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，但是我們如果知道為何需要總線和地址映射，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，例如STM32使用AMBA規范的總線和外設進行交互，那么在總線的概念沒有被提出來的時候，外設是怎樣被訪問的呢？

其實在最早期還沒有總線概念的時候，CPU設計者會直接把CPU內核和各種接口控制器設計到一起，如果要訪問一個硬件，直接在內核里面對各種接口控制器進行操作，從而操作相應的硬件。我們看下圖。

后來設計者發現如果每添加一個外設都要修改CPU內核，這樣不具有很好的擴展性，為了使得外設的改變（增加、刪除、修改）不影響CPU內核架構，衍化出了總線的概念，CPU內核可以通過總線訪問各種各樣外設，新的外設只需要掛接到總線上，就可被CPU內核訪問控制。有了總線，CPU可以用統一的訪問方式訪問任何外設，實現了CPU內核和外設分開設計和維護。

如下圖所示，下圖和CPU內核交互的只有地址總線接口、數據總線接口、控制總線接口，這三個接口一個提供地址、一個提供數據，一個提供控制信息（讀、寫、其他控制信息），所有的外設連接到總線矩陣上。

2 STM32/CPU地址映射

外設怎么知道CPU內核發出的操作是給自己的呢？

其實每一個外設都具有自己的地址空間，當CPU內核通過總線訪問外設時，對應地址空間的外設就知道CPU內核是在操作自己（外設被命中），然后外設去操作連接的硬件，如上圖ROM控制器操作Flash設備。

外設的地址控制怎么分配呢？

答案就是地址映射，地址映射這個過程是在設計芯片的時候就要進行考慮的，地址總線接口如果是32位，則內核可訪問的外設空間最大就是4Gbit，芯片設計者為每一個外設會映射一段地址空間，比如GPIOA映射到0x0000000-0x0000FFFF，則CPU在訪問0x0000000-0x0000FFFF地址空間時會被GPIOA外設捕獲到，至于外設想做什么由外設的硬件設計者來決定。地址總線接口如果是64位，則內核可訪問外設的地址空間為2^64bit。

3 STM32的外設地址映射表

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