December 2018 RM0008 Rev 20 1/1134
RM0008
Reference manual
STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx, STM32F105xx and
STM32F107xx advanced Arm
®
-based 32-bit MCUs
Introduction
This reference manual is addressed to application developers.
It provides complete information on how to use the STM32F101xx, STM32F102xx,
STM32F103xx and STM32F105xx/STM32F107xx microcontroller memory and peripherals.
The STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx and STM32F105xx/STM32F107xx will
be referred to as STM32F10xxx throughout the document, unless otherwise specified.
The STM32F10xxx is a family of microcontrollers with different memory sizes, packages
and peripherals.
For ordering information, mechanical and electrical device characteristics refer to the low-,
medium-, high- and XL-density STM32F101xx and STM32F103xx datasheets, to the low-
and medium-density STM32F102xx datasheets and to the STM32F105xx/STM32F107xx
connectivity line datasheet.
For information on programming, erasing and protection of the internal Flash memory refer
to:
• PM0075, the Flash programming manual for low-, medium- high-density and connectivity
line STM32F10xxx devices
• PM0068, the Flash programming manual for XL-density STM32F10xxx devices.
For information on the Arm
®
Cortex
®
-M3 core, refer to the STM32F10xxx Cortex
®
-M3
programming manual (PM0056).
Related documents
Available from www.st.com:
• STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx and STM32F105xx/STM32F107xx
datasheets
• STM32F10xxx Cortex
®
-M3 programming manual (PM0056)
• STM32F10xxx Flash programming manual (PM0075)
• STM32F10xxx XL-density Flash programming manual (PM0068)
www.st.com
Contents RM0008
2/1134 RM0008 Rev 20
Contents
1 Overview of the manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2 Documentation conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.1 General information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.2 List of abbreviations for registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.3 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.4 Peripheral availability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3 Memory and bus architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.1 System architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2 Memory organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.3 Memory map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3.1 Embedded SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3.2 Bit banding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3.3 Embedded Flash memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.4 Boot configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4 CRC calculation unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.1 CRC introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.2 CRC main features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.3 CRC functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.4 CRC registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.4.1 Data register (CRC_DR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.4.2 Independent data register (CRC_IDR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.4.3 Control register (CRC_CR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.4.4 CRC register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5 Power control (PWR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.1 Power supplies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.1.1 Independent A/D and D/A converter supply and reference voltage . . . . 68
5.1.2 Battery backup domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.1.3 Voltage regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.2 Power supply supervisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
RM0008 Rev 20 3/1134
RM0008 Contents
26
5.2.1 Power on reset (POR)/power down reset (PDR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.2.2 Programmable voltage detector (PVD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.3 Low-power modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.3.1 Slowing down system clocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.3.2 Peripheral clock gating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.3.3 Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.3.4 Stop mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.3.5 Standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.3.6 Auto-wakeup (AWU) from low-power mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.4 Power control registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.4.1 Power control register (PWR_CR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.4.2 Power control/status register (PWR_CSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
5.4.3 PWR register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
6 Backup registers (BKP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.1 BKP introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.2 BKP main features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.3 BKP functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.3.1 Tamper detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.3.2 RTC calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.4 BKP registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
6.4.1 Backup data register x (BKP_DRx) (x = 1 ..42) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
6.4.2 RTC clock calibration register (BKP_RTCCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
6.4.3 Backup control register (BKP_CR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.4.4 Backup control/status register (BKP_CSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.4.5 BKP register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7 Low-, medium-, high- and XL-density reset and clock
control (RCC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7.1 Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7.1.1 System reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7.1.2 Power reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.1.3 Backup domain reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
7.2 Clocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
7.2.1 HSE clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
7.2.2 HSI clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Contents RM0008
4/1134 RM0008 Rev 20
7.2.3 PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
7.2.4 LSE clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
7.2.5 LSI clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
7.2.6 System clock (SYSCLK) selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
7.2.7 Clock security system (CSS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
7.2.8 RTC clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
7.2.9 Watchdog clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
7.2.10 Clock-out capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
7.3 RCC registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
7.3.1 Clock control register (RCC_CR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
7.3.2 Clock configuration register (RCC_CFGR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.3.3 Clock interrupt register (RCC_CIR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.3.4 APB2 peripheral reset register (RCC_APB2RSTR) . . . . . . . . . . . . . . 106
7.3.5 APB1 peripheral reset register (RCC_APB1RSTR) . . . . . . . . . . . . . . 109
7.3.6 AHB peripheral clock enable register (RCC_AHBENR) . . . . . . . . . . . 111
7.3.7 APB2 peripheral clock enable register (RCC_APB2ENR) . . . . . . . . . . 112
7.3.8 APB1 peripheral clock enable register (RCC_APB1ENR) . . . . . . . . . . 115
7.3.9 Backup domain control register (RCC_BDCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
7.3.10 Control/status register (RCC_CSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
7.3.11 RCC register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
8 Connectivity line devices: reset and clock control (RCC) . . . . . . . . . 123
8.1 Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
8.1.1 System reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
8.1.2 Power reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
8.1.3 Backup domain reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
8.2 Clocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
8.2.1 HSE clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
8.2.2 HSI clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
8.2.3 PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
8.2.4 LSE clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
8.2.5 LSI clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
8.2.6 System clock (SYSCLK) selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
8.2.7 Clock security system (CSS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
8.2.8 RTC clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
8.2.9 Watchdog clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
8.2.10 Clock-out capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
RM0008 Rev 20 5/1134
RM0008 Contents
26
8.3 RCC registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
8.3.1 Clock control register (RCC_CR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
8.3.2 Clock configuration register (RCC_CFGR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
8.3.3 Clock interrupt register (RCC_CIR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
8.3.4 APB2 peripheral reset register (RCC_APB2RSTR) . . . . . . . . . . . . . . 141
8.3.5 APB1 peripheral reset register (RCC_APB1RSTR) . . . . . . . . . . . . . . 142
8.3.6 AHB Peripheral Clock enable register (RCC_AHBENR) . . . . . . . . . . . 145
8.3.7 APB2 peripheral clock enable register (RCC_APB2ENR) . . . . . . . . . . 146
8.3.8 APB1 peripheral clock enable register (RCC_APB1ENR) . . . . . . . . . . 148
8.3.9 Backup domain control register (RCC_BDCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
8.3.10 Control/status register (RCC_CSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
8.3.11 AHB peripheral clock reset register (RCC_AHBRSTR) . . . . . . . . . . . . 153
8.3.12 Clock configuration register2 (RCC_CFGR2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
8.3.13 RCC register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
9 General-purpose and alternate-function I/Os
(GPIOs and AFIOs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
9.1 GPIO functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
9.1.1 General-purpose I/O (GPIO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
9.1.2 Atomic bit set or reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
9.1.3 External interrupt/wakeup lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.1.4 Alternate functions (AF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.1.5 Software remapping of I/O alternate functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.1.6 GPIO locking mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.1.7 Input configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
9.1.8 Output configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
9.1.9 Alternate function configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
9.1.10 Analog configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
9.1.11 GPIO configurations for device peripherals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
9.2 GPIO registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
9.2.1 Port configuration register low (GPIOx_CRL) (x=A..G) . . . . . . . . . . . . 171
9.2.2 Port configuration register high (GPIOx_CRH) (x=A..G) . . . . . . . . . . . 172
9.2.3 Port input data register (GPIOx_IDR) (x=A..G) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
9.2.4 Port output data register (GPIOx_ODR) (x=A..G) . . . . . . . . . . . . . . . . 173
9.2.5 Port bit set/reset register (GPIOx_BSRR) (x=A..G) . . . . . . . . . . . . . . . 173
9.2.6 Port bit reset register (GPIOx_BRR) (x=A..G) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
9.2.7 Port configuration lock register (GPIOx_LCKR) (x=A..G) . . . . . . . . . . 174
