STM32单片机原理及应用

IMUSTB&ELAB©一、课程结构及特点介绍及实践当前微机应用的热点内容：★单片机技术及典型应用★EDA技术与可编程逻辑器件(CPLD/FPGA,VHDL)★嵌入式系统(ARM,RTOS)其特点：没有深奥的理论，只有新观念和新方法。实践性较强，软硬件结合。IMUSTB&ELAB©通过课程及实验需要掌握：1、单片机(以STM32为例）的典型技术及应用。2、EDA新技术（Quartus||使用、在FPGA/CPLD上构建时序逻辑和建立Nios系统）。3、嵌入式基础及应用(WinCE、ucLinux)为研究课题奠定一定的基础。二、课程目的形式：讲授+综合实验（每2人一组，各实验内容讨论确定）。时间安排：讲授：10~12次课（含各部分软硬件环境及方法介绍），综合实验8~10次课（各实验2~4次，不足时可利用业余时间）。考核：综合实验（4个）50%、报告（4部分）50%综合实验要求：根据综合实验装置提供的硬件环境，结合自己的研究方向，查找资料，选择一、二单元内容设计实验，应用各部分新技术和手段实现。具体要求：1、方案说明文档（项目的目的、意义、原理、功能等）。(背景:工艺流程,技术发展情况论述.)(方案:系统框图,功能描述.)2、电路原理图及所选器件主要参数3、软件流程图及部分程序清单。IMUSTB&ELAB©三、课程形式及考核办法参考书目1、微机控制新技术姚燕南西交大2、STM32F10x参考手册_cn.pdf电子版3、FPGA设计及应用诸振勇西电大4、CPLD技术及其应用宋万杰西电大5、基于FPGA的嵌入式系统设计任爱锋等西电大6、DSP应用系统设计朱铭锆电子7、电动机的DSP控制王晓明北航8、TMS320LF240xDSP结构、原理及应用刘和平北航9、嵌入式系统设计与实例开发王田苗清华10、基于ARM的嵌入式系统开发与应用吴明晖邮电11、SOPC技术实用教程潘松等清华博客©STM32单片机原理及应用第一部分需要掌握掌握单片机的一般设计方法。目前典型接口电路原理及应用。开发环境Keil及编程工具的使用。能够设计建立基于单片机的系统。设计完成一个基于STM32单片机的应用系统。完成:系统描述,软硬件设计,调试结果并写出报告。了解---背景:工艺流程,技术发展情况论述.掌握---原理论述、同类方案比较。设计---方案:系统框图,功能描述.实现---软件流程、功能实现。实际工程应用的一般步骤实际工程应用的一般步骤一、STM32微控制器系列_cn.pdfSTM32的主要优点■使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核■优异的实时性能■杰出的功耗控制■出众及创新的外设■最大程度的集成整合■易于开发，可使产品■快速进入市场设计模式基础型：做好需要专业的软硬件知识智能型：在搭建的程序框架下设计高级型：在操作系统管理下，专注应用。介绍特色、扩展内容，比较学习。需要大家课下认真消化资料，掌握基础内容。STM32F10x参考手册_cn.pdf二、硬件—特色接口I/O低功耗模式、定时器/计数器、输入捕获PWM(脉宽调变（Pulse-WidthModulation)A/DDMA(直接存储器存取（directmemoryaccess）)、RTCUSART、SPI(单个程序启动（SingleProgramInitiation）)BOOT(计算机】引导；自引；自展；启动引导程序,自展程序(=bootstrap))通用输入输出（GeneralPurposeInput/Output）通用同步异步收发机（UniversalSynchronousAsynchronousReceiverTransmitter）举例：初始化I/O口voidGPIO_Configuration(void){/*在GPIO_Configuration中配置PD.1，2为输出模式*/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,&GPIO_InitStructure);//按键F和+使用的GPIOB的Pin8Pin9端口GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;//GPIO口的速度作为按键10MHz对于一般的用途足以GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;//按键端口设置为上拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);}#defineGPIO_Pin_1((u16)0x0002)/*Pin1selected*/#defineGPIO_Pin_2((u16)0x0004)/*Pin2selected*/GPIO_Mode_Out_PP=0x10//置模式寄存器某位GPIO_Mode_IPU=0x48使用：#defineLED1_ON(GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_1,Bit_SET))#defineLED1_OFF(GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_1,Bit_RESET))#defineLED2_ON(GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_2,Bit_SET))#defineLED2_OFF(GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_2,Bit_RESET))F=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_8);J=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_9);PWM技术PWM（PulseWidthModulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。PWM相关概念占空比：就是输出的PWM中，高电平保持的时间与该PWM的时钟周期的时间之比。如，一个PWM的频率是1000Hz，那么它的时钟周期就是1000us，如果高电平出现的时间是200us，那么低电平的时间肯定是800us，占空比就是200：1000，也就是说PWM的占空比就是1：5。PWM相关概念分辨率：也就是占空比最小能达到多少，如8位的PWM，理论的分辨率就是1：255(单斜率)，16位的的PWM理论就是1：65535(单斜率)。如16位的PWM，它的分辨率达到了1：65535，要达到这个分辨率，T/C就必须从0计数到65535才能达到，如果计数从0计到80之后又从0开始计到80.......，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是说PWM的输出频率高了。PWM相关概念双斜率/单斜率：假设一个PWM从0计数到80，之后又从0计数到80.......这个就是单斜率。假设一个PWM从0计数到80，之后是从80计数到0.......这个就是双斜率。可见，双斜率的计数时间多了一倍，所以输出的PWM频率就慢了一半，但是分辨率却是1：(80+80)＝1：160，就是提高了一倍。PWM相关概念假设PWM是单斜率，设定最高计数是80，我们再设定一个比较值是10，那么T/C从0计数到10时(这时计数器还是一直往上计数，直到计数到设定值80)，单片机就会根据你的设定，控制某个IO口在这个时候是输出1还是输出0还是端口取反，这样，就是PWM的最基本的原理了。根据控制器件特性的需要，研究了各种形式的PWM(SPWM,SVPWM等)三、集成开发环境RealViewMDK开发套件源自德国Keil公司，被全球超过10万的嵌入式开发工程师验证和使用，是ARM公司目前最新推出的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具。RealViewMDK集成了业内最领先的技术，融合了中国多数软件开发工程师所需的特点和功能。包括μVision3集成开发环境与RealView编译器，支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核处理器，自动配置启动代码，集成Flash烧写模块，强大的Simulation设备模拟，性能分析等功能，与ARM之前的工具包ADS等相比，RealView编译器的最新版本可将性能改善超过20％。特色菜鸟的阿拉伯飞毯——启动代码生成向导，自动引导，一日千里启动代码和系统硬件结合紧密，必须用汇编语言编写，因而成为许多工程师难以跨越的门槛。RealViewMDK开发工具可以帮您自动生成完善的启动代码，并提供图形化的窗口，随您轻松修改。无论对于初学者还是有经验的开发工程师，都能大大节省时间，提高开发效率。特色高手的无剑胜有剑——软件模拟器，完全脱离硬件的软件开发过程RealViewMDK的设备模拟器可以仿真整个目标硬件，包括快速指令集仿真、外部信号和I/O仿真、中断过程仿真、片内所有外围设备仿真等。开发工程师在无硬件的情况下即可开始软件开发和调试，使软硬件开发同步进行，大大缩短开发周期。而一般的ARM开发工具仅提供指令集模拟器，只能支持ARM内核模拟调试。专家的哈雷望远镜——性能分析器，看得更远、看得更细、看得更清RealViewMDK的性能分析器好比哈雷望远镜，让您看得更远和更准，它辅助您查看代码覆盖情况，程序运行时间，函数调用次数等高端控制功能，指导您轻松的进行代码优化，成为嵌入式开发高手。通常这些功能只有价值数千美元的昂贵的Trace工具才能提供。特色未来战士的激光剑——Cortex-M3支持RealViewMDK支持的Cortex-M3核是ARM公司最新推出的针对微控制器应用的内核，它提供业界领先的高性能和低成本的解决方案，未来几年将成为MCU应用的热点和主流。目前国内只有ARM公司的MDK和RVDS开发工具可以支持Cortex－M3芯片的应用开发。特色特色业界最优秀的编译器——RealView编译器，代码更小，性能更高RealViewMDK的RealView编译器与ADS1.2比较：代码密度：比ADS1.2编译的代码尺寸小10%；代码性能：比ADS1.2编译的代码性能高20%。特色配备ULINK2仿真器+Flash编程模块，轻松实现Flash烧写RealViewMDK无需寻求第三方编程软件与硬件支持，通过配套的ULINK2仿真器与Flash编程工具，轻松实现CPU片内FLASH、外扩FLASH烧写，并支持用户自行添加FLASH编程算法；而且能支持FLASH整片删除、扇区删除、编程前自动删除以及编程后自动校验等功能，轻松方便。特色绝对的高性价比-国际品质，本土价格：RealViewMDK中国版保留了RealViewMDK国际版的所有卓越性能，而产品价格也是针对国内大多数用户预算而专门定制的，力求给国内开发工程师提供最高性价比的开发工具解决方案。更贴身的服务-专业的本地化的技术支持和服务RealViewMDK中国版用户将享受到专业的本地化的技术支持和服务，包括电话、Email、论坛、中文技术文档等，这将有助于国内工程师们开发出更有竞争力的产品。μVision3ID