STM8S103F3P6中文手册

一、概述

STM8S103F3P6是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款高性能、低成本的8位微控制器（MCU），属于STM8S系列的基础型产品。该芯片基于先进的STM8内核架构，采用哈佛结构和3级流水线设计，最高运行频率可达16MHz，具备强大的处理能力和快速响应速度。其集成8KB Flash程序存储器、640字节真实数据EEPROM和1KB RAM，支持多种外设功能，包括定时器、ADC、UART、SPI、I²C等，适用于工业控制、家电、汽车电子、安防监控、仪器仪表等多个领域。

1.1 产品特点

• 高性能内核：采用STM8内核，支持扩展指令集，具备快速执行指令的能力。

• 丰富的外设资源：集成3个定时器（TIM1、TIM2、TIM4）、10位ADC（最多5路通道）、UART、SPI、I²C等通信接口。

• 低功耗设计：支持多种低功耗模式（等待、活跃停机、停机），有效延长电池寿命。

• 高可靠性：内置独立看门狗和窗口看门狗，具备时钟安全系统和欠压复位功能。

• 灵活的I/O设计：20引脚TSSOP封装，提供16个通用I/O引脚，支持高吸收电流输出。

• 高集成度：集成真实数据EEPROM，支持高达30万次擦写周期，降低系统成本。

1.2 应用领域

• 工业控制：PLC、工业机器人、传感器接口等。

• 家电：智能插座、智能灯具、家用电器控制器等。

• 汽车电子：车辆控制单元（ECU）、车身电子控制等。

• 安防监控：报警控制、视频监控、门禁系统等。

• 仪器仪表：测量仪器、医疗设备、工业仪表等。

二、技术规格

2.1 核心参数

• 内核：STM8 8位CISC架构，支持3级流水线。

• 时钟频率：最高16MHz，支持内部16MHz RC振荡器、外部晶体振荡器等时钟源。

• 存储器：

• Flash程序存储器：8KB，支持10K次擦写。

• 数据EEPROM：640字节，支持30万次擦写。

• RAM：1KB。

• I/O引脚：16个通用I/O引脚，支持高吸收电流输出。

• 工作电压：2.95V至5.5V。

• 工作温度：-40°C至+85°C。

2.2 外设功能

2.2.1 定时器

• TIM1：16位高级控制定时器，支持4个捕获/比较通道、3个互补输出、死区控制和灵活的同步功能。

• TIM2：16位通用定时器，支持3个捕获/比较通道。

• TIM4：8位基本定时器，支持8位预分频器。

2.2.2 ADC

• 分辨率：10位，±1LSB精度。

• 通道数：最多5路，支持扫描模式和模拟看门狗功能。

2.2.3 通信接口

• UART：支持同步时钟输出，支持智能卡、红外IrDA、LIN主模式接口。

• SPI：最高支持8Mbit/s传输速率。

• I²C：最高支持400Kbit/s传输速率。

2.2.4 其他功能

• 看门狗定时器：独立看门狗和窗口看门狗，确保系统可靠性。

• 自动唤醒定时器：支持低功耗模式下的定时唤醒。

• 蜂鸣器：内置蜂鸣器驱动功能。

三、引脚定义与功能

STM8S103F3P6采用20引脚TSSOP封装，引脚定义如下：

3.1 引脚功能说明

• 电源引脚：VDD（引脚1）为电源正极，VSS（引脚2）为电源负极，需连接至系统电源。

• 通信接口引脚：

• UART1_TX（引脚3）和UART1_RX（引脚4）用于串行通信。

• I²C_SCL（引脚6）和I²C_SDA（引脚7）用于I²C通信。

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

• ADC输入引脚：ADC_IN0至ADC_IN4（引脚13至17）用于模拟信号输入。

• 定时器引脚：TIM1_CH1（引脚8）、TIM1_CH2（引脚9）、TIM2_CH1（引脚5）、TIM4_CH1（引脚18）用于PWM输出或定时器功能。

• 复位引脚：NRST（引脚19）为低电平有效复位引脚，需外接上拉电阻。

四、系统设计指南

4.1 电源设计

• 电源电压：STM8S103F3P6的工作电压范围为2.95V至5.5V，推荐使用3.3V或5V供电。

• 电源滤波：在VDD和VSS之间应连接0.1μF去耦电容，以减少电源噪声。

• 复位电路：NRST引脚需外接上拉电阻（通常为10kΩ），并可连接复位按钮或复位芯片。

4.2 时钟设计

• 时钟源选择：支持内部16MHz RC振荡器、外部晶体振荡器（最高16MHz）、外部时钟输入等时钟源。

• 时钟安全系统：内置时钟监控功能，当外部时钟失效时，可自动切换至内部RC振荡器。

4.3 I/O设计

• I/O配置：通过寄存器配置I/O引脚为输入、输出或复用功能。

• 高吸收电流输出：部分I/O引脚支持高吸收电流输出，可直接驱动LED等负载。

• 上拉/下拉电阻：未使用的I/O引脚建议配置为上拉或下拉状态，以避免浮空。

4.4 外设配置

4.4.1 UART配置

• 波特率设置：通过定时器或分频器设置波特率。

• 数据格式：支持8位数据位、1位停止位、无校验位或奇偶校验。

4.4.2 ADC配置

• 通道选择：通过寄存器选择ADC输入通道。

• 采样时间：可配置采样时间，以适应不同阻抗的输入信号。

• 中断配置：支持ADC转换完成中断。

4.4.3 PWM配置

• 定时器模式：将定时器配置为PWM模式。

• 占空比设置：通过寄存器设置PWM信号的占空比。

• 频率设置：通过定时器预分频器和自动重装载值设置PWM频率。

五、开发工具与调试

5.1 开发工具

• 编译器：支持IAR Embedded Workbench、STM8-COSMIC等编译器。

• 编程器：支持ST-Link、ST Visual Programmer等编程器。

• 调试器：支持ST Visual Develop等调试工具。

5.2 调试接口

• SWIM接口：STM8S103F3P6内置单线接口模块（SWIM），支持在线编程和非侵入式调试。

• 调试步骤：

1. 连接SWIM接口至编程器或调试器。

2. 使用开发工具加载程序并设置断点。

3. 运行程序并观察变量和寄存器状态。

六、应用示例

6.1 电机控制

• 功能描述：使用TIM1生成PWM信号，控制直流电机的转速和方向。

• 硬件连接：

• TIM1_CH1（引脚8）连接至电机驱动器的PWM输入端。

• 通用I/O引脚连接至电机驱动器的方向控制端。

• 软件配置：

1. 初始化TIM1为PWM模式，设置频率和占空比。

2. 配置通用I/O引脚为输出模式。

3. 在主循环中调整PWM占空比，实现电机调速。

6.2 温度监测

• 功能描述：使用ADC采集温度传感器的输出电压，并通过UART发送至PC。

• 硬件连接：

• ADC_IN0（引脚13）连接至温度传感器的输出端。

• UART1_TX（引脚3）连接至PC的串口接收端。

• 软件配置：

1. 初始化ADC，选择ADC_IN0通道。

2. 初始化UART1，设置波特率。

3. 在主循环中读取ADC值，转换为温度值，并通过UART发送。

七、注意事项

• 静电防护：在处理芯片时，需佩戴防静电手环，避免静电损坏芯片。

• 焊接温度：TSSOP封装芯片的焊接温度不宜超过260°C，焊接时间不宜超过10秒。

• 时钟稳定性：外部时钟源需确保稳定性，避免时钟抖动导致系统异常。

• 复用功能冲突：同一引脚可能复用为多种功能，需通过寄存器配置避免冲突。

八、总结

STM8S103F3P6是一款高性能、低成本的8位微控制器，具备丰富的外设资源和灵活的I/O设计，适用于多种嵌入式应用场景。通过合理配置其外设功能和I/O引脚，可实现电机控制、温度监测、通信接口等多种功能。其低功耗设计和高可靠性使其成为工业控制、家电、汽车电子等领域的理想选择。开发者可通过意法半导体提供的开发工具和调试接口，快速实现产品开发和调试。