MCU基础

MCU（Microcontroller Unit，微控制器），将CPU、内存（RAM/ROM）、外设（GPIO、UART、ADC等）集成在单一芯片上的微型计算机系统，专为嵌入式控制设计。例如：STM32（ARM Cortex-M）、ESP32（Wi-Fi/BLE）

SoC（System on Chip，片上系统），在单芯片上集成完整的系统功能，包括CPU、GPU、内存控制器、高速接口（USB/PCIe）、甚至AI加速器等，类似一台微型电脑。例如：高通骁龙、苹果A系列、华为麒麟

看似单片机系统复杂多样，但实际上现代单片机的代码如同计算机程序一样方便，厂商提供了丰富的底层驱动库，无须在底层上花费太多实践，可与专注于应用功能实现。

1. 芯片摘要

当我们拿到一款处理器时，或者说在芯片选型的过程中，我们需要对芯片的主要性能参数有一定的了解。这时候芯片手册是最重要的参考资料，我们可以快速的从中提取关键信息，来判断芯片是否符合我们的需求。

一般芯片厂商通常会提供以下几类文档（一般官网获取）：

《xx系列数据手册》 数据手册包含单片机的主要参数信息，如串口数量、引脚定义、电气特性等，是获取关键信息的首要资料。
《xx系列参考手册》 参考手册（有时称为硬件手册）详细描述了单片机的体系结构、寄存器、地址映射、电源管理、复位机制等，主要面向开发者。
《xx系列MCU开发工具用户手册》 该手册介绍开发工具和环境的使用方法，提供示例程序和操作说明，帮助开发者快速上手。
《xx系列勘误表》 勘误表列出了芯片已知的问题和修正建议，是开发和调试过程中不可忽视的参考资料。

通过芯片摘要，我们可以从数据手册中快速了解其主要特性和适用场景。

重点信息包括：

内核类型与主频：如 ARM Cortex-M4，最高主频200MHz。
存储资源：如512KB Flash，256KB SRAM。
外设接口：如多路UART、SPI、I2C、CAN、USB、ADC、DAC等。
引脚数量与封装形式：如LQFP100、LQFP64等，决定了可用I/O数量和布局。
电气特性：工作电压范围（如2.7V~3.6V）、I/O口驱动能力等。
功耗参数：如待机功耗、运行功耗，影响应用场景（低功耗/高性能）。
工作温度范围：如-40℃~85℃，决定是否适用于工业环境。

以华大 HC32F460 系列为例，数据手册摘要如下：

参数	说明
内核	ARM Cortex-M4（带FPU）
主频	最高200MHz
Flash	512KB
SRAM	256KB
外设	4×UART, 4×SPI, 3×I2C, 1×CAN, 2×ADC, 2×DAC, PWM等
封装	LQFP100, LQFP64等
工作电压	2.7V~3.6V
工作温度	-40℃~85℃

通过这些关键信息，可以初步判断该芯片是否满足项目需求，并为后续详细选型和开发打下基础。

2. AMR单片机启动流程分析与BootLoader

启动单片机机是我们的第一步。我们常用的单片机内核基本上都采用ARM架构，对AMR架构有一定的理解，也许有助于我们后续开发过程中问题的定位与分析？不过咱也不过是拾人牙慧，浮于表面罢了。

2.1. ARM架构

在理解ARM架构之前，我们首先需要明确ARM在芯片产业中的定位。ARM公司本身并不生产芯片，而是提供处理器架构与核心设计。芯片厂商则基于这些ARM内核，进行集成或定制化开发，形成最终的处理器产品。

在这个过程中，ARM内核主要负责指令执行与程序运行，而芯片的实际功能则由围绕内核的各类外设实现。芯片厂商会在ARM内核之外集成多种硬件模块，例如GPIO、UART、ADC等，这些外设才是我们实现具体功能（如控制LED、串口通信、模数转换）的关键所在。

因此，在嵌入式开发中，我们通常通过寄存器直接编程或调用芯片厂商提供的软件库（如STM32的HAL库、HC32的LL库）来配置和控制这些外设。ARM内核的作用，则是确保我们编写的代码能够被正确、高效地执行。

其中ARM架构它定义了最基础、最核心的规则，像指令集，数据格式、硬件逻辑。属于标准和规范。

ARM内核，是ARM公司根据ARM架构设计好的“发动机”，芯片厂商可以直接把现成的“发动机”装进自己的“汽车”（芯片）里。大部分芯片厂商应该就是直接拿来用，但是有的认为它不够好，会自研，但仍遵从ARM架构。

除了ARM架构外，RISC-V目前也是发展迅猛，凭借开源，无授权费的优势快速发展中。

// todo 关于架构内容颇多，个人理解有限。有机会的话另起一页再展开吧。

2.3. ARM程序

在了解启动流程之前，我们先熟悉一下我们的程序。

我们知道，如果使用Keil编译完成后，可在生成的.map文件中中查看RO、RW、ZI的数据大小；同样，如果使用GCC编译可以在Cmake中使用size命令，查看text、data、bss的数据大小。它们的效果是一样的，这是我们的程序在程序编译阶段数据存储的分布情况！

[build]    text	   data	    bss	    dec	    hex     filename
[build]  110252	     76	   4020	 114348	  1beac     E:/MyWorkspace/Project/EvaporativeCooling/gcc/build/output/EvaporativeCooling.elf

text -> RO : 代码 + 只读数据（Flash）
data -> RW : 已初始化的变量（Flash存储初始值，在上电启动好后拷贝到RAM，运行期间修改的是RAM副本）
bss  -> ZI : 未初始化的变量（RAM）
dec = text + data + bss : 总计

Flash空间占用 = text + data
RAM空间占用 = data + bss
注意：这里再编译阶段只是确定全局变量需要占多少地址空间，栈大概需要多大。但它并不在RAM上创建这些变量。在运行阶段变量才会被创建，断电则丢失

从编译到运行的整个过程:

flowchart TB
    A[源代码<br>.c/.cpp 文件] --> B[编译与链接]
    subgraph B [编译阶段-在PC上]
        B1[编译器Compiler]
        B2[链接器Linker]
        B1 --> B2
    end

    B --> C[生成二进制文件<br>.bin/.hex]
    C --> D[烧录/下载]
    D --> E[拷贝到MCU Flash]
    E --> F1[MCU上电执行]

    subgraph F [运行阶段-在MCU上]

        subgraph F2_sub [运行时动态存储]
            subgraph F2_Flash[从Flash读取指令]
                F2_Flash_1[机器码指令]
                F2_Flash_2[只读常量数据]
                F2_Flash_3[初始化数据的初始值]
            end

            subgraph F2_RAM[在RAM中创建/修改数据]
                F2_RAM_1[全局/静态变量<br>当前值]
                F2_RAM_2[堆Heap<br>动态分配的数据]
                F2_RAM_3[栈Stack<br>局部变量、函数调用]
            end

        end

        F1 --> F2_sub
    end

    B --> G[符号表<br>内存布局规划]
    G -.->|为运行阶段提供蓝图| F2_sub

2.4. 存储映射表

以华大HC32F460为例，参考RM_HC32F460_F45x_A460系列参考手册_Rev1.5¹，第一章存储器映射（Memory mapping）内容。

HC32F460支持4GB的线性地址空间，地址从0x0000_0000到0xFFFF_FFFF。

Q: 为什么Flash只有512K，却有4G地址空间？
A: 因为地址空间 != 物理内存。ARM Cortex-M使用内存映射I/O，所有外设都映射到地址空间。这样设计统一访问方式，用相同的访问方式访问不同的设备，代码也可以在不同的芯片间移植。编译器只需要生成固定地址的代码即可。

4GB是CPU的”视角”，512KB是实际的”存储能力”。就像你有整个城市的地址地图（4GB地址空间），但只实际拥有几栋房子（512KB Flash + 128KB RAM）

这里的类比这里非常形象了！

Q: 为什么要这么设计？
A: 首先要知道这个规则是由芯片内核架构（ARM）规定的。这样设计它能够统一编址与预留空间，给各个芯片厂商预留空间，增加内核的兼容性、扩展性和可移植性，实现了“天下大一统”。比如芯片厂商想推出更大的Flash型号的芯片，只要在同一个代码区地址范围内，换一个更大的物理Flash即可，不需要改变内核架构。而且预留了一些像外部RAM区域，如果你需要更大的容量内存，可以外接SDRAM，将物理地址映射到预留的片外RAM区域即可，当然如果你不用也是没有关系的。

HC32F460 4GB地址空间布局 (Cortex-M):
0x0000 0000 ┌─────────────────────────┐
            |0x0000_0000|Flash(512K)  |
            │      Code |─────────────│ ← 启动位置可选，指向Flash或RAM，通常调试时需要从RAM启动
            |0x1FFF_8000|SRAM(32K)    |
0x1FFF FFFF ├─────────────────────────┤
            │  Empty                  │ ← 无物理内存，访问会 fault
0x2000 0000 ├─────────────────────────┤
            │  SRAM                   │ ← 64K+64K+28K+4K==160K RAM在这里
0x2002_6FFF ├─────────────────────────┤
            │                         │
            │  Empty                  │
            │                         │
0x4000 0000 ├─────────────────────────┤
            │  Peripheral             │ ← GPIO, USART, SPI等
0x400F FFFF ├─────────────────────────┤
            │                         │
            │  External RAM           │ ← 外接SDRAM, NOR Flash等
0xDFFF FFFF ├─────────────────────────┤
            │  System                 │ ← 内核私有外设NVIC, SysTick, MPU等
0xFFFF FFFF └─────────────────────────┘

Q: 启动位置可选？
A:

在芯片启动时，决定0x0000_0000这个地址是连接到Flash还是SRAMH。正常程序运行模式从Flash启动，调试或特殊启动模式从RAM启动，有些MCU可以通过Boot引脚设置为从RAM启动，CPU从SRAMH取指。此时，要执行的程序必须已经被预先加载到SRAMH中。常规调试过程中确实需要擦写Flash，而“从RAM启动”的调试模式正是为了规避这个问题而设计的高级功能。它通过牺牲对程序大小的包容性（程序必须能放进RAM），换来了极致的调试体验和速度，特别适合在开发关键算法或驱动时进行密集的、反复的调试。

可以看到，HC32F4xx系列单片机的Flash的地址是写在0x0000_0000，所以当选择从Flash启动后，可以直接正常进入程序。但是像码农爱学习在其文章单片机程序烧录的3种方式(ISP、ICP、IAP)是什么？²中提到的STM32F4xx系列单片机，他的Flash(Main Memory)物理地址实际是从0x0800_0000开始，然而，ARM Cortex-M内核规定其必须从地址0x0000_0000开始读取栈指针和复位向量。为了解决这个矛盾，STM32芯片内部设计了一个地址重映射机制。

利用BOOT引脚（如BOOT0, BOOT1）的选择将哪一块物理存储器映射到内核要求的这个0x0000_0000起始的地址空间。

当选择从主Flash启动时，0x0000_0000的访问被重定向到0x0800_0000开始的主Flash。
当选择从系统存储器启动时，0x0000_0000的访问被重定向到内部Bootloader的ROM地址。
当选择从内置SRAM启动时，0x0000_0000的访问被重定向到SRAM的起始地址（如0x2000_0000）。

因此，对于绝大多数从主Flash启动的应用程序，开发者只需要将程序链接到0x0800_0000即可，芯片硬件会自动处理好从0x0000_0000的访问。

然而华大的芯片就没有这种烦恼，因为目前Flash物理起始地址就是0x0000_0000，当然也可以自己设计Bootloader进行重定向。

2.5. 启动流程分析

此处关于MCU启动流程的分析，主要参考了赤诚Xie与林接接等博主的相关论述³⁴。

网上启动流程版本有很多，我按照个人的理解做了一些整理，咱就是丑陋的缝合怪，哈哈。因为我也不知道如何去验证这个启动流程的正确性，官方文档里也没有找到这块内容的详细介绍，所以这里只能膜拜各位大佬的理解了。

复位
- CPU从0x0000_0000（实际是Flash硬件的0x0000_0000）读取MSP（主栈指针）初始值，
- 从0x0000_0004（实际是Flash的0x0000_0004）读取复位向量（硬件自动加载到PC指针）
启动代码执行
- 通过复位向量跳转到复位处理函数（Reset_Handler），执行Reset_Handler代码，此处开始执行启动文件
  - 初始化 .data 段（从Flash到RAM）
  - 清空 .bss 段
  - 其他咱就看不懂了
- 执行SystemInit函数, 初始化系统时钟
- 跳转到main
main函数
- 初始化外设
- 使能中断
- 主循环
中断处理
- 系统相应中断
- 中断执行完成回归main函数

HC32F460 GCC版本启动代码（Reset handler部分）：

/*
;<h> Reset handler start.
*/
                .section    .text.Reset_Handler
                .align      2
                .weak       Reset_Handler
                .type       Reset_Handler, %function
                .globl      Reset_Handler
Reset_Handler:
/* Single section scheme.
 *
 * The ranges of copy from/to are specified by following symbols
 *   __etext: LMA of start of the section to copy from. Usually end of text
 *   __data_start__: VMA of start of the section to copy to
 *   __data_end__: VMA of end of the section to copy to
 *
 * All addresses must be aligned to 4 bytes boundary.
 */
ClrSramSR:
                ldr         r0, =0x40050810
                ldr         r1, =0x1F
                str         r1, [r0]

                /* Copy data from read only memory to RAM. */
CopyData:
                ldr         r1, =__etext
                ldr         r2, =__data_start__
                ldr         r3, =__data_end__
CopyLoop:
                cmp         r2, r3
                ittt        lt
                ldrlt       r0, [r1], #4
                strlt       r0, [r2], #4
                blt         CopyLoop

CopyData1:
                ldr         r1, =__etext_ret_ram
                ldr         r2, =__data_start_ret_ram__
                ldr         r3, =__data_end_ret_ram__
CopyLoop1:
                cmp         r2, r3
                ittt        lt
                ldrlt       r0, [r1], #4
                strlt       r0, [r2], #4
                blt         CopyLoop1

/* This part of work usually is done in C library startup code.
 * Otherwise, define this macro to enable it in this startup.
 *
 * There are two schemes too.
 * One can clear multiple BSS sections. Another can only clear one section.
 * The former is more size expensive than the latter.
 *
 * Define macro __STARTUP_CLEAR_BSS_MULTIPLE to choose the former.
 * Otherwise define macro __STARTUP_CLEAR_BSS to choose the later.
 */
/* Single BSS section scheme.
 *
 * The BSS section is specified by following symbols
 *   __bss_start__: start of the BSS section.
 *   __bss_end__: end of the BSS section.
 *
 * Both addresses must be aligned to 4 bytes boundary.
 */
                /* Clear BSS section. */
ClearBss:
                ldr         r1, =__bss_start__
                ldr         r2, =__bss_end__

                movs        r0, 0
ClearLoop:
                cmp         r1, r2
                itt         lt
                strlt       r0, [r1], #4
                blt         ClearLoop

ClearBss1:
                ldr         r1, =__bss_start_ret_ram__
                ldr         r2, =__bss_end_ret_ram__

                movs        r0, 0
ClearLoop1:
                cmp         r1, r2
                itt         lt
                strlt       r0, [r1], #4
                blt         ClearLoop1

SetSRAM3Wait:
                ldr         r0, =0x40050804
                mov         r1, #0x77
                str         r1, [r0]

                ldr         r0, =0x4005080C
                mov         r1, #0x77
                str         r1, [r0]

                ldr         r0, =0x40050800
                mov         r1, #0x1100
                str         r1, [r0]

                ldr         r0, =0x40050804
                mov         r1, #0x76
                str         r1, [r0]

                ldr         r0, =0x4005080C
                mov         r1, #0x76
                str         r1, [r0]

                /* Call static constructors */
                bl          __libc_init_array
                /* Call the clock system initialization function. */
                bl          SystemInit
                /* Call the application's entry point. */
                bl          main
                bx          lr
                .size       Reset_Handler, . - Reset_Handler
/*
;<h> Reset handler end.
*/

2.6. BootLoader

此处内容大部分参考了无际单片机编程相关论述⁵，他写的简单易懂，膜拜🙇‍♂️。

Q: 单片机Bootloader能解决什么问题？
A: Bootloader就像是给单片机安装了一个“智能操作系统”，解决了传统单片机开发中的几个痛点：

更新程序太麻烦。Bootloader使得单片机可以通过各种通信接口（4G模块、串口等方式）来接收新的程序文件（固件），并自己将自己“重新编程”。这个过程被称为IAP(In-Application Programming)。
升级失败，“变砖”问题。支持程序备份和回滚。它会先把旧程序好好保存起来，等确认新程序完全没问题之后，再正式启用。
自定义启动逻辑，增加开发效率。

Q: Bootloader, IAP, OTA？
A: 这三个词经常一起出现，关系紧密但含义不同:

Bootloader：指那段程序本身，它提供了加载应用程序和执行固件更新的基础能力；
IAP: 自己将自己“重新编程”，这个过程被称为IAP。算是一种方法或技术手段；
OTA：(Over-The-Air) 是一种固件交付方式，特指通过无线通信（Wi-Fi, Bluetooth, 蜂窝网络等）将新的固件包发送到设备。设备接收到OTA包后，通常会利用其IAP能力来完成实际的烧录更新。

所以，可以说：OTA是实现远程固件更新的一种高级方式，它依赖于设备的IAP能力，而IAP能力的实现往往离不开一个健壮的Bootloader。

2.6.1. BootLoader工作原理

BootLoader（引导加载程序），顾名思义就是引导程序从正确的地方开始。就是在原本流程中启动主程序运行之前，增加了一段引导加载程序的处理。引导加载程序需要做的就是最低限度的硬件初始化（时钟、GPIO、通信），然后决定是否启动主程序，或者是进入特殊模式（接收新固件、启动新程序）。其通常烧录在单片机Flash的起始地址。

1. Bootloader启动：启动和正常的单片机启动一样，只不过这里需要先经过引导加载程序，再进行后续的流程。

CPU上电执行 --> 从向量表中取出Flash起始地址 --> 执行复位处理程序 --> 跳转Bootloader代码。

2. 硬件初始化：Bootloader不需要像主应用程序那样初始化所有的外设。它只需要初始化最基本的硬件，满足它的核心功能需求即可。

时钟系统：让CPU和外设跑起来。
GPIO：可能需要用来检测某个引脚状态，判断是否进入升级模式，或者控制LED指示状态。
通信接口：用于接收新固件的接口，比如UART, SPI, I2C, CAN, USB等。

3. BootLoader处理逻辑：硬件初始化完成后，需要决定接下来要做什么？

升级？
跳转主应用程序？

这里通常通过检测GPIO引脚、检查Flash标志位、监听通信、检测应用程序有效性等方式来进行模式选择。

2.6.2. BootLoader程序设计

//todo 手动去实现一下啊

3. 时钟系统

不同的的单片机时钟树的结构存在一些差异，以HC32F460来说，时钟控制单元包含六个时钟源和分频器电路：

一个外部高速振荡器（XTAL）；
一个外部低速振荡器（XTAL32）；
两个PLL时钟（分频、倍频）；
一个内部高速振荡器（HRC）；
一个内部中速振荡器（MRC）；
一个内部低速振荡器（LRC）；
一个SWDT专用内部低速振荡器；
时钟预分频器、时钟多路复用和时钟门控电路。

Q: 为什么需要这么多时钟？
A: 一方面要知道时钟频率越高，单位时间内执行的指令越多，针对性能强大的CPU，就需要提供更高的时钟信号。另一方面像高速外设SPI、USB这类信号要求高速时钟频率才能正常的工作，所以需要高频时钟。但是像I2C、UART这种低速外设，高速又有些浪费。因此像电源树设计一样，针对不同的模块设计了不同的时钟频率。对此，通过分频器从主时钟派生不同频率，避免为每个外设单独设计时钟源。

因为博客不计划贴图，所以简单用mermaid简单示意一下，详细可以参考，《xx参考手册》¹-时钟控制器章节-时钟系统框图。

graph LR
    PLLSRC[PLLSRC<br>选择时钟源]
    XTAL[XTAL<br>外部高速时钟]
    HRC[HRC<br>内部高速时钟]
    CKSW[CKSW<br>选择器、分频器]
    JTCK_SWCLK[JTCK_SWCLK<br>计数器用时钟]
    SYSCK[SYSCK<br>系统时钟]

    subgraph 时钟源倍频处理
    %% 时钟源
    XTAL --> PLLSRC
    HRC --> PLLSRC
    end

    %% PLL
    PLLSRC --> CKSW

    subgraph 分频到工作时钟
    %% 分频到总线
    CKSW --> SYSCK
    end

    subgraph 外设时钟
    %% 总线到外设
    CKSW --> HCLK
    CKSW --> EXCLK
    CKSW --> PCLK0
    end

    subgraph 特殊时钟
    %% 特殊时钟
    JTCK_SWCLK
    end

说明

我们通常不使用芯片内部时钟源，因为高速内部时钟信号根据温度和环境的情况频率会飘移，不稳定；
时钟的配置原则应该是从后向前配置，即从外设向晶振方向配置；
各时钟之间需遵守频率倍数规则；

3.1. 波特率配置计算

波特率（Baud Rate，每秒传输的符号数）的配置与时钟源是密切相关的，我们以串口的波特率配置为例，来实际梳理一下时钟的配置。

同样以HC32F460为例：

现在假设我们的主频SYSCK 168MHz，想用USART1。通过查芯片参考手册可知，USARTn（n=1~4）采用的是PCLK1时钟。PCLK1由主频通过2分频得到，即PCLK1 82MHz。

根据UART模式下波特率计算公式（无小数部分）：

\[B = \frac{C}{8 \times (2 - \text{OVER8}) \times (\text{DIVInteger} + 1)}\]

关键参数：

B：波特率
C：时钟源
OVER8：过采样模式，即一位数据传输期间的基本时钟数。不像是人话；

过采样技术，就是在一位数据间进行多次信号采集，之后得出得结果就可以判断当前位是否正确，可以有效的辨别数据是否被干扰造成的数据丢失。采样时钟可以是波特率时钟的16倍或8倍
DIVInteger：整数分频寄存器，是我们的设置波特率大小的主要参数。

所以假设我们需要2400波特率，16分频：
84000000/16/(8*(2-0)*(DIVInteger+1)) = 2400
                          DIVInteger = 136.72 √

但是当我们设置4分频时，这里时配不出来2400Hz的：
84000000/4/(8*(2-0)*(DIVInteger+1)) = 2400
                         DIVInteger = 546.875 ×
注意：寄存器DIVInteger只有8位，若计算值超出，需调整分频或降低波特率。

当然还有波特率误差计算公式，只要误差在1%以内是可以接受的，若误差超出需求（如>1%），需调整时钟源（C）或分频模式（PSC/OVER8）。

如果是带小数分频寄存器，可以先计算理论分频系数后，得出整数部分，再去计算小数部分，最后验证误差是否合理。

\[DIVInteger = \frac{C}{B \times 16}\]

3.2. 定时器

单片机常用定时器有通用定时器、高级定时器、系专用定时器。

3.2.1. 系统专用定时器 SysTick

Cortex-M内核内置的24位倒计时定时器，功能固定，通常仅提供周期性中断。纯内部使用！不与芯片引脚关联。

3.2.2. 通用定时器 Timer

以华大为例，有两个通用定时器Timer0、TimerA，Timer4，各自具备的能力并不相同。

Timer0：可以实现同步计数、异步计数两种基本定时器，仅计时用。定时器有包含A、B两个通道（比较器、计数器），可以在计数期间产生比较事件，触发中断。
TimerA：有6个TimerA单元，具有16位计数宽度（即最大计数值为2^16）、8路PWM输出的定时器。可以输出三角波锯齿波两种波形模式，可生成各种PWM波形（如中心对齐PWM、边沿对齐PWM、甚至是正弦波）。
Timer4：更强大，一个用于三相电机控制的定时器模块？！

3.2.3. 高级定时器 Timer

同样有高级定时器Timer6

Timer6：是一个16位计数宽度的高性能定时器，可用于计数产生不同形式的时钟波形，输出以供外部使用。该定时器支持三角波和锯齿波两种波形模式，可生成各种 PWM 波形；有3个Timer6单元

todo，区别差异对比

3. 复位电路

4. 中断系统

5. GPIO复用

6. DMA控制器

低功耗模式

电源控制

flash编程

ESD和锁存保护

7. 其他常见基本外设

2. I/O口

I/O口既可用作输入，也可用作输出。

本质上单片机就是对I/O口的控制，无论单片机对外界进行何种控制，都是通过I/O口进行的。接受外部的控制，通过I/O来感受外部的电压。

1.1. I/O口结构

推完输出：可以直接输出高电平或低电平，无需外部上拉电阻。本质上由两个MOS管（PMOS和NMOS）组成，一个负责拉高，一个负责拉低。

开漏输出：依赖上拉电阻输出高电平，如果不接上拉电阻，就是高阻态。只有下拉NMOS管，无上拉PMOS管。高电平需依赖外部上拉电阻。

浮空输出：电平状态不确定，易受噪声干扰。输入引脚既不接上拉也不接下拉，处于高阻态（无驱动能力）。

PS:上拉电阻就是将不确定的信号通过一个电阻拉到高电平，同时此电阻起到一个限流的作用，下拉就是下拉到低电平。

常见问题&解决办法

单片机程序烧录过程中“串电压”问题

像JLink、STLink这类仿真器一般有提供供电引脚给单片机供电。但是仿真器和目标设备（如MCU开发板）分别独立供电时，两者之间的电源系统因电势差或共地问题导致的电压异常，轻则通信失败、重则器件烧毁。

解决办法：所以在程序烧录过程中需要注意电源供电问题，确保统一供电（优先使用目标板为仿真器供电，或关闭目标板电源，仅通过仿真器供电）、共地。

以JLink为例，JLink下载接口支持SWD和JTAG接口，他们是两种调试协议标准

SWD，ARM推出的两线调试接口，两个引脚SWDIO（串行数据输入/输出）、SWCLK（串行时钟），仅支持ARM架构
JTAG是一种标准的调试接口，四个引脚TMS（测试模式选择）、TCK（测试时钟）、TDI（测试数据输入）、TDO（测试数据输出）

像我们常用的JLink（盗版），VCC是可以作为输出的，通过内部跳线帽可以直接让Pin1、pin2直接输出3.3V高电平。如果不是用跳线帽的话可以通过JLink Commander的power命令来控制电压的输出与否。如果没有JLink供电是无法与芯片连接的，所以通常直接用用跳线帽输出3.3V。所以此处针对3.3V的系统来说是没有问题的。

“ARM仿真器”问题

公司用的ARM仿真器，本来正常使用结果今天这个烧录器一直闪绿灯，我也识别不到JLink，看了下网上的说法，以为是驱动出问题了？尝试重新装了驱动，没有效果。最后换了一个仿真器，能够正常识别。

但是问题来了，重装驱动后，发现程序Keil烧录按钮灰掉了，并且设置JLink会弹出，不能加载JL2CM3.dll驱动！

尝试改了环境变量，无果。

参考 https://zhuanlan.zhihu.com/p/656208641 这篇文章解决。

解决方法：是由于装Jlink驱动的时候，勾选了JLinkARM.dll装进Keil MDK里面去了导致。可以下载老版的Keil，把“Keil安装目录\ARM\Segger”里的库都替换。但是我发现网上下载下来的JLink库太老了，找不到我现在用的芯片，于是直接从新版JLink，找到对应的库替换进去，解决。

不过JLink提示更新的弹窗，更新了就不弹了。

参考资料

Joseph Yiu. (2014). 《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南（第3版，中译）》

XHSC. (2024). RM_HC32F460_F45x_A460系列参考手册_Rev1.5. ↩ ↩²
码农爱学习. (2021). 单片机程序烧录的3种方式(ISP、ICP、IAP)是什么？. https://zhuanlan.zhihu.com/p/367821312 ↩
赤诚Xie. (2024). MCU的启动到bootloader原理详解. https://www.cnblogs.com/chicheng/p/18267699 ↩
林接接. (2025). 典型arm32位单片机启动流程（从上电到main.c）. https://www.cnblogs.com/jiejielin-blogs/p/19008377 ↩
无际单片机编程. (2025) 一文读懂Bootloader：从原理到OTA应用. https://www.eet-china.com/mp/a397421.html ↩