STM32單片機原理及應用教案課件

1、IMUST B&E LAB ?一、課程結構及特點介紹及實踐當前微機應用的熱點內容：單片機技術及典型應用EDA技術與可編程邏輯器件(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，軟硬件結合。IMUST B&E LAB ?通過課程及實驗需要掌握：1、單片機(以STM32為例）的典型技術及應用。2、EDA新技術（Quartus | 使用、在FPGA/CPLD上構建時序邏輯和建立Nios系統(tǒng)）。3、嵌入式基礎及應用(WinCE、uc Linux)為研究課題奠定一定的基礎。二、課程目的?形式：講授+綜合實驗（每2人一組，各實驗內容討論

2、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，結合自己的研究方向，查找資料，選擇一、二單元內容設計實驗，應用各部分新技術和手段實現(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。IMUST B&E LAB ?三、課程形式及考核辦法參考書目?1、微機控制新技術姚燕南西交大

3、?2、STM32F10 x參考手冊_cn.pdf 電子版?3、FPGA設計及應用諸振勇西電大?4、CPLD技術及其應用宋萬杰西電大?5、基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設計任愛鋒等西電大?6、DSP應用系統(tǒng)設計朱銘鋯電子?7、電動機的DSP控制王曉明北航?8、TMS320LF240 xDSP結構、原理及應用劉和平北航?9、嵌入式系統(tǒng)設計與實例開發(fā)王田苗清華?10、基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用吳明暉郵電?11、SOPC技術實用教程潘松等清華?/博客?/mcu?/mcu?/down-class.aspIMUST B&E LAB ?STM32單片機原理及應用第一部分需要掌握?掌握單片機的一般設計方法。?

4、目前典型接口電路原理及應用。?開發(fā)環(huán)境Keil 及編程工具的使用。?能夠設計建立基于單片機的系統(tǒng)。?設計完成一個基于STM32單片機的應用系統(tǒng)。完成:系統(tǒng)描述,軟硬件設計,調試結果并寫出報告。?了解-背景:工藝流程,技術發(fā)展情況論述.?掌握-原理論述、同類方案比較。?設計-方案:系統(tǒng)框圖,功能描述.?實現(xiàn)-軟件流程、功能實現(xiàn)。實際工程應用的一般步驟實際工程應用的一般步驟一、STM32微控制器系列_cn.pdf?STM32的主要優(yōu)點?使用ARM最新的、先進架構的Cortex-M3內核?優(yōu)異的實時性能?杰出的功耗控制?出眾及創(chuàng)新的外設?最大程度的集成整合?易于開發(fā)，可使產品?快速進入市場設計模式?

5、基礎型：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計?高級型：在操作系統(tǒng)管理下，專注應用。?介紹特色、擴展內容，比較學習。需要大家課下認真消化資料，掌握基礎內容。STM32F10 x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；自引；自展；啟動?引導程序,自展程序(=bootst

6、rap)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_InitStruc

7、ture.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;?GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);?/按鍵?和?使用的GPIOB 的Pin8 Pin9 端口?GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 |GPIO_Pin_9;?/ GPIO口的速度作為按鍵10MHz 對于一般的用途足以GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;?/按鍵端口設置為上拉輸入?GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;?GPIO_Ini

8、t(GPIOB, &GPIO_InitStructure);?#define GPIO_Pin_1 (u16)0 x0002) /* Pin 1 selected */?#define GPIO_Pin_2 (u16)0 x0004) /* Pin 2 selected */?GPIO_Mode_Out_PP=0 x10/置模式寄存器某位?GPIO_Mode_IPU=0 x48使用：?#define LED1_ON (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_1,Bit_SET)?#define LED1_OFF (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_1,

9、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?PWM（Pulse Width Modulation）控制脈沖寬度調制技術，通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。?P

10、WM控制技術在逆變電路中應用最廣，應用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術正是有賴于在逆變電路中的應用，才確定了它在電力電子技術中的重要地位。PWM相關概念?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

11、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相關概念?雙斜率/ 單斜率：假設一個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相關概念?假設PWM是單斜率，設定最高計數(shù)是80，我們再

12、設定一個比較值是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)到設定值80)，單片機就會根據(jù)你的設定，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)內最領先的技術，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V

13、ision3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導，自動引導，一日千里啟動代碼和系統(tǒng)硬件結合緊密，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。無論對于初學者還是有經驗的開發(fā)工程師，都能大大節(jié)省時間，提高開發(fā)效率。特

14、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的設備模擬器可以仿真整個目標硬件，包括快速指令集仿真、外部信號和I/O仿真、中斷過程仿真、片內所有外圍設備仿真等。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內核模擬調試。?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，它輔助您查看代碼覆蓋情況，程序運行時間，函數(shù)調用次數(shù)等高端控制功能，指導您輕松的進行代碼優(yōu)化，成為嵌入式開發(fā)高手。

15、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用的內核，它提供業(yè)界領先的高性能和低成本的解決方案，未來幾年將成為MCU應用的熱點和主流。目前國內只有ARM公司的MDK和RVDS開發(fā)工具可以支持CortexM3芯片的應用開發(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ADS1.2編譯的代碼性

16、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，本土價格：RealView MDK中國版保留了RealView MDK國際版的所有卓越性能，而產品價格也是針對國內大多數(shù)用戶預算而專門定制的，力求給國內開發(fā)工程師提供最高性價比的開發(fā)工具解決方案

17、。?更貼身的服務-專業(yè)的本地化的技術支持和服務RealView MDK中國版用戶將享受到專業(yè)的本地化的技術支持和服務，包括電話、Email、論壇、中文技術文檔等，這將有助于國內工程師們開發(fā)出更有競爭力的產品。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8位、16位MCU開發(fā)工程師平滑過度到32位ARM的應用開發(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

18、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)分內核（在DEBUG介面設置）ULINK Cortex Debugger用于Cortex核；ULINK ARM Debugger是用于ARM7/9的調試；?驅動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，設備庫中選擇目標芯片。使用Vision3 IDE?配置編譯環(huán)境。使用Vision3 IDE?配置啟動代碼：根據(jù)目標板資源修改相關內容（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