSS 引腳，如 12、27、49、63 等引腳。這些接地引腳在芯片內部與各個電路模塊相連，為電路提供統(tǒng)一的參考電位，確保信號的準確傳輸與電路的正常工作。

　　在電路板設計中，接地引腳的合理布局與連接至關重要。所有的 VSS 引腳應通過大面積的接地平面連接在一起，形成一個低阻抗的接地網絡。這樣可以減少接地回路中的電阻與電感，降低不同電路模塊之間通過接地回路產生的干擾。同時，接地平面還能起到屏蔽作用，減少外界電磁干擾對芯片內部電路的影響。

　　VBAT 引腳

　　VBAT 引腳用于連接后備電池，為實時時鐘（RTC）和備份寄存器提供獨立的電源供應。當主電源 VDD 斷電后，VBAT 引腳所連接的電池能夠繼續(xù)為 RTC 和備份寄存器供電，保證 RTC 的計時功能不間斷，以及備份寄存器中的數(shù)據(jù)不丟失。這一功能在許多對時間精度要求較高且需要在斷電情況下保存關鍵數(shù)據(jù)的應用中具有重要意義，如智能電表、數(shù)據(jù)記錄儀等設備。

　　如果應用場景中不需要使用 RTC 和備份寄存器的掉電保持功能，VBAT 引腳可以直接連接到 VDD。但需要注意的是，在這種情況下，當主電源 VDD 斷電時，RTC 和備份寄存器將無法繼續(xù)工作，其中的數(shù)據(jù)也將丟失。

　　VREF + 和 VREF - 引腳

　　VREF + 和 VREF - 引腳是模擬數(shù)字轉換器（ADC）的參考電壓輸入引腳。VREF + 引腳輸入的是 ADC 的正參考電壓，VREF - 引腳輸入的是 ADC 的負參考電壓。ADC 在進行模擬信號到數(shù)字信號的轉換過程中，需要一個穩(wěn)定且準確的參考電壓作為基準，參考電壓的精度與穩(wěn)定性直接影響 ADC 的轉換精度。

　　通常情況下，VREF + 引腳可以連接到 VDDA（模擬電源），此時 ADC 的參考電壓范圍與 VDDA 的電壓值相關。若需要更精確的參考電壓，也可以外接一個高精度的外部參考源。無論采用哪種方式，都需要在 VREF + 引腳處連接一個 10nF 的陶瓷電容和一個 1nF 的鉭電容到地，以濾除參考電壓中的噪聲，保證參考電壓的穩(wěn)定性。VREF - 引腳一般直接連接到 VSSA（模擬地），確保參考電壓的負端穩(wěn)定。

　　VDDA 和 VSSA 引腳

　　VDDA 引腳為模擬電源引腳，專門為芯片內部的模擬電路部分，如 ADC、DAC（數(shù)字模擬轉換器）等提供電源。與主電源 VDD 不同，VDDA 需要更加穩(wěn)定、純凈的電源供應，以保證模擬電路的高精度工作。在硬件設計中，VDDA 引腳需要連接一個 10nF 的陶瓷電容和一個 1nF 的鉭電容到地，通過這兩個電容的濾波作用，去除電源中的高頻和低頻噪聲，為模擬電路提供干凈的電源。

　　VSSA 引腳為模擬地引腳，是模擬電路的參考地。它與 VSS（數(shù)字地）在芯片內部通常是分開的，但在電路板設計中，一般會通過一個單點接地的方式將 VSSA 和 VSS 連接在一起，以避免數(shù)字電路產生的噪聲通過接地回路耦合到模擬電路中，影響模擬電路的性能。

　　通用輸入輸出（GPIO）引腳

　　GPIO 端口概述

　　STM32F103RBT6 擁有多個 GPIO 端口，包括 PA0 - PA15、PB0 - PB15、PC0 - PC15 等。這些 GPIO 端口具有高度的靈活性，可通過軟件配置為輸入模式、輸出模式、復用功能模式以及模擬輸入模式等，以滿足不同應用場景下與外部設備的接口需求。

　　每個 GPIO 端口都由多個寄存器進行控制，如端口配置低寄存器（CRL）、端口配置高寄存器（CRH）用于配置引腳的工作模式與輸出類型；端口輸入數(shù)據(jù)寄存器（IDR）用于讀取引腳的輸入狀態(tài)；端口輸出數(shù)據(jù)寄存器（ODR）用于控制引腳的輸出電平；位設置 / 清除寄存器（BSRR）和端口位清除寄存器（BRR）則提供了更便捷的方式來設置或清除引腳的輸出狀態(tài)。

　　GPIO 端口 A（PA0 - PA15）

　　PA0 - PA15 引腳是 GPIO 端口 A 的 16 個引腳。在默認情況下，它們作為通用的輸入輸出引腳使用。例如，當配置為輸入模式時，可用于連接外部按鍵、傳感器等輸入設備，通過讀取 IDR 寄存器的值來獲取外部設備的狀態(tài)。若將 PA0 配置為浮空輸入模式，當外部按鍵未按下時，PA0 引腳的電平狀態(tài)不確定，處于浮空狀態(tài)；當按鍵按下時，PA0 引腳將連接到地，電平變?yōu)榈碗娖?，此時通過讀取 IDR 寄存器中對應 PA0 的位，即可判斷按鍵是否按下。

　　當配置為輸出模式時，PA0 - PA15 引腳可用于驅動外部的 LED、繼電器等輸出設備。以驅動 LED 為例，將 PA1 配置為推挽輸出模式，通過向 ODR 寄存器中對應 PA1 的位寫入 1 或 0，即可控制 PA1 引腳輸出高電平或低電平，從而控制 LED 的亮滅。若寫入 1，PA1 引腳輸出高電平，LED 導通點亮；寫入 0，PA1 引腳輸出低電平，LED 熄滅。

　　此外，PA0 - PA15 引腳還具有豐富的復用功能。例如，PA9 和 PA10 引腳可復用為 USART1 的發(fā)送（TX）和接收（RX）引腳，用于實現(xiàn)串口通信功能。在使用復用功能時，需要先在相應的寄存器中配置引腳的復用功能模式，同時確保 USART1 的時鐘已開啟，并對 USART1 的相關寄存器進行正確配置，才能實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的串口通信。

　　GPIO 端口 B（PB0 - PB15）

　　PB0 - PB15 引腳構成了 GPIO 端口 B。與 GPIO 端口 A 類似，它們同樣具備多種工作模式。在輸入模式下，可用于采集外部信號，如將 PB2 配置為上拉輸入模式，連接到一個外部的傳感器信號輸出端。由于配置為上拉輸入，在傳感器未輸出有效信號時，PB2 引腳通過內部上拉電阻保持高電平；當傳感器輸出低電平時，PB2 引腳電平被拉低，通過讀取 IDR 寄存器可獲取傳感器的狀態(tài)變化。

　　在輸出模式方面，若將 PB5 配置為開漏輸出模式，可用于連接一些需要雙向通信的設備，如某些 I2C 設備的數(shù)據(jù)線（SDA）。開漏輸出模式下，引腳只能輸出低電平，當需要輸出高電平時，需要外部上拉電阻將引腳電平拉高。這種輸出模式在 I2C 通信中非常有用，因為 I2C 總線采用的是漏極開路的方式，多個設備可以共享同一根數(shù)據(jù)線，通過開漏輸出和上拉電阻的配合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

　　PB0 - PB15 引腳也有復用功能。比如，PB6 和 PB7 引腳可復用為 I2C1 的時鐘線（SCL）和數(shù)據(jù)線（SDA），用于實現(xiàn) I2C 通信協(xié)議。在進行 I2C 通信時，不僅要正確配置 PB6 和 PB7 的復用功能模式，還需要對 I2C1 的相關寄存器進行設置，包括時鐘頻率、地址等參數(shù)，以確保與外部 I2C 設備能夠正常通信。

　　GPIO 端口 C（PC0 - PC15）

　　PC0 - PC15 引腳屬于 GPIO 端口 C。在實際應用中，PC13 - PC15 引腳具有一些特殊的性質。這三個引腳內部連接了模擬開關，其驅動能力相對較弱，不能直接用于驅動較大電流的負載，如點亮普通的 LED 燈。并且，這三個引腳不能同時使用，在設計時需要根據(jù)具體需求合理選擇使用其中一個或兩個引腳。例如，在一些低功耗的應用場景中，可能會選擇使用 PC13 引腳連接一個低功耗的指示 LED，通過控制 PC13 引腳的輸出電平來指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。由于其驅動能力有限，需要選擇合適的限流電阻與 LED 串聯(lián)，以保證 LED 能夠正常工作且不會對引腳造成損壞。

　　對于 PC0 - PC12 引腳，它們與 PA 和 PB 端口的引腳類似，可靈活配置為各種工作模式與復用功能。例如，PC1 可配置為定時器 TIM2 的通道 1 輸入捕獲引腳，用于測量外部脈沖信號的頻率、占空比等參數(shù)。在這種應用中，需要將 PC1 配置為復用功能輸入模式，并對 TIM2 的相關寄存器進行設置，包括定時器的時鐘分頻、計數(shù)模式、捕獲模式等，以實現(xiàn)對外部脈沖信號的準確捕獲與測量。

　　GPIO 工作模式詳解

　　輸入模式

　　浮空輸入：在浮空輸入模式下，GPIO 引腳內部既無上拉電阻也無下拉電阻，引腳電平完全由外部輸入信號決定。這種模式適用于外部信號源能夠穩(wěn)定提供高電平或低電平，且對引腳輸入狀態(tài)的讀取精度要求不高的場景。例如，在一些簡單的按鍵檢測電路中，若按鍵一端連接到 GPIO 引腳，另一端接地，當按鍵未按下時，引腳處于浮空狀態(tài)，電平不確定；當按鍵按下時，引腳接地，電平變?yōu)榈碗娖?，通過讀取引腳狀態(tài)即可判斷按鍵是否按下。

　　上拉輸入：上拉輸入模式下，GPIO 引腳內部通過上拉電阻連接到 VDD。此時，若外部沒有輸入信號或輸入高阻態(tài)信號，引腳電平將被上拉電阻拉高為高電平；當外部輸入低電平時，引腳電平被拉低。這種模式常用于連接一些需要默認處于高電平狀態(tài)的輸入設備，如某些傳感器的輸出信號在正常情況下為高電平，當傳感器檢測到特定事件時，輸出低電平。通過將 GPIO 引腳配置為上拉輸入模式，可以方便地檢測傳感器的狀態(tài)變化。

　　下拉輸入：下拉輸入模式與上拉輸入模式相反，GPIO 引腳內部通過下拉電阻連接到 VSS。當外部沒有輸入信號或輸入高阻態(tài)信號時，引腳電平被下拉電阻拉低為低電平；當外部輸入高電平時，引腳電平被拉高。這種模式適用于需要默認處于低電平狀態(tài)的輸入設備連接，例如一些復位信號輸入引腳，在正常情況下為低電平，當需要復位系統(tǒng)時，輸入高電平信號。

　　模擬輸入：模擬輸入模式下，GPIO 引腳直接連接到芯片內部的模擬輸入通道，用于采集外部的模擬信號，如電壓、電流等。此時，引腳不再進行數(shù)字信號的處理，而是將外部模擬信號直接傳輸給內部的模擬電路，如 ADC 模塊。在使用模擬輸入模式時，需要確保外部模擬信號的幅值在芯片允許的輸入范圍內，并且要注意信號的穩(wěn)定性與抗干擾性，以保證 ADC 能夠準確地進行模擬數(shù)字轉換。

　　輸出模式

　　推挽輸出：推挽輸出模式下，GPIO 引腳內部由兩個晶體管組成推挽結構，一個晶體管用于輸出高電平，將引腳連接到 VDD；另一個晶體管用于輸出低電平，將引腳連接到 VSS。這種輸出模式能夠提供較強的驅動能力，可直接驅動一些負載，如 LED 燈、小型繼電器等。當需要輸出高電平時，連接到 VDD 的晶體管導通，引腳輸出高電平；當需要輸出低電平時，連接到 VSS 的晶體管導通，引腳輸出低電平。推挽輸出模式適用于對輸出電平的驅動能力和轉換速度要求較高的應用場景。

　　開漏輸出：開漏輸出模式下，GPIO 引腳內部只有一個連接到 VSS 的晶體管，當需要輸出低電平時，晶體管導通，引腳接地；當需要輸出高電平時，晶體管截止，引腳處于高阻態(tài)，需要外部上拉電阻將引腳電平拉高。這種輸出模式常用于需要實現(xiàn)線與功能或需要與其他具有不同電平標準的設備進行接口的場景。例如，在 I2C 通信中，由于多個設備共享同一根數(shù)據(jù)線，采用開漏輸出模式可以避免不同設備同時輸出高電平時產生沖突，通過上拉電阻將數(shù)據(jù)線拉高，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確傳輸。

　　復用推挽輸出：復用推挽輸出模式與推挽輸出模式類似，只是此時 GPIO 引腳被復用為其他外設的功能引腳，如 USART 的 TX 引腳、SPI 的 SCK 引腳等。在這種模式下，引腳的輸出由相應的外設控制，而不是直接由 GPIO 端口的輸出寄存器控制。使用復用推挽輸出模式時，需要確保對應的外設已正確配置且時鐘已開啟，以保證外設能夠正常工作并通過引腳輸出正確的信號。

　　復用開漏輸出：復用開漏輸出模式結合了復用功能和開漏輸出的特點。此時 GPIO 引腳作為其他外設的功能引腳，且輸出為開漏形式。與開漏輸出模式一樣，需要外部上拉電阻來提供高電平。這種模式常用于一些需要雙向通信且對電平兼容性要求較高的外設接口，如某些 SPI 從設備的 MOSI 引腳，采用復用開漏輸出模式可以在與主設備通信時，更好地適應不同的電平標準和通信需求。

　　時鐘引腳

　　OSC_IN 和 OSC_OUT 引腳

　　OSC_IN 和 OSC_OUT 引腳用于連接外部高速晶振，為芯片提供高速時鐘信號。該晶振的頻率范圍一般為 4 - 16MHz，常見的為 8MHz。外部高速晶振產生的穩(wěn)定時鐘信號輸入到 OSC_IN 引腳，經過芯片內部的時鐘電路處理后，從 OSC_OUT 引腳輸出經過分頻或倍頻后的時鐘信號，為芯片的各個模塊提供所需的時鐘源。

　　高速時鐘信號是芯片正常運行的關鍵，它決定了芯片的運行速度與性能。例如，Cortex - M3 內核的運行頻率可達 72MHz，這一高頻運行依賴于穩(wěn)定且準確的高速時鐘信號。在硬件設計中，連接到 OSC_IN 和 OSC_OUT 引腳的晶振需要匹配合適的負載電容，一般為 16 - 22pF。負載電容的選擇會影響晶振的起振特性和振蕩頻率的準確性。如果負載電容取值不當，可能導致晶振無法起振，或者振蕩頻率偏離標準值，從而影響整個系統(tǒng)的時鐘精度。在實際電路設計中，需要根據(jù)晶振的規(guī)格書來選擇合適的負載電容，并進行適當?shù)恼{試和優(yōu)化。此外，為了減少外界電磁干擾對時鐘信號的影響，OSC_IN 和 OSC_OUT 引腳的布線應盡量短且遠離其他高頻信號線路，同時可以在晶振周圍鋪設接地銅箔，起到屏蔽作用。

　　OSC32_IN 和 OSC32_OUT 引腳

　　OSC32_IN 和 OSC32_OUT 引腳用于連接外部低速晶振，通常為 32.768kHz 的晶振，該晶振主要為實時時鐘（RTC）提供時鐘信號。32.768kHz 是一個標準的時鐘頻率，其周期為 31.25ms，通過 RTC 內部的分頻電路，可以很方便地實現(xiàn)秒、分、時等時間單位的計時。與高速晶振類似，連接到 OSC32_IN 和 OSC32_OUT 引腳的低速晶振也需要匹配合適的負載電容，一般為 6 - 12pF 。

　　在一些低功耗應用場景中，當系統(tǒng)進入待機或停止模式時，主時鐘可能會停止工作，但 RTC 可以依靠低速晶振持續(xù)運行，從而保證時間的連續(xù)性。此外，低速晶振的功耗相對較低，這對于一些對功耗要求嚴格的設備，如電子手表、便攜式數(shù)據(jù)記錄儀等來說，是非常重要的。在電路設計時，同樣要注意 OSC32_IN 和 OSC32_OUT 引腳的布線，避免與其他信號產生干擾，確保 RTC 時鐘信號的穩(wěn)定和準確。

　　MCO（Microcontroller Clock Output）引腳

　　MCO 引腳即微控制器時鐘輸出引腳，它可以將芯片內部的時鐘信號經過分頻或倍頻后輸出到外部。MCO 引腳可輸出的時鐘信號來源有多種選擇，包括 HSI（內部高速時鐘）、HSE（外部高速晶振時鐘）、PLL（鎖相環(huán)）輸出時鐘以及系統(tǒng)時鐘（SYSCLK）等 。通過對相關寄存器的配置，可以選擇不同的時鐘源，并設置相應的分頻系數(shù)，從而得到不同頻率的輸出時鐘信號。

　　MCO 引腳的主要應用場景之一是為外部其他設備提供時鐘信號。例如，在一個由多個微控制器或外設組成的復雜系統(tǒng)中，可能需要一個統(tǒng)一的時鐘源來同步各個設備的工作。此時，可以將 STM32F103RBT6 的 MCO 引腳配置為輸出合適頻率的時鐘信號，為其他設備提供同步時鐘，確保整個系統(tǒng)的協(xié)調運行。此外，MCO 引腳輸出的時鐘信號還可以用于調試和測量，通過測量 MCO 引腳輸出的時鐘頻率，可以驗證芯片內部時鐘配置是否正確，以及系統(tǒng)時鐘是否穩(wěn)定。

　　復位引腳

　　NRST（Reset）引腳

　　NRST 引腳為低電平有效復位引腳。當該引腳接收到低電平信號時，芯片將進入復位狀態(tài)，所有內部寄存器將被設置為初始值，程序計數(shù)器（PC）也將被重置，系統(tǒng)從復位向量地址開始執(zhí)行程序。NRST 引腳的復位信號可以由外部電路產生，常見的復位電路包括簡單的 RC 復位電路、專用的復位芯片等。

　　在使用 RC 復位電路時，通常由一個電阻和一個電容組成。當系統(tǒng)上電時，電容兩端電壓不能突變，NRST 引腳處于低電平狀態(tài)，隨著電容的充電，NRST 引腳的電平逐漸升高，當達到芯片內部規(guī)定的復位閾值電平時，芯片退出復位狀態(tài)，開始正常運行。為了確?？煽繌臀唬琑C 復位電路的參數(shù)需要根據(jù)芯片的要求進行合理選擇，一般電阻取值在 1 - 10kΩ 之間，電容取值在 0.1 - 10μF 之間。

　　使用專用復位芯片可以提供更精確和可靠的復位信號。專用復位芯片通常具有多種功能，如電源監(jiān)測、手動復位、看門狗復位等。電源監(jiān)測功能可以實時監(jiān)測系統(tǒng)電源電壓，當電源電壓低于設定的閾值時，復位芯片將輸出復位信號，確保芯片在電源不穩(wěn)定的情況下能夠可靠復位。手動復位功能則允許用戶通過按下復位按鍵來觸發(fā)復位信號，方便系統(tǒng)的調試和故障排除?？撮T狗復位功能可以防止程序跑飛，當程序在一定時間內沒有及時喂狗（即沒有對看門狗計數(shù)器進行清零操作）時，看門狗復位芯片將輸出復位信號，使系統(tǒng)重新啟動。

　　無論采用哪種復位方式，在設計電路時都要注意 NRST 引腳的布線，避免受到干擾。同時，復位信號的低電平持續(xù)時間需要滿足芯片的要求，一般至少需要保持幾個時鐘周期，以確保芯片能夠完成復位操作。

　　外設功能引腳

　　USART 引腳

　　STM32F103RBT6 集成了多個通用同步異步收發(fā)器（USART），與之對應的引腳用于實現(xiàn)串口通信功能。以 USART1 為例，PA9 引腳復用為 USART1 的 TX（發(fā)送）引腳，PA10 引腳復用為 USART1 的 RX（接收）引腳。在進行串口通信時，TX 引腳用于將芯片內部的數(shù)字信號轉換為串行的電平信號發(fā)送到外部設備，而 RX 引腳則用于接收外部設備發(fā)送過來的串行電平信號，并轉換為芯片內部能夠處理的數(shù)字信號。

　　USART 支持多種通信模式，包括全雙工異步通信、半雙工同步通信以及全雙工同步通信等。在全雙工異步通信模式下，TX 和 RX 引腳可以同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，通信雙方只需要在波特率上保持一致，就可以進行數(shù)據(jù)傳輸。為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性，還需要對 USART 的其他參數(shù)進行配置，如數(shù)據(jù)位長度（一般為 8 位或 9 位）、停止位長度（1 位、1.5 位或 2 位）、奇偶校驗方式（奇校驗、偶校驗或無校驗）等。

　　在硬件設計中，USART 引腳與外部設備連接時，可能需要進行電平轉換。例如，當與 PC 機的串口進行通信時，由于 PC 機串口采用的是 RS - 232 電平標準，而 STM32F103RBT6 的 USART 引腳輸出的是 TTL 電平，兩者電平標準不兼容，因此需要使用電平轉換芯片（如 MAX232 等）將 TTL 電平轉換為 RS - 232 電平，或者將 RS - 232 電平轉換為 TTL 電平，才能實現(xiàn)正常通信。此外，為了提高通信的抗干擾能力，還可以在 USART 引腳上添加一些濾波和保護電路，如串聯(lián)電阻、并聯(lián)電容以及添加 TVS 管等。

　　SPI 引腳

　　該芯片集成的串行外設接口（SPI）也有對應的引腳。以 SPI1 為例，PA5 引腳復用為 SPI1 的 SCK（時鐘）引腳，用于輸出同步時鐘信號，控制數(shù)據(jù)的傳輸節(jié)奏；PA6 引腳復用為 SPI1 的 MISO（主入從出）引腳，在主設備模式下，該引腳用于接收從設備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，在從設備模式下，用于向主設備發(fā)送數(shù)據(jù)；PA7 引腳復用為 SPI1 的 MOSI（主出從入）引腳，在主設備模式下，用于向從設備發(fā)送數(shù)據(jù)，在從設備模式下，用于接收主設備發(fā)送過來的數(shù)據(jù) 。

　　SPI 通信是一種高速、全雙工、同步的通信協(xié)議，通常用于與 Flash 存儲器、ADC、DAC、傳感器等外設進行通信。在進行 SPI 通信時，主設備通過 SCK 引腳輸出時鐘信號，控制數(shù)據(jù)在 MOSI 和 MISO 引腳上的傳輸。主設備和從設備之間的數(shù)據(jù)傳輸是基于時鐘信號的上升沿或下降沿進行的，具體取決于 SPI 的工作模式（SPI 有四種工作模式，通過配置相關寄存器來選擇）。

　　在硬件設計中，SPI 引腳的布線需要注意信號完整性。由于 SPI 通信速度較快，為了減少信號反射和串擾，SPI 引腳的布線應盡量短且等長，同時要避免與其他高頻信號線路平行走線。此外，對于多個 SPI 設備連接到同一個主設備的情況，需要通過片選（CS）信號來選擇具體的從設備進行通信。在 STM32F103RBT6 中，片選信號可以通過普通的 GPIO 引腳來控制，當需要與某個從設備通信時，將對應的 GPIO 引腳設置為低電平，使該從設備被選中，從而進行數(shù)據(jù)傳輸。

　　I2C 引腳

　　I2C 引腳主要用于實現(xiàn)集成電路總線（I2C）通信協(xié)議。以 I2C1 為例，PB6 引腳復用為 I2C1 的 SCL（時鐘）引腳，用于輸出時鐘信號，協(xié)調總線上各設備之間的數(shù)據(jù)傳輸時序；PB7 引腳復用為 I2C1 的 SDA（數(shù)據(jù)）引腳，用于傳輸數(shù)據(jù)。I2C 總線是一種二線制、半雙工的串行通信總線，支持多主多從通信模式，總線上的設備通過唯一的地址進行識別。

　　在 I2C 通信過程中，SCL 引腳輸出的時鐘信號控制數(shù)據(jù)在 SDA 引腳上的傳輸。數(shù)據(jù)在 SCL 時鐘信號的高電平期間保持穩(wěn)定，在 SCL 時鐘信號的低電平期間可以進行改變。起始條件是當 SCL 為高電平時，SDA 由高電平跳變?yōu)榈碗娖?；停止條件是當 SCL 為高電平時，SDA 由低電平跳變?yōu)楦唠娖?。在?shù)據(jù)傳輸過程中，每個字節(jié)后面都需要跟隨一個應答位（ACK），用于確認數(shù)據(jù)是否被正確接收。

　　由于 I2C 總線采用開漏輸出的方式，因此 SDA 和 SCL 引腳都需要外接上拉電阻，一般電阻取值在 4.7 - 10kΩ 之間。上拉電阻的作用是在沒有設備驅動引腳時，將引腳電平拉高，確保總線處于空閑狀態(tài)。在硬件設計中，當總線上連接多個 I2C 設備時，需要注意各設備的地址不能沖突，并且要合理安排布線，避免信號干擾，以保證 I2C 通信的穩(wěn)定性和可靠性。

　　ADC 引腳

　　STM32F103RBT6 內部集成的模擬數(shù)字轉換器（ADC）有多個對應的輸入引腳，如 PA0 - PA15、PB0 - PB15、PC0 - PC15 等引腳在配置為模擬輸入模式時，可以作為 ADC 的輸入通道，用于采集外部的模擬信號，如電壓、電流等，并將其轉換為數(shù)字信號供芯片內部處理。

　　該芯片的 ADC 具有 16 個轉換通道，可以通過軟件配置選擇其中一個或多個通道進行模擬信號轉換。ADC 的轉換精度為 12 位，即可以將模擬信號轉換為 0 - 4095 之間的數(shù)字值（假設參考電壓為 3.3V ，則分辨率為 3.3V / 4096 ≈ 0.806mV ）。在進行 ADC 轉換時，需要對 ADC 的相關寄存器進行配置，包括轉換模式（單次轉換、連續(xù)轉換等）、采樣時間、通道選擇等參數(shù)。

　　為了提高 ADC 轉換的精度和穩(wěn)定性，在硬件設計中，ADC 輸入引腳需要進行適當?shù)奶幚?。例如，對于輸入的模擬信號，需要進行濾波處理，以去除信號中的噪聲?？梢圆捎?RC 濾波電路，通過合理選擇電阻和電容的值，對不同頻率的噪聲進行抑制。此外，還需要注意 ADC 輸入引腳的輸入電壓范圍，確保輸入電壓在芯片允許的范圍內（一般為 0 - VREF + ），否則可能會損壞芯片或導致轉換結果不準確。

　　DAC 引腳

　　STM32F103RBT6 部分型號集成了數(shù)字模擬轉換器（DAC），與之對應的引腳用于將數(shù)字信號轉換為模擬信號輸出。例如，PA4 引腳可復用為 DAC1 的輸出通道 1，PA5 引腳可復用為 DAC1 的輸出通道 2 。DAC 可以將芯片內部的數(shù)字信號轉換為對應的模擬電壓信號輸出，輸出電壓范圍一般為 0 - VREF + 。

　　在使用 DAC 時，需要對 DAC 的相關寄存器進行配置，包括使能 DAC 通道、選擇輸出模式（緩沖模式或非緩沖模式）等。在緩沖模式下，DAC 輸出引腳的驅動能力較強，可以直接驅動一些負載；在非緩沖模式下，輸出引腳的驅動能力較弱，但可以獲得更好的線性度。為了提高 DAC 輸出信號的質量，在硬件設計中，可以在 DAC 輸出引腳上添加一些濾波電路，如低通濾波電路，以平滑輸出的模擬信號，減少高頻噪聲的影響。同時，也要注意與 DAC 引腳連接的后續(xù)電路的輸入阻抗匹配問題，確保模擬信號能夠準確傳輸和處理。

　　JTAG 和 SWD 引腳

　　JTAG 引腳

　　JTAG（Joint Test Action Group）引腳主要用于芯片的調試和編程，其相關引腳包括 TMS（Test Mode Select）、TCK（Test Clock）、TDI（Test Data In）、TDO（Test Data Out）等。在 STM32F103RBT6 中，PA13 引腳復用為 JTAG - TMS / SWDIO（SWD 數(shù)據(jù)輸入輸出）引腳，PA14 引腳復用為 JTAG - TCK / SWCLK（SWD 時鐘）引腳，PA15 引腳復用為 JTAG - TDI 引腳，PB3 引腳復用為 JTAG - TDO 引腳 。

　　TMS 引腳用于選擇 JTAG 的測試模式，通過在 TMS 引腳上輸入不同的電平序列，可以進入不同的測試模式，如復位模式、選擇 DR 掃描模式、選擇 IR 掃描模式等；TCK 引腳為測試時鐘引腳，為 JTAG 操作提供時鐘信號；TDI 引腳用于將測試數(shù)據(jù)或編程數(shù)據(jù)輸入到芯片內部；TDO 引腳用于將芯片內部的測試結果或編程狀態(tài)數(shù)據(jù)輸出。

　　使用 JTAG 接口可以方便地對芯片進行程序下載、調試和測試。在調試過程中，可以通過 JTAG 接口對芯片內部的寄存器、內存等進行讀寫操作，觀察程序的運行狀態(tài)，設置斷點，單步執(zhí)行程序等，有助于快速定位和解決程序中的問題。然而，JTAG 接口占用的引腳較多，在一些對引腳資源要求嚴格的應用場景中，可能不太適用。

　　SWD 引腳

　　SWD（Serial Wire Debug）引腳是一種替代 JTAG 的調試接口，相比 JTAG 接口，SWD 接口只需要兩根線（SWDIO 和 SWCLK）即可實現(xiàn)調試和編程功能，大大節(jié)省了引腳資源。PA13 引腳復用的 SWDIO 引腳用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出，PA14 引腳復用的 SWCLK 引腳用于提供時鐘信號。

　　SWD 接口的工作原理與 JTAG 類似，通過 SWDIO 引腳傳輸調試命令和數(shù)據(jù)，SWCLK 引腳提供時鐘同步。在實際應用中，許多調試工具都支持 SWD 接口，如 ST - Link 調試器等。使用 SWD 接口進行程序下載和調試時，操作簡單方便，且能夠滿足大多數(shù)情況下的調試需求。在設計電路板時，如果不需要使用 JTAG 接口的全部功能，選擇使用 SWD 接口可以釋放更多的 GPIO 引腳用于其他功能，提高引腳資源的利用率。

　　總結

　　STM32F103RBT6 的 64 個引腳各自承擔著不同的功能，從電源與地引腳為芯片提供穩(wěn)定的工作環(huán)境，到通用輸入輸出引腳實現(xiàn)靈活的信號輸入輸出，再到各類外設功能引腳支持豐富的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)處理，以及時鐘引腳、復位引腳、JTAG 和 SWD 引腳等為芯片的運行、調試和編程提供保障。深入理解每個引腳的功能、特性以及使用方法，對于基于該芯片進行嵌入式系統(tǒng)的設計、開發(fā)和優(yōu)化至關重要。在實際應用中，需要根據(jù)具體的項目需求，合理配置和使用這些引腳，同時注意硬件設計中的各種細節(jié)問題，如電源濾波、信號布線、電平轉換、抗干擾措施等，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和高性能。隨著技術的不斷發(fā)展，雖然新的微控制器不斷涌現(xiàn)，但對 STM32F103RBT6 引腳的深入學習和研究，依然能夠為掌握其他微控制器的應用奠定堅實的基礎，有助于工程師在嵌入式領域不斷創(chuàng)新和探索。