STM32單片機原理及應(yīng)用.ppt

,一、課程結(jié)構(gòu)及特點,介紹及實踐當(dāng)前微機應(yīng)用的熱點內(nèi)容： 單片機技術(shù)及典型應(yīng)用 EDA技術(shù)與可編程邏輯器件 (CPLD/FPGA,VHDL) 嵌入式系統(tǒng)(ARM,RTOS) 其特點：沒有深奧的理論，只有新觀念和新方法。實踐性較強，軟硬件結(jié)合。,通過課程及實驗需要掌握： 1、單片機(以STM32為例）的典型技術(shù)及應(yīng)用。 2、 EDA新技術(shù)（Quartus | 使用、在FPGA/CPLD上構(gòu)建時序邏輯和建立Nios系統(tǒng)）。 3、嵌入式基礎(chǔ)及應(yīng)用(WinCE、uc Linux) 為研究課題奠定一定的基礎(chǔ)。,二、課程目的,形式：講授+綜合實驗（每2人一組，各實驗內(nèi)容討論確定）。 時間安排： 講授：1012次課（含各部分軟硬件環(huán)境及方法介紹） ，綜合實驗810次課（各實驗24次，不足時可利用業(yè)余時間）。 考核：綜合實驗（4個） 50%、報告（4部分） 50% 綜合實驗要求： 根據(jù)綜合實驗裝置提供的硬件環(huán)境，結(jié)合自己的研究方向，查找資料，選擇一、二單元內(nèi)容設(shè)計實驗，應(yīng)用各部分新技術(shù)和手段實現(xiàn)。 具體要求： 1、方案說明文檔（項目的目的、意義、原理、功能等）。 (背景:工藝流程,技術(shù)發(fā)展情況論述.) (方案:系統(tǒng)框圖,功能描述.) 2、電路原理圖及所選器件主要參數(shù) 3、軟件流程圖及部分程序清單。,三、課程形式及考核辦法,參考書目,1、微機控制新技術(shù) 姚燕南 西交大 2、STM32F10x參考手冊_cn.pdf 電子版 3、 FPGA設(shè)計及應(yīng)用 諸振勇 西電大 4、 CPLD技術(shù)及其應(yīng)用 宋萬杰 西電大 5、基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計 任愛鋒等 西電大 6、 DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 朱銘鋯 電子 7、電動機的DSP控制 王曉明 北航 8、 TMS320LF240xDSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用 劉和平 北航 9、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實例開發(fā) 王田苗 清華 10、基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用 吳明暉 郵電 11、SOPC技術(shù)實用教程 潘松等 清華 / 博客 /mcu /mcu /down-class.asp,STM32單片機原理及應(yīng)用,第一部分,需要掌握,掌握單片機的一般設(shè)計方法。 目前典型接口電路原理及應(yīng)用。 開發(fā)環(huán)境Keil 及編程工具的使用。 能夠設(shè)計建立基于單片機的系統(tǒng)。 設(shè)計完成一個基于STM32單片機的應(yīng)用系統(tǒng)。完成:系統(tǒng)描述,軟硬件設(shè)計,調(diào)試結(jié)果并寫出報告。,了解- 背景:工藝流程,技術(shù)發(fā)展情況論述. 掌握-原理論述、同類方案比較。 設(shè)計- 方案:系統(tǒng)框圖,功能描述. 實現(xiàn)-軟件流程、功能實現(xiàn)。,實際工程應(yīng)用的一般步驟,實際工程應(yīng)用的一般步驟,一、STM32微控制器系列_cn.pdf,STM32的主要優(yōu)點 使用ARM最新的、先進架構(gòu)的Cortex-M3內(nèi)核 優(yōu)異的實時性能 杰出的功耗控制 出眾及創(chuàng)新的外設(shè) 最大程度的集成整合 易于開發(fā)，可使產(chǎn)品 快速進入市場,設(shè)計模式,基礎(chǔ)型：做好需要專業(yè)的軟硬件知識 智能型：在搭建的程序框架下設(shè)計 高級型：在操作系統(tǒng)管理下，專注應(yīng)用。 介紹特色、擴展內(nèi)容，比較學(xué)習(xí)。需要大家課下認真消化資料，掌握基礎(chǔ)內(nèi)容。STM32F10x參考手冊_cn.pdf,二、硬件特色接口,I/O 低功耗模式、定時器/計數(shù)器、輸入捕獲 PWM(脈寬調(diào)變（Pulse-Width Modulation ) A/D DMA(直接存儲器存?。╠irect memory access）) 、RTC USART、SPI(單個程序啟動（Single Program Initiation） ) BOOT(計算機】 引導(dǎo)；自引；自展；啟動 引導(dǎo)程序,自展程序 (=bootstrap),通用輸入輸出（General Purpose Input/Output）,通用同步異步收發(fā)機（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）,舉例：初始化I/O口,void GPIO_Configuration(void) /* 在GPIO_Configuration中配置PD.1，2為輸出模式*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOD, #define GPIO_Pin_1 (u16)0x0002) /* Pin 1 selected */ #define GPIO_Pin_2 (u16)0x0004) /* Pin 2 selected */ GPIO_Mode_Out_PP=0x10/置模式寄存器某位 GPIO_Mode_IPU=0x48,使用：,#define LED1_ON (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_1,Bit_SET) #define LED1_OFF (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_1,Bit_RESET) #define LED2_ON (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_2,Bit_SET) #define LED2_OFF (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_2,Bit_RESET) F= GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_8); J= GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_9);,PWM技術(shù),PWM（Pulse Width Modulation）控制脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。 PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。,PWM相關(guān)概念,占空比：就是輸出的PWM中，高電平保持的時間 與 該PWM的時鐘周期的時間 之比。如，一個PWM的頻率是1000Hz，那么它的時鐘周期就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時間是200us，那么低電平的時間肯定是800us，占空比就是200：1000，也就是說PWM的占空比就是1：5。,PWM相關(guān)概念,分辨率：也就是占空比最小能達到多少，如8位的PWM，理論的分辨率就是1：255(單斜率)， 16位的的PWM理論就是1：65535(單斜率)。如16位的PWM，它的分辨率達到了1：65535，要達到這個分辨率，T/C就必須從0計數(shù)到65535才能達到，如果計數(shù)從0計到80之后又從0開始計到80.，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是說PWM的輸出頻率高了。,PWM相關(guān)概念,雙斜率 / 單斜率： 假設(shè)一個PWM從0計數(shù)到80，之后又從0計數(shù)到80. 這個就是單斜率。 假設(shè)一個PWM從0計數(shù)到80，之后是從80計數(shù)到0. 這個就是雙斜率。 可見，雙斜率的計數(shù)時間多了一倍，所以輸出的PWM頻率就慢了一半，但是分辨率卻是1：(80+80) 1：160，就是提高了一倍。,PWM相關(guān)概念,假設(shè)PWM是單斜率，設(shè)定最高計數(shù)是80，我們再設(shè)定一個比較值是10，那么T/C從0計數(shù)到10時(這時計數(shù)器還是一直往上計數(shù)，直到計數(shù)到設(shè)定值80)，單片機就會根據(jù)你的設(shè)定，控制某個IO口在這個時候是輸出1還是輸出0還是端口取反，這樣，就是PWM的最基本的原理了。 根據(jù)控制器件特性的需要，研究了各種形式的PWM(SPWM,SVPWM等),三、集成開發(fā)環(huán)境,/down-class.asp,RealView MDK開發(fā)套件源自德國Keil公司，被全球超過10萬的嵌入式開發(fā)工程師驗證和使用，是ARM公司目前最新推出的針對各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具。RealView MDK集成了業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的技術(shù)，融合了中國多數(shù)軟件開發(fā)工程師所需的特點和功能。包括Vision3集成開發(fā)環(huán)境與 RealView編譯器，支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器，自動配置啟動代碼，集成Flash燒寫模塊，強大的Simulation設(shè)備模擬，性能分析等功能，與ARM之前的工具包ADS等相比，RealView編譯器的最新版本可將性能改善超過20。,特色,菜鳥的阿拉伯飛毯 啟動代碼生成向?qū)?，自動引?dǎo)，一日千里 啟動代碼和系統(tǒng)硬件結(jié)合緊密，必須用匯編語言編寫，因而成為許多工程師難以跨越的門檻。RealView MDK開發(fā)工具可以幫您自動生成完善的啟動代碼，并提供圖形化的窗口，隨您輕松修改。無論對于初學(xué)者還是有經(jīng)驗的開發(fā)工程師，都能大大節(jié)省時間，提高開發(fā)效率。,特色,高手的無劍勝有劍 軟件模擬器，完全脫離硬件的軟件開發(fā)過程RealView MDK的設(shè)備模擬器可以仿真整個目標(biāo)硬件，包括快速指令集仿真、外部信號和I/O仿真、中斷過程仿真、片內(nèi)所有外圍設(shè)備仿真等。開發(fā)工程師在無硬件的情況下即可開始軟件開發(fā)和調(diào)試，使軟硬件開發(fā)同步進行，大大縮短開發(fā)周期。而一般的ARM開發(fā)工具僅提供指令集模擬器，只能支持ARM內(nèi)核模擬調(diào)試。,專家的哈雷望遠鏡 性能分析器，看得更遠、看得更細、看得更清 RealView MDK的性能分析器好比哈雷望遠鏡，讓您看得更遠和更準(zhǔn)，它輔助您查看代碼覆蓋情況，程序運行時間，函數(shù)調(diào)用次數(shù)等高端控制功能，指導(dǎo)您輕松的進行代碼優(yōu)化，成為嵌入式開發(fā)高手。通常這些功能只有價值數(shù)千美元的昂貴的Trace工具才能提供。,特色,未來戰(zhàn)士的激光劍 Cortex-M3支持RealView MDK支持的Cortex-M3核是ARM公司最新推出的針對微控制器應(yīng)用的內(nèi)核，它提供業(yè)界領(lǐng)先的高性能和低成本的解決方案，未來幾年將成為MCU應(yīng)用的熱點和主流。目前國內(nèi)只有ARM公司的MDK和RVDS開發(fā)工具可以支持CortexM3芯片的應(yīng)用開發(fā)。,特色,特色,業(yè)界最優(yōu)秀的編譯器 RealView 編譯器，代碼更小，性能更高RealView MDK的RealView編譯器與ADS 1.2比較： 代碼密度：比ADS 1.2編譯的代碼尺寸小10%； 代碼性能：比ADS 1.2編譯的代碼性能高20%。,特色,配備ULINK2仿真器+ Flash編程模塊，輕松實現(xiàn)Flash燒寫 RealView MDK無需尋求第三方編程軟件與硬件支持，通過配套的ULINK2仿真器與Flash編程工具，輕松實現(xiàn)CPU片內(nèi)FLASH、外擴FLASH燒寫，并支持用戶自行添加FLASH編程算法；而且能支持FLASH整片刪除、扇區(qū)刪除、編程前自動刪除以及編程后自動校驗等功能，輕松方便。,特色,絕對的高性價比-國際品質(zhì)，本土價格：RealView MDK中國版保留了RealView MDK國際版的所有卓越性能，而產(chǎn)品價格也是針對國內(nèi)大多數(shù)用戶預(yù)算而專門定制的，力求給國內(nèi)開發(fā)工程師提供最高性價比的開發(fā)工具解決方案。 更貼身的服務(wù)-專業(yè)的本地化的技術(shù)支持和服務(wù)RealView MDK中國版用戶將享受到專業(yè)的本地化的技術(shù)支持和服務(wù)，包括電話、Email、論壇、中文技術(shù)文檔等，這將有助于國內(nèi)工程師們開發(fā)出更有競爭力的產(chǎn)品。,Vision3 IDE,Vision IDE在全球擁有龐大的用戶群，超過10萬開發(fā)工程師在使用Keil開發(fā)工具。國內(nèi)大多數(shù)單片機工程師都接觸和使用過Vision開發(fā)環(huán)境，RealView MDK可以幫助國內(nèi)8位、16位MCU開發(fā)工程師平滑過度到32位ARM的應(yīng)用開發(fā)。Vision IDE簡單易用，能讓您立馬上手。,安裝Vision3 IDE,運行 解密： 1.1、拷貝BIN文件夾到keil的安裝目錄下（例如c:KeilARM）； 1.2、將windows文件夾拷貝到系統(tǒng)安裝目錄(例如c: 此步其實是安裝ULINK1的驅(qū)動)； 1.3、打開KEIL,選擇File菜單下的License Management，拷貝CID； 1.4、用Keil_lic_v3.2生成License并添加到KEIL里,最好別用Keil_lic_v3.4， 1.5、請注意區(qū)分內(nèi)核（在DEBUG介面設(shè)置）ULINK Cortex Debugger用于Cortex核；ULINK ARM Debugger是用于ARM7/9的調(diào)試；,驅(qū)動Jlink 插上Jlink,建立工程 1.選擇器件 2.配置路徑 3.編制（加載）頭文件,四、編程要點,使用Vision3 IDE,新建工程，設(shè)備庫中選擇目標(biāo)芯片。,使用Vision3 IDE,配置編譯環(huán)境。,使用Vision3 IDE,配置啟動代碼：根據(jù)目標(biāo)板資源修改相關(guān)內(nèi)容（如CPU/PLL、總線系統(tǒng)等），達到匹配。,使用Vision3 IDE,配置硬件選項，單擊,使用Vision3 IDE,創(chuàng)建源文件及文件組 加入工程,編譯鏈接工程 調(diào)試程序 建立HEX文件 下載HEX文件,編程,初始化 1.選擇I/O端口：方向、上拉。 2.外設(shè)配置：定時器、A/D、PWM等。 3.啟動方式、中斷等。 4.初始化變量、端口等。,配置系統(tǒng)不同的時鐘源 配置中斷系統(tǒng) 1.嘀嗒(SysTick)校準(zhǔn)時鐘，