STM32学习笔记小结.doc

STM32学习笔记STM32学习笔记目录STM32学习笔记1一、入门2目标-实战项目2STM32学习方法3ARM简介4二、外设功能模块5GPIO原理与工作模式5串行通信6硬件下载与调试6Cortex-M3复用功能（AF）和重映射功能6Systick的使用7通用定时器7SPI与数码管7I2C通信8NVIC中断8PWM基础9RCC内部结构与原理9ADC模数转换10内部温度传感器10窗口看门狗10USB应用11三、问题11在线调试12一、入门STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核，主要包括STM32F101“基本型”系列、STM32F103“增强型”系列、STM32F105、STM32F107“互联型”系列。STM32微控制器满足嵌入式开发低功耗和高性能的要求，并且拥有简单易上手的固件函数库，避免了传统ARM单片机开发操作寄存器的模式，所以十分受欢迎，应用广泛。作者只学过一些51单片机的基础，就直接上手STM32，边学边用。该篇笔记也是随意的记录一下，要想系统的学习一下，个人认为资料手册(data sheet)、参考手册(Reference Manual)和用户手册(固件函数库)三个文档再有开发板实际操作，完全足够。熟练掌握以上内容，触类旁通，成为STM32开发的高手指日可待。目标-实战项目 STM32学习方法开发环境(MDK/IAR)寄存器or固件库软件仿真&开发板硬件学习难度建立不受库版本限制的工程项目:1. 准备好文件 （Startup Code、Lib、User）2. 建立工程 不添加Startup Code3. 工程管理 添加需要的库文件、自定义文件4. 编译链接ARM简介ARM7衍生出全新的Cortex架构，三管齐下：Cortex-A：高性能应用处理器。（越来越接近电脑）Cortex-R：专门针对实时、深度嵌入式的解决方案。（又快又实时）Cortex-M：专注低成本嵌入式微控制器。（好用又便宜）Cortex-M中低端的芯片Cortex-M0:针对FPGA应用 Cortex-M1:替代低成本MCU Cortex-M3:占领高性能MCU市场Cortex-M3特点:高性能(哈佛结构+分支预测)、高集成度（单芯片）、高代码密度（Thumb2指令集）、内嵌NVIC中断（响应速度快）、低成本（最便宜的不到1美元）。Cortex-M3处理器产品：STM32系列（瑞士 意法半导体ST）、Stellaris 系列（美TI）、LPC1000系列（荷兰NXP）、AT91SAM3系列（美Atmel）STM32103VCT6引脚：80*GPIO或（外设）引脚复用 20*(电源相关、复位、晶振)ATmega128是Atmel公司的8位系列单片机的最高配置的一款单片机。ARM流水线 指令处理：二、外设功能模块STM32库函数库是架设在寄存器与用户驱动层之间的代码，向下处理与寄存器直接相关的配置，向上为用户提供配置寄存器的接口。灵活使用、驾轻就熟。GPIO原理与工作模式1. 设置GPIO引脚的工作模式2. 引脚位运算: 寄存器BSRR/BRR 位绑定：位n 映射到 内存地址a if a=0x01 低地址为1 则n =1 运算高效（替代读-修改-写）可绑定区域 SRAM 0x2000 0000 0x200f ffff 1M空间位绑定公式： AliasAddr = 0x2200 0000 +(A-0x2000 0000)*8 +n)*4 n=(0 31) =0x2200 0000 +(A 0x2000 0000)*32 + 4*n 片上外设 0x4000 0000 0x400f ffff 1M位绑定公式： AliasAddr = 0x4200 0000 +(A-0x4000 0000)*8 +n)*4 =0x4200 0000 +(A 0x4000 0000)*32 + 4*n 位绑定操作：位绑定公式：位绑定编程：#define BitBand(Addr,BitNum) *(volatile unsigned long *)(Addr&0xF0000000)+0x2000000+(Addr&0xfffff)5)+(BitNum12Printf(“%x” , ID_numi);Cortex-M3复用功能（AF）和重映射功能复用功能配置（AFIO_MAPR 复用重映射和调试I/O配置寄存器）GPIO_PinRemapConfig（选择重映射的管脚 ， 重映射的新状态）重映射优点：1、改善硬件设计 2、额外增加资源UART-Printf重新定向Int fputc(int ch , FILE *f)/ch送到串口USART_SendData(USART1 , ch);/等待发送完毕While(USART_GetFlagStatus( USART1 , USART_FLAG_TC) = RESET );/返回chReturn（ch）;Systick的使用1、 延时 2、心跳 传统的延时（空等待）for( i=0; im; i+) ;浪费CPU资源、M值不精确。STM32执行一条指令只需几十ns。Systick最高为HCLK/8。内部是24位递减计数器即16M计数，Systick最高频率9M，即最慢产生16M/9M = 约1.8s中断。SysTick_CounterCmd( )使能SysTick计数器。 SysTick_ITConfig( ) 使能SysTick中断。SysTick_CLKSourceConfig( )时钟源设置。 SysTick_SetReload( ) 设置重装载值。通用定时器1、 TIM1和TIM8是能产生3对PWM互补输出的高级定时器，常用于电机的驱动，时钟由APB2产生。2、 其他6个为普通定时器，时钟由APB1产生。Timer作用：1、定时功能 2、计数功能 3、输入捕获 4、匹配输出 5、PWM脉冲波原理5部分：1、时钟源 2、时基部分 3、输入 4、输出 5、寄存器部分定时器配置1、开启时钟RCC_APB1PeriphClockCmd( )。2、利用TIM_DeInit( )函数将Timer设置成默认缺省值。3、TIM_InternalClockConfig( )选择TIMx来设置内部时钟源。4、TIM_Prescaler()设置预分频系数。5、TIM_ClockDivision()来设置时钟分割。6、TIM_CounterMode()来设置计数器模式。7、TIM_Period() 来设置自动装入的值。8、TIM_ARPPreloadConfig() 来设置是否使用预装载缓冲器。9、TIM_ITConfig() 来开启TIMx的中断。SPI与数码管74HC595芯片：串转并当SCLR为低电平时，输出端Q清零。当SCLR为1，SCK出现上升沿时，内部寄存器移位并接受SER端发出来的数据。当RCK出现上升沿时，74HC595内部寄存器的数据输出到QAQH端。SPI串行接口SPI是Motorola公司提出的一种同步串行外围接口。在低速、低功耗、需保存少量参数的智能化传感系统中得到了广泛应用。主要信号：1、MOSI 2、MISO 3、SCK串行时钟 4、SS从机选择信号，低电平有效。SPI主模式通信设置步骤：1、 通过SPI_CR1寄存器的BR2:0位定义串行时钟波特率。2、 选择CPOL和CPHA位，定义数据传输和串行时钟的相位关系。3、 设置DFF位来定义8位或16位数据帧格式。4、 配置SPI_CR1寄存器的的LSBFIRST位定义帧格式。5、 如果NSS引脚需要工作在输入模式，硬件模式中在整个数据帧传输期间应把NSS引脚连接到高电平；在软件模式中，需设置SPI_CR1寄存器的SSM和SSI位，如果NSS引脚工作在输出模式，则只需设置SSOE位。6、 必须设置MSTR和SPE位（只当NSS连接到高电平，这些位才能保持置位）。在这个配置中，MOSI引脚是数据输出，MISO引脚是数据输入。 I2C通信I2C bus是Philips公司推出的一种基于两线的芯片间串行传输总线。采用了器件地址的硬件设置方法，通过软件寻址完全避免了器件的片选线寻址方法，从而使硬件具有了最简单而灵活的拓展方法。特点：1、二线传输 2、无中心主机 3、软件寻址 4、应答式数据传输过程 5、节点可带电接入或撤出*在I2C总线上只需串行数据SDA线和串行时钟SCL线两条线。I2C配置1、 开启端口、模块（IIC）时钟2、 相应引脚初始化（开漏输出）/*重映射配置3、 I2C配置 I2C_Init（）4、 发送过程1） 发送起始信号，while等待起始信号发送事件并清除。2） 发送器件地址，while等待发送结束3） 发送器件内部写入地址，while等待移位寄存器空4） 发送数据，while等待发送缓冲区空5） 发送停止信号EEPROM使用CAT24WC16芯片是CATALYST(美凯特里斯)公司(已被安森美半导体ONSEMI)收购，生产的串行电可檫除的可编程存储器。NVIC中断CM3中断优先级:抢占式优先级（主）和响应优先级（从）。STM32中断编程的规定动作：1、 时钟配置2、 GPIO配置3、 EXTI配置（中断源选择、清除中断标志、触发模式等）4、 NVIC配置（）5、 中断服务子程序PWM基础1、PWM即Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制。是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。等效的实现是基于采样定理中一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉宽加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量即窄脉冲的面积，效果相同指的是该环节输出响应波形基本相同。2、STM32除了TIM6和7都可以产生PWM，其中高级定时器TIM1和8可同时产生多达7路的PWM输出。其他通用定时器也可产生多达4路PWM输出。RCC内部结构与原理时钟是STM32的脉搏，是驱动源。外设的使用，打开和关闭对应的时钟，节能降低功耗。设置时钟流程：1、 RCC_DeInit（）默认值2、 打开外部高速时钟晶振HSE。RCC_HSEConfig( )3、 等待HSE工作。 RCC_WaitForHSEStartUp（）4、 设置AHB时钟。RCC_HCLKConfig( )5、 设置高速APB时钟。RCC_PCLK2Config( )6、 设置低速APB时钟。RCC_PCLK1Config( )7、 设置PLL 。RCC_PLLConfig( )8、 打开PLL。 RCC_PLLCmd(ENABLE )9、 等待PLL工作。 While( RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) = RESET )10、 设置系统时钟。RCC_SYSCLKConfig（）11、 判断是否PLL是系统时钟。While（Get_SYSCLKSource（） != 0x08）12、 打开要使用的外设时钟。RCC_APB2PeriphClockCmd( )/ RCC_APB1PeriphClockCmd( )RTC结构和特点1. RTC结构包含两个部分。1) APB1接口部分（控制寄存器）2) 有可编程计数器组成，分两个模块。预分频模块和32位计数器模块，前者产生秒信号和秒中断，后者产生闹钟中断。2. RTC特点1) 可编程的预分频系数:最大分频系数为220。2) 32为可编程计数器，用于较长时间段的测量。3) 2个单独时钟，用于APB1接口的PCLK时钟和RTC时钟。（RTC时钟小于PCLK四分之一以上）4) 两种独立的复位类型：APB1接口由系统复位，RTC只能由后备域复位。5) 3个专门的可屏蔽中断：闹钟中断，秒中断，溢出中断。RTC配置过程：1. 查询RTOFF位，直到该位置“1”。2. 置CNF位为“1”，进入配置模式。3. 对一个或多个RTC寄存器进行写操作。4. 清除CNF位，退出配置模式。5. 查询RTOFF位，直到RTOFF位变为“1”以确认写操作完成。（仅当CNF标志位被清除时，写模式才能进行，这个过程至少需要3个RTCLK周期）RTC使用1 打开APB1总线上的PWR、BKP时钟。2 使能RTC和后备寄存器访问。3 复位备份寄存器设置4 打开RTC时钟（外部或系统）5 打开RTC寄存器同步（APB1）6 RTC使能秒中断，闹钟中断，分频值32767k。(RTC_WaitForLastTask( ) )7 设置当前时钟值。ADC模数转换STM32拥有13个ADC，可以单独使用，也可以使用双重模式（提高采样率）。STM32的ADC是12位的逐次逼近型的模数转换器。有18个通道，可以测量16个外部2个内部信号源，各通道A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。模拟看门狗允许应用程序检测输入的电压是否超出用户定义的阈值。最大转换速率1Mhz，转换时间为1us（在ADCCLK=14Mhz，采样周期为1.5个ADC时钟下得到）若ADC的时钟超过14Mhz，则采样准确率下降。内部温度传感器1、与ADCx_IN16相连。2、-40125度测量范围，精度为1.5度。采样时间大于2.2us。3、配置ADC_CR2寄存器TSVREFE位，唤醒关电模式下的温度传感器。4、设置ADCON位启动ADC（或外部触发）。5、读ADC数据寄存器的V SENSE结果。6、利用公式算出温度：T = （V25 Vsence）/Avg_Slope + 25）窗口看门狗Twwdg = Tpclk1 * 4096 * 2 (WDGTB)*( T5:0 + 1) ; ms在0x40设置窗口值之间喂狗，否则过早或过晚都会引起复位。用于时间要求严格的特殊应用。低功耗模式与唤醒三种低功耗模式：1）睡眠模式 2）停止模式 3）待机模式 4）*正常运行下降低功耗在产品是电池供电时，适合配置低功耗模式。并根据最低电源消耗，最快启动时间和可用唤醒源来选择最佳的低功耗模式。USB应用Universal Serial Bus通用串行总线，包括USB1.0/1.1，USB2.0，USB OTG。USB1.1协议：1、 信号层：NRZI反向不归零编码方式2、 协议层：数据包6部分同步字段、包标示符、地址字段、数据字段、检验字段、包结束。3、 数据传输层4种方式：控制传输，同步传输，中断传输，大容量数据传输。USB设备协议当一个USB设备插入后的活动:供电复位获取设备描述符复位(可选)分配地址获取设备描述符获取配置描述符获取字符描述符(可选)配置STM32实现USB设备的操作:1、 根据应用选择合适的USB类实现。2、 根据所选择的USB类协议，完成各个描述符。3、 根据描述符初始化端点数目，分配各端点所需使用的Packet Buffer。4、 初始化所使用的端点，配置端点的传输类型、方向、Packet Buffer地址和初始状态。5、 在需要接收或发送数据的时候，使能端点。6、 在该端点的中断回调函数中，处理数据，如果需要则使能下一次传输。STM32的USB库函数：Stm32f10x_it.c :包含USB中断服务程序，由于USB中断有很多情况，这里的中断服务程序只是调用usb_Istr.c文件中的USB