STM32/CPU地址映射的概念

1总线的由来

很多人对总线和地址映射的概念都是一头雾水，但是我们如果知道为何需要总线和地址映射，他们是在什么背景下被衍化出来的，自然而然对此概念就清清楚楚了。

我们知道CPU都是通过总线访问外设，例如STM32使用AMBA规范的总线和外设进行交互，那么在总线的概念没有被提出来的时候，外设是怎样被访问的呢？

其实在最早期还没有总线概念的时候，CPU设计者会直接把CPU内核和各种接口控制器设计到一起，如果要访问一个硬件，直接在内核里面对各种接口控制器进行操作，从而操作相应的硬件。我们看下图。

后来设计者发现如果每添加一个外设都要修改CPU内核，这样不具有很好的扩展性，为了使得外设的改变（增加、删除、修改）不影响CPU内核架构，衍化出了总线的概念，CPU内核可以通过总线访问各种各样外设，新的外设只需要挂接到总线上，就可被CPU内核访问控制。有了总线，CPU可以用统一的访问方式访问任何外设，实现了CPU内核和外设分开设计和维护。

如下图所示，下图和CPU内核交互的只有地址总线接口、数据总线接口、控制总线接口，这三个接口一个提供地址、一个提供数据，一个提供控制信息（读、写、其他控制信息），所有的外设连接到总线矩阵上。

2 STM32/CPU地址映射

外设怎么知道CPU内核发出的操作是给自己的呢？

其实每一个外设都具有自己的地址空间，当CPU内核通过总线访问外设时，对应地址空间的外设就知道CPU内核是在操作自己（外设被命中），然后外设去操作连接的硬件，如上图ROM控制器操作Flash设备。

外设的地址控制怎么分配呢？

答案就是地址映射，地址映射这个过程是在设计芯片的时候就要进行考虑的，地址总线接口如果是32位，则内核可访问的外设空间最大就是4Gbit，芯片设计者为每一个外设会映射一段地址空间，比如GPIOA映射到0x0000000-0x0000FFFF，则CPU在访问0x0000000-0x0000FFFF地址空间时会被GPIOA外设捕获到，至于外设想做什么由外设的硬件设计者来决定。地址总线接口如果是64位，则内核可访问外设的地址空间为2^64bit。

3 STM32的外设地址映射表

STM32地址总线接口为32位，则可以访问4Gbit的外设空间，下面为STM32F10X外设地址映射表。有很多还没有被映射的地址空间，ST公司后期可能用来扩展新外设，而扩展过程Cortex内核是不需要进行任何修改的。