ARM Cortex-M3系统设计与实现——STM32基础篇

1、ARM Cortex-M3 系统设计与实现 STM32基础篇 郭书军 cortex_ 目目 录录 第1章 STM32 MCU简介 第2章 通用并行接口GPIO 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 第4章 串行设备接口SPI 第5章 定时器TIM 第6章 模数转换器ADC 第7章 内部集成电路总线接口I2C 第8章 嵌套向量中断控制器NVIC 第9章 直接存储器存取DMA 第10章 实时钟系统设计 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 1.1 STM32 MCU结构 1.2 STM32 M

2、CU存储器映像 1.3 STM32 MCU系统时钟树 1.4 Cortex-M3简介 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 第1章 STM32 MCU简介 1.1 STM32 MCU结构 由控制单元、从属单元 和总线矩阵三大部分组 成，控制单元和从属单 元通过总线矩阵相连接 控制单元包括 Cortex- M3内核和两个DMA控 制器（DMA1和DMA2） 从属单元包括存储器 （Flash和SRAM等）和 设备（连接片外设备的 接口和片内设备） 前页 返

3、回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 1.1 STM32 MCU结构 连接片外设备的接口有 并行接口和串行接口， 并行接口即通用IO接口 GPIO，串行接口有 USART、SPI、I2C、 USB和CAN等 片内设备有定时器TIM、 模数转换器ADC和数模 转换器DAC等 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 1.2

4、STM32 MCU存储器映像 程序存储器、数据存储器和输入输出端口寄存器被组织 在同一个4GB的线性地址空间内 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 地址范围设备名称 0 xE000 0000 - 0 xE00F FFFF (1MB)内核设备（SysTick和NVIC等） 0 x4000 0000 - 0 x5FFF FFFF (512MB)片上设备（GPIO、USART、TIM和 ADC等） 0 x2000 0000 - 0 x3FFF FFFF (512MB)SRAM 0 x00

5、00 0000 - 0 x1FFF FFFF (512MB)FLASH 第1章 STM32 MCU简介 1.3 STM32 MCU系统时钟树 系统时钟树由系统时钟源、 系统时钟和设备时钟等部 分组成 系统时钟源有4个： 高速外部时钟HSE、 低速外部时钟LSE、 高速内部时钟HSI和 低速内部时钟LSI 外部时钟用OSC实现， 内部时钟用RC实现 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 1.3 STM32 MCU系统时钟树 系统时钟SYSCLK可以是 H

6、SE或HSI，也可以是 HSE或HSI通过锁相环倍 频后的锁相环时钟 PLLCLK SYSCLK经AHB预分频器 分频后得到AHB总线时钟 HCLK，HCLK经 APB1/APB2预分频器分频 后得到APB1/APB2总线时 钟PCLK1和PCLK2 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 1.3 STM32 MCU系统时钟树 系统时钟树中的时钟选择、预分频值和外设时钟使能等 都可以通过对复位和时钟控制（RCC）寄存器编程实现 前页 返回 ARM Cor

7、tex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 偏移 地址 名称类型复位值说 明 0 x14RCC_AHBENR读/写0 x0000 0014AHB设备时钟使能寄存器 0 x18RCC_APB2ENR读/写0 x0000 0000APB2设备时钟使能寄存器 0 x1CRCC_APB1ENR读/写0 x0000 0000APB1设备时钟使能寄存器 第1章 STM32 MCU简介 1.3 STM32 MCU系统时钟树 Keil的电源，复位和时钟控制对话框 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统

8、设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 1.3 STM32 MCU系统时钟树 APB2设备时钟使能寄存器（RCC_APB2ENR） 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 位名称类型复位值说 明 0AFIOEN读/写0AFIO时钟使能：0-关闭时钟，1-开启时钟 2GPIOAEN读/写0GPIOA时钟使能：0-关闭时钟，1-开启时钟 3GPIOBEN读/写0GPIOB时钟使能：0-关闭时钟，1-开启时钟 9ADC

9、1EN读/写0ADC1时钟使能：0-关闭时钟，1-开启时钟 11 TIM1EN读/写0TIM1时钟使能：0-关闭时钟，1-开启时钟 12 SPI1EN读/写0SPI1时钟使能：0-关闭时钟，1-开启时钟 14 USART1EN 读/写0USART1时钟使能：0-关闭时钟，1-开启时钟 第1章 STM32 MCU简介 1.3 STM32 MCU系统时钟树 Keil的APB桥对话框 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 1.4 Cortex-M3简介 Co

10、rtex-M3是采用哈佛结构的32位处理器内核，拥有独立 的指令总线和数据总线，两者共享同一个4GB存储空间 Cortex-M3内建一个嵌套向量中断控制器（NVIC：Nested Vectored Interrupt Controller），支持可嵌套中断、向量中 断和动态优先级等 Cortex-M3内部还包含一个系统滴答定时器SysTick 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 1.4 Cortex-M3简介 SysTick的核心是1个24 位递减计

11、数器，使用时 根据需要设置初值，启 动后在系统时钟的作用 下递减，减到0时置计数 标志位并重装初值 系统可以查询计数标志 位，也可以在中断允许 时产生SysTick中断 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 1.4 Cortex-M3简介 SysTick通过4个32位寄存器进行操作 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 地址名称类型复位值说

12、明 0 xE000 E010 CTRL读/写0控制状态寄存器 0 xE000 E014 LOAD读/写-重装值寄存器（24位），计数到0时 重装到VAL 0 xE000 E018 VAL读/写 清除 -当前值寄存器（24位），写清除，同 时清除计数标志 0 xE000 E01C CALIB读-校准寄存器 第1章 STM32 MCU简介 1.4 Cortex-M3简介 控制状态寄存器有3个控制位和1个状态位 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 位名称类型复位值说 明 0ENABLE读

13、/写0定时器允许：0-停止定时器，1-启动定 时器 1TICKINT读/写0中断允许：0-计数到0时不中断，1-计 数到0时中断 2CLKSOURCE读/写0时钟源选择：0-时钟源为HCLK/8，1- 时钟源为HCLK 16 COUNTFLAG读0计数标志：SysTick计数到0时置1，读 取后自动清零 第1章 STM32 MCU简介 1.4 Cortex-M3简介 Keil的SysTick对话框 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章 STM32 MCU简介 1.4 Cort

14、ex-M3简介 SysTick等片内设备和接口的编程操作方法有2种： 直接操作寄存器和使用库函数 使用库函数和使用自定义结构操作寄存器本质相同 和使用库函数相比，使用直接操作寄存器进行软件设计 有下列优点： (1) 源程序简单，目标程序小。 (2) 直接操作寄存器有利于对硬件的理解，比较适合电子、 通信和自动化等相关专业的学生学习使用 直接操作寄存器的主要缺点是移植性较差，而使用库函 数移植性较好，比较适合计算机等相关专业的学生学习 使用 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第1章

15、 STM32 MCU简介 1.4 Cortex-M3简介 嵌入式系统的C语言程序设计与一般的C语言程序设计 基本相同，主要差别有2点： (1) 嵌入式系统C语言程序设计主要使用寄存器操作， 而寄存器操作和变量操作实质相同，寄存器的名称实质 就是变量名称 (2) 寄存器操作中控制和状态寄存器的操作通常是位操作 包括“位与&”、“位或|”和“位异或” (注意“位与&”和“位或|”与“逻辑与&”和“逻辑或|” 的区别)使用位操作的主要目的是只对控制和状态寄存器 的指定位进行操作，对其他位的值不产生影响 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM

16、32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.1 GPIO结构及寄存器说明 2.2 GPIO设计实例 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 2.2.2 使用库函数范例程序（V2.0.1） 2.2.3 用GPIO控制LCD ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.1 GPIO结构及寄存器说明 GPIO包括多个16位I/O端 口，每个端口可以独立设 置3种输入方式和4种输出 方式，并可独立地置位或 复位 G

17、PIO由寄存器、输入驱 动器和输出驱动器等部分 组成 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.1 GPIO结构及寄存器说明 GPIO通过7个32位寄存器进行操作 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 偏移地址名称类型复位值说 明 0 x00CRL读/写0 x44444444 配置寄存器低位（每个端口4位） 0 x04CRH读/写0 x44444444 配

18、置寄存器高位（每个端口4位） 0 x08IDR读0 x000016位输入数据寄存器 0 x0CODR读/写0 x000016位输出数据寄存器 0 x10BSRR写0 x00000000 位置位/复位寄存器 0 x14BRR写0 x0000位复位寄存器 0 x18LCKR读/写0 x00000配置锁定寄存器 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.1 GPIO结构及寄存器说明 每个端口的4个配置位是CNF1:0和MODE1:0 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ CNF 1:0 MODE

19、1:0 输入配置CNF 1:0 MODE 1:0 (2) 输出配置 0000模拟输入0001/10/11通用推挽输出 0100浮空输入(复位状态)0101/10/11通用开漏输出 1000上拉/下拉输入(1)1001/10/11复用推挽输出 1100保留1101/10/11复用开漏输出 注：(1) ODR=1：上拉，ODR=0：下拉 (2) 01/10/11依次对应最大输出频率为10MHz/2MHz/50MHz 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.1 GPIO结构及寄存器说明 Keil的GPIOA对话框 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现

20、STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2 GPIO设计实例 系统包括Cortex-M3 CPU（内嵌SysTick定时器）、存储器、 2个按键接口和4个LED接口，实现用2个按键控制4个LED 的流水显示方向，4个LED流水显示，每1s移位1次 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设

21、计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 头文件（main.h） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 源文件（main.c）（主程序） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2

22、.2.1 直接操作寄存器软件设计 源文件（main.c）（定时器子程序） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 源文件（main.c）（按键子程序） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 源文件（main.c）（LED子程序） ARM Cort

23、ex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 源文件（main.c）（LED子程序）（续） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 1、Keil的安装 运行Keil安装程序MDK412.exe，将Keil安装到默认文件夹 C:Keil。安装完成后，下列文件夹包含与STM

24、32F10 x系列 MCU相关的范例程序、头文件和库文件（V2.0.1）： C:KeilARMExamplesSTSTM32F10 xFWLibExamples C:KeilARMINCSTSTM32F10 x：stm32f10 x_*.h C:KeilARMRV31LIBSTSTM32F10 x：stm32f10 x_*.c ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 1、Keil的安装 2、新建工程 3、新建、添加C语言

25、源文件 4、生成目标程序文件 5、使用仿真器调试和运行目标程序文件 6、使用调试器调试和运行目标程序文件 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 5、使用仿真器调试和运行目标程序文件 使用仿真器调试和运行目标程序文件通过仿真硬件实现， 不需要目标硬件 使用仿真器调试和运行目标程序还具有分析(Analysis)功 能，包括逻辑分析仪(Logic Analyzer)、性能分析仪 (Performance Analyzer)和

26、代码覆盖率(Code Coverage) 逻辑分析仪(Logic Analyzer)是非常有用的调试功能 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 5、使用仿真器调试和运行目标程序文件 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.1 直接操作寄存器软件设计 6、使用调试器调试和运行

27、目标程序文件 使用调试器调试和运行目标程序文件需要调试器和目标硬 件，并且需要安装调试器驱动程序和调试器插件程序，并 对调试器进行设置 (1) 安装调试器驱动程序 Colink调试器驱动安装程序CDM20828_Setup.exe ColinkEx调试器驱动安装程序ColinkExUsbDriver-1.2.1.exe (2) 安装调试器插件程序 调试器插件安装程序CoMDKPlugin-1.3.1.exe (3) 调试器设置 使用调试器的步骤和使用仿真器基本相同 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cort

28、ex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.2 使用库函数范例程序（V2.0.1） 在C:KeilARMExamplesSTSTM32F10 xFWLibExamples SysTick目录包含有使用库函数的SysTick和GPIO范例程序 其中包含下列7个文件： main.c：主程序文件 main.h：主程序头文件 stm32f10 x_it.c：中断服务程序文件 stm32f10 x_it.h：中断服务程序头文件 platform_config.h：开发板配置文件 stm32f10 x_conf.h：库配置文件 readme.txt：范例说明文件 ARM Cortex-M3A

29、RM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.2 使用库函数范例程序（V2.0.1） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.3 用GPIO控制LCD 1、LCM046简介 LCM046是4位多功能通用型 8段（8.8.8.8）液晶显示模块 内置显示RAM，可以显示任 意字段笔划，3-4线串行接口 ARM Cortex-M3ARM Co

30、rtex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 引脚功能方向说 明引脚功能方向说 明 1/CS输入 片选(内部上拉)6VLCD输入对比度调整 2/RD输入 读(内部上拉)7VDD输入电源(2.7-5.5V) 3/WR输入 写(内部上拉)8IRQ输出定时器中断 4DA双向 数据(内部上拉)9BZ输出蜂鸣器正极 5GND-地10/BZ输出蜂鸣器负极 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.3 用GPIO控制LCD 1、LCM046简介 LCM046写操作时序 写命令格式为：100命令代码(C7-C0:8位)0，共12位 写数据格式为：1

31、01地址(A5-A0:6位)数据(D0-D3:4位)， 共13位 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.3 用GPIO控制LCD 1、LCM046简介 LCM046常用命令代码 初始化模块的步骤是： (1) 初始化模块命令 (2) 定义内部RC振荡器工作 (3) 开振荡器 (4) 开显示器 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 命令代码功 能命令代

32、码功 能 0000 0000关振荡器0001 0100定义外部晶体振荡器工作 0000 0001开振荡器0001 1000定义内部RC振荡器工作 0000 0010关显示器0010 1001初始化模块 0000 0011开显示器 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.3 用GPIO控制LCD 1、LCM046简介 LCM046地址数据 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 地 址 A5-A0 数 据地 址 A5-A0 数 据 D3D2D1D0D3D2D1D0 000000COL1E1

33、F1A0000011D1C1G1B 000010DP12E2F2A0000112D2C2G2B 000100DP23E3F3A0001013D3C3G3B 000110DP34E4F4A0001114D4C4G4B 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.3 用GPIO控制LCD 2、GPIO控制LCM046程序设计（写子程序） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.3 用GPIO控制LCD 2、GPIO控制LCM046程序设计（写命令

34、/数据子程序） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.3 用GPIO控制LCD 2、GPIO控制LCM046程序设计（初始化子程序） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.3 用GPIO控制LCD 2、GPIO控制LCM046程序设计（显示处理子程序） ARM Cortex-M3ARM Cortex

35、-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第2章 通用并行接口GPIO 前页 返回 2.2.3 用GPIO控制LCD 2、GPIO控制LCM046程序设计（信号波形） ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.1 UART简介 3.2 USART结构及寄存器说明 3.3 USART设计实例 3.3.1 USART基本功能程序设计 3.3.2 与计算机通信程序设计 3.3.3 用printf()实现通信程

36、序设计 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.1 UART简介 并行/串行：同步/异步：UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter UART TxD RxD GND SPI MISO MOSI SCLK NSS GND I2C SDA SCL GND USB 5V D+ D- GND 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM3

37、2STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.1 UART简介 UART的相关标准规定了接口的机械特性、电气特性和 功能特性等，UART的电气特性标准包括RS-232C、 RS422、RS423和RS485等，其中RS-232C是最常用的串 行通信标准 RS-232C的全称是“数据终端设备（DTE）和数据通信 设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”， 其中DTE包括微机、微控制器和打印机等，DCE包括调 制解调器MODEM、GSM模块和WiFi模块等 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系

38、统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.1 UART简介 RS-232C机械特性规定RS-232C使用25针D型连接器， 后来简化为9针D型连接器 RS-232C电气特性采用负逻辑：逻辑“1”的电平低于 -3V，逻辑“0”的电平高于+3V，这和TTL的正逻辑 （逻辑“1”为高电平，逻辑“0”为低电平）不同，因 此通过RS-232C和TTL器件通信时必须进行电平转换 目前微控制器的UART接口采用的是TTL正逻辑，和 TTL器件连接不需要电平转换。和采用负逻辑的计算 机相连时需要进行电平转换，或使用UART-USB转换

39、 器连接 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.1 UART简介 RS-232C功能特性规定各引脚的功能 其中最常用的引脚只有3个： RXD（接收数据）、TXD（发送数据）和GND（地） 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 引 脚 名称功能 DTE 方向 DCE 方向 引 脚 名称功能 DTE 方向 DCE 方向 1DCD载

40、波检测输入输出6 DSR 数据设备准备好 输入 输出 2RXD接收数据输入输出7RTS请求发送输出 输入 3TXD发送数据输出输入8CTS清除发送输入 输出 4DTR 数据终端准备好 输出输入9RI振铃指示输入 输出 5GND 地 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.1 UART简介 RS-232C连接 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ DTE 2-RXD 3-TXD 4-DTR 6-DSR 7-RTS 8-CTS 1-DCD 9-RI 5-GND DCE 2-RXD

41、 3-TXD 4-DTR 6-DSR 7-RTS 8-CTS 1-DCD 9-RI 5-GND DTE 2-RXD 3-TXD 4-DTR 6-DSR 7-RTS 8-CTS 1-DCD 9-RI 5-GND DTE 2-RXD 3-TXD 4-DTR 6-DSR 7-RTS 8-CTS 1-DCD 9-RI 5-GND 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.1 UART简介 RS-232C指标：数据速率和数据格式 数据速率用波特率表示：1200 2400 4800 9600 19200 数据格式包括1个起始位、5-8个数据位、0-1个校验位 和1-2个停止位 通信双方的数据速率和数

42、据格式必须一致，否则无法 实现通信 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.2 USART结构及寄存器说明 USART由收发数据和 收发控制两部分组成 收发数据使用双重数据 缓冲：收发数据寄存器 和收发移位寄存器 收发控制包括控制状态 寄存器、发送器控制、 接收器控制、中断控制 和波特率控制等 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex

43、_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.2 USART结构及寄存器说明 USART使用的GPIO引脚 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ USART 引脚 GPIO引脚 USART1USART2USART3配置 TXPA.09（PB.06）(1)PA.02PB.10（PC.10）(1)复用推挽输出 RXPA.10（PB.07）(1)PA.03PB.11（PC.11）(1)浮空输入 CTSPA.11PA.00PB.13浮空输入 RTSPA.12PA.01PB.14复用推挽

44、输出 SCLKPA.08PA.04PB.12（PC.12）(1)复用推挽输出注：(1) 括号中的引脚为复用功能重映射引脚 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.2 USART结构及寄存器说明 USART通过7个寄存器进行操作 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 偏移 地址 名称类型复位值说 明 0 x00SR读/写0清除 0 x00C0 状态寄存器（TXE=1，TC=1） 0 x04DR读/写-数据寄存器（读对应RDR，写对应TDR） 0 x08BRR读/写0 x0000

45、波特率寄存器（分频值=fPCLK/波特率） 0 x0CCR1读/写0 x0000控制寄存器1 0 x10CR2读/写0 x0000控制寄存器2 0 x14CR3读/写0 x0000控制寄存器3 0 x18GTPR读/写0 x0000保护时间和预定标寄存器（智能卡使用） 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.2 USART结构及寄存器说明 USART状态寄存器（SR） 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 位名称类型复位值说 明 7TXE读1发送数据寄存器空（写DR清除） 6

46、TC读/写0清除1发送完成 5RXNE读/写0清除0接收数据寄存器不空（读DR清除） 4IDLE读0线路空闲 3ORE读0过载错误 2NE读0噪声错误 1FE读0帧错误 0PE读0校验错误 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.2 USART结构及寄存器说明 USART控制寄存器1（CR1） 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 位名称类型复位值说 明 13UE读/写0UART使能 12M读/写0字长：0-8位，1-9位 10PCE读/写0校验控制使能：0-禁止，1-允许

47、9PS读/写0校验选择：0-偶校验，1-奇校验 7TXEIE读/写0TXE中断使能：0-禁止，1-允许 6TCIE读/写0TC中断使能：0-禁止，1-允许 5RXNEIE读/写0RXNE中断使能：0-禁止，1-允许 3TE读/写0发送使能：0-禁止，1-允许 2RE读/写0接收使能：0-禁止，1-允许 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.2 USART结构及寄存器说明 USART控制寄存器2（CR2） 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 位名称类型复位值说 明 13:1

48、2STOP1:0读/写00停止位数：00-1位，10-2位 11CLKEN读/写0时钟使能（同步模式使用） 10CPOL读/写0时钟极性（同步模式使用） 9CPHA读/写0时钟相位（同步模式使用） 8LBCL读/写0最后一位时钟脉冲（同步模式使用） 6LBDIE读/写0LIN间断检测中断使能 5LBDL读/写0LIN间断检测长度 3:0ADD3:0读/写0000地址（多机通信使用） 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.2 USART结构及寄存器说明 Keil的USART对话框 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32ST

49、M32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.3 USART设计实例 3.3.1 USART基本功能程序设计 3.3.2 与计算机通信程序设计 3.3.3 用printf()实现通信程序设计 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.3.1 USART基本功能程序设计 USART初始化子程序 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32S

50、TM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.3.1 USART基本功能程序设计 USART发送/接收子程序 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.3.2 与计算机通信程序设计 USART发送分秒值子程序 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口US

51、ART 3.3.2 与计算机通信程序设计 USART设置分秒值子程序 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.3.3 用printf()实现通信程序设计 用printf()通过USART输出数据除了需要按要求对USART 进行初始化操作外，还需要包含stdio.h文件和fputc()函数 编译时需要使用MicroLIB（在“目标选项”对话框Target （目标）标签的Code Generation（代码生成）下选择 Use MicroLI

52、B），否则程序不能正常工作 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第3章 通用同步/异步收发器接口USART 3.3.3 用printf()实现通信程序设计 Printf()支持的格式字符 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 格式字符说 明格式字符说 明 %c输出单个字符%s输出字符串 %d输出带符号十进制整数%u输出无符号十进制整数 %e输出指数形式实数%f输出小数形式

53、实数 %x输出无符号十六进制整数 （字母小写） %X输出无符号十六进制整数 （字母大写） %p输出十六进制指针值%输出百分号 第4章 串行设备接口SPI 4.1 SPI结构及寄存器说明 4.2 SPI设计实例 4.2.1 SPI基本功能程序设计 4.2.2 SPI环回程序设计 4.2.3 用SPI控制LCD 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第4章 串行设备接口SPI 4.1 SPI结构及寄存器说明 串行设备接口（Serial peripheral interface：SPI）是

54、工业标 准串行协议，通常用于嵌入式系统，将微处理器连接到 各种片外传感器、转换器、存储器和控制设备 SPI可以实现主设备或从设备协议，当配置为主设备时， SPI可以连接多达16个独立的从设备，发送数据和接收数 据寄存器的宽度可配置为8位或16位 SPI使用2根数据线、1根控制线和1根时钟线实现串行通信 主入从出(MISO) 主出从入(MOSI) 串行时钟(SCK) 从设备选择(NSS) 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第4章 串行设备接口SPI 4.1 SPI结构及寄存器说明

55、时钟极性和时钟相位组合 时钟极性为0时初始电平为低，为1时初始电平为高 时钟相位为0时第1个边沿采样，为1时第2个边沿采样 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第4章 串行设备接口SPI 4.1 SPI结构及寄存器说明 SPI由收发数据和收发 控制两部分组成 收发数据部分包括发送 缓冲区、接收缓存区和 移位寄存器 收发控制部分包括控制 状态寄存器、通信电路、 主控制电路和波特率发 生器 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现ST

56、M32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第4章 串行设备接口SPI 4.1 SPI结构及寄存器说明 NSS是一个可选的引脚 功能是用作“片选引脚” 用来选择从设备，通常 配置成通用I/O引脚 当SPI连接多个从设备时 MOSI、MISO和SCK连 接所有的从设备，但每 个从设备的NSS引脚必 须连接到主设备的一个 通用I/O引脚 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 第4章 串行设备接口SPI 4.1 SPI结构及寄存器说明 SPI使用的GPIO引脚 前页 返回 ARM

57、 Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ SPI引脚 GPIO引脚 SPI1SPI2主模式配置从模式配置 MOSIPA.07（PB.05）(1)PB.15复用推挽输出浮空输入 MISOPA.06（PB.04）(1)PB.14浮空输入复用推挽输出 SCKPA.05（PB.03）(1)PB.13复用推挽输出浮空输入 NSSPA.04（PA.15）(1)PB.12复用推挽输出浮空输入 注：(1) 括号中的引脚为复用功能重映射引脚 第4章 串行设备接口SPI 4.1 SPI结构及寄存器说明 SPI通过7个寄存器进

58、行操作 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 偏移地址名称类型复位值说 明 0 x00CR1读/写0 x0000控制寄存器1 0 x04CR2读/写0 x0000控制寄存器2 0 x08SR读0 x0002状态寄存器（TXE=1） 0 x0CDR读/写0 x0000数据寄存器（8/16位） 0 x10CRCPR读/写0 x0007CRC多项式寄存器 0 x14RXCRCR读0 x0000接收CRC寄存器 0 x18TXCRCR读0 x0000发送CRC寄存器 第4章 串行设备接口SP

59、I 4.1 SPI结构及寄存器说明 SPI控制寄存器1（CR1） 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 位名称类型 复位值说 明 11DFF读/写0数据帧格式：0-8位，1-16位 7LSBFIRST 读/写0帧格式：0-先发送MSB，1-先发送LSB 6SPE读/写0SPI使能 5:3 BR2:0读/写000波特率控制（主设备有效）： 000-fPCLK/2，001-fPCLK/4，010-fPCLK/8， 011-fPCLK/16， 100-fPCLK/32, 101-fPCLK

60、/64, 110-fPCLK/128, 111-fPCLK/256 2MSTR读/写0主设备选择：0-从设备，1-主设备 1CPOL读/写0时钟极性: 0-空闲时低电平，1-空闲时高电平 0CPHA读/写0时钟相位: 0-第1个边沿采样, 1-第2个边沿采样 第4章 串行设备接口SPI 4.1 SPI结构及寄存器说明 SPI控制寄存器2（CR2） 前页 返回 ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3系统设计与实现系统设计与实现STM32STM32基础篇基础篇 郭书军 cortex_ 位名称类型复位值说 明 7TXEIE读/写0TXE中断使能 6RXNEIE读/写0RXNE中断使能