STM8S103F3P6中文手冊

一、概述

STM8S103F3P6是意法半導體（STMicroelectronics）推出的一款高性能、低成本的8位微控制器（MCU），屬于STM8S系列的基礎型產品。該芯片基于先進的STM8內核架構，采用哈佛結構和3級流水線設計，最高運行頻率可達16MHz，具備強大的處理能力和快速響應速度。其集成8KB Flash程序存儲器、640字節真實數據EEPROM和1KB RAM，支持多種外設功能，包括定時器、ADC、UART、SPI、I2C等，適用于工業控制、家電、汽車電子、安防監控、儀器儀表等多個領域。

1.1 產品特點

• 高性能內核：采用STM8內核，支持擴展指令集，具備快速執行指令的能力。

• 豐富的外設資源：集成3個定時器（TIM1、TIM2、TIM4）、10位ADC（最多5路通道）、UART、SPI、I2C等通信接口。

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

• 高可靠性：內置獨立看門狗和窗口看門狗，具備時鐘安全系統和欠壓復位功能。

• 靈活的I/O設計：20引腳TSSOP封裝，提供16個通用I/O引腳，支持高吸收電流輸出。

• 高集成度：集成真實數據EEPROM，支持高達30萬次擦寫周期，降低系統成本。

1.2 應用領域

• 工業控制：PLC、工業機器人、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。

• 安防監控：報警控制、視頻監控、門禁系統等。

• 儀器儀表：測量儀器、醫療設備、工業儀表等。

二、技術規格

2.1 核心參數

• 內核：STM8 8位CISC架構，支持3級流水線。

• 時鐘頻率：最高16MHz，支持內部16MHz RC振蕩器、外部晶體振蕩器等時鐘源。

• 存儲器：

• Flash程序存儲器：8KB，支持10K次擦寫。

• 數據EEPROM：640字節，支持30萬次擦寫。

• RAM：1KB。

• I/O引腳：16個通用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 外設功能

2.2.1 定時器

• TIM1：16位高級控制定時器，支持4個捕獲/比較通道、3個互補輸出、死區控制和靈活的同步功能。

• TIM2：16位通用定時器，支持3個捕獲/比較通道。

• TIM4：8位基本定時器，支持8位預分頻器。

2.2.2 ADC

• 分辨率：10位，±1LSB精度。

• 通道數：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

• 看門狗定時器：獨立看門狗和窗口看門狗，確保系統可靠性。

• 自動喚醒定時器：支持低功耗模式下的定時喚醒。

• 蜂鳴器：內置蜂鳴器驅動功能。

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）為電源負極，需連接至系統電源。

• 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）用于模擬信號輸入。

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

• 復位引腳：NRST（引腳19）為低電平有效復位引腳，需外接上拉電阻。

四、系統設計指南

4.1 電源設計

• 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之間應連接0.1μF去耦電容，以減少電源噪聲。

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

4.2 時鐘設計

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

• 時鐘安全系統：內置時鐘監控功能，當外部時鐘失效時，可自動切換至內部RC振蕩器。

4.3 I/O設計

• I/O配置：通過寄存器配置I/O引腳為輸入、輸出或復用功能。

• 高吸收電流輸出：部分I/O引腳支持高吸收電流輸出，可直接驅動LED等負載。

• 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，以避免浮空。

4.4 外設配置

4.4.1 UART配置

• 波特率設置：通過定時器或分頻器設置波特率。

• 數據格式：支持8位數據位、1位停止位、無校驗位或奇偶校驗。

4.4.2 ADC配置

• 通道選擇：通過寄存器選擇ADC輸入通道。

• 采樣時間：可配置采樣時間，以適應不同阻抗的輸入信號。

• 中斷配置：支持ADC轉換完成中斷。

4.4.3 PWM配置

• 定時器模式：將定時器配置為PWM模式。

• 占空比設置：通過寄存器設置PWM信號的占空比。

• 頻率設置：通過定時器預分頻器和自動重裝載值設置PWM頻率。

五、開發工具與調試

5.1 開發工具

• 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。

• 調試器：支持ST Visual Develop等調試工具。

5.2 調試接口

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

• 調試步驟：

1. 連接SWIM接口至編程器或調試器。

2. 使用開發工具加載程序并設置斷點。

3. 運行程序并觀察變量和寄存器狀態。

六、應用示例

6.1 電機控制

• 功能描述：使用TIM1生成PWM信號，控制直流電機的轉速和方向。

• 硬件連接：

• TIM1_CH1（引腳8）連接至電機驅動器的PWM輸入端。

• 通用I/O引腳連接至電機驅動器的方向控制端。

• 軟件配置：

1. 初始化TIM1為PWM模式，設置頻率和占空比。

2. 配置通用I/O引腳為輸出模式。

3. 在主循環中調整PWM占空比，實現電機調速。

6.2 溫度監測

• 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，設置波特率。

3. 在主循環中讀取ADC值，轉換為溫度值，并通過UART發送。

七、注意事項

• 靜電防護：在處理芯片時，需佩戴防靜電手環，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，焊接時間不宜超過10秒。

• 時鐘穩定性：外部時鐘源需確保穩定性，避免時鐘抖動導致系統異常。

• 復用功能沖突：同一引腳可能復用為多種功能，需通過寄存器配置避免沖突。

八、總結

STM8S103F3P6是一款高性能、低成本的8位微控制器，具備豐富的外設資源和靈活的I/O設計，適用于多種嵌入式應用場景。通過合理配置其外設功能和I/O引腳，可實現電機控制、溫度監測、通信接口等多種功能。其低功耗設計和高可靠性使其成為工業控制、家電、汽車電子等領域的理想選擇。開發者可通過意法半導體提供的開發工具和調試接口，快速實現產品開發和調試。