STM32/CPU地址映射的概念

1總線的由來

很多人對總線和地址映射的概念都是一頭霧水，但是我們?nèi)绻罏楹涡枰偩€和地址映射，他們是在什么背景下被衍化出來的，自然而然對此概念就清清楚楚了。

我們知道CPU都是通過總線訪問外設(shè)，例如STM32使用AMBA規(guī)范的總線和外設(shè)進(jìn)行交互，那么在總線的概念沒有被提出來的時(shí)候，外設(shè)是怎樣被訪問的呢？

其實(shí)在最早期還沒有總線概念的時(shí)候，CPU設(shè)計(jì)者會直接把CPU內(nèi)核和各種接口控制器設(shè)計(jì)到一起，如果要訪問一個(gè)硬件，直接在內(nèi)核里面對各種接口控制器進(jìn)行操作，從而操作相應(yīng)的硬件。我們看下圖。

后來設(shè)計(jì)者發(fā)現(xiàn)如果每添加一個(gè)外設(shè)都要修改CPU內(nèi)核，這樣不具有很好的擴(kuò)展性，為了使得外設(shè)的改變（增加、刪除、修改）不影響CPU內(nèi)核架構(gòu)，衍化出了總線的概念，CPU內(nèi)核可以通過總線訪問各種各樣外設(shè)，新的外設(shè)只需要掛接到總線上，就可被CPU內(nèi)核訪問控制。有了總線，CPU可以用統(tǒng)一的訪問方式訪問任何外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了CPU內(nèi)核和外設(shè)分開設(shè)計(jì)和維護(hù)。

如下圖所示，下圖和CPU內(nèi)核交互的只有地址總線接口、數(shù)據(jù)總線接口、控制總線接口，這三個(gè)接口一個(gè)提供地址、一個(gè)提供數(shù)據(jù)，一個(gè)提供控制信息（讀、寫、其他控制信息），所有的外設(shè)連接到總線矩陣上。

2 STM32/CPU地址映射

外設(shè)怎么知道CPU內(nèi)核發(fā)出的操作是給自己的呢？

其實(shí)每一個(gè)外設(shè)都具有自己的地址空間，當(dāng)CPU內(nèi)核通過總線訪問外設(shè)時(shí)，對應(yīng)地址空間的外設(shè)就知道CPU內(nèi)核是在操作自己（外設(shè)被命中），然后外設(shè)去操作連接的硬件，如上圖ROM控制器操作Flash設(shè)備。

外設(shè)的地址控制怎么分配呢？

答案就是地址映射，地址映射這個(gè)過程是在設(shè)計(jì)芯片的時(shí)候就要進(jìn)行考慮的，地址總線接口如果是32位，則內(nèi)核可訪問的外設(shè)空間最大就是4Gbit，芯片設(shè)計(jì)者為每一個(gè)外設(shè)會映射一段地址空間，比如GPIOA映射到0x0000000-0x0000FFFF，則CPU在訪問0x0000000-0x0000FFFF地址空間時(shí)會被GPIOA外設(shè)捕獲到，至于外設(shè)想做什么由外設(shè)的硬件設(shè)計(jì)者來決定。地址總線接口如果是64位，則內(nèi)核可訪問外設(shè)的地址空間為2^64bit。

3 STM32的外設(shè)地址映射表

STM32地址總線接口為32位，則可以訪問4Gbit的外設(shè)空間，下面為STM32F10X外設(shè)地址映射表。有很多還沒有被映射的地址空間，ST公司后期可能用來擴(kuò)展新外設(shè)，而擴(kuò)展過程Cortex內(nèi)核是不需要進(jìn)行任何修改的。