带你走进STM32的世界

2017-10-11 09:30:36 2216

0 STM32F10xx时钟系统框图：时钟是整个系统的脉搏下图是STM32F10xx时钟系统的框图，通过这个图可以一目了然地看到各个部件时钟产生的路径，还可以很方便地计算出各部分的时钟频率。 STM32的四个时钟源(HSI、HSE、LSI和LSE)也在图中标出；图中间的时钟监视系统(CSS)是在很多ST7的单片机中就出现的安全设置。特别注意：图的右边，输出定时器时钟之前有一个乘法器，它的操作不是由程序控制的，是由硬件根据前一级的APB预分频器的输出自动选择，当APB预分频器的分频因子为1时，这个乘法器无作用；当APB预分频器的分频因子大于1时，这个乘法器做倍频操作，即将APB预分频器输出的频率乘2，这样可以保证定时器可以得到最高的72MHz时钟脉冲。 STM32上很多管脚功能可以重新映射 STM32上有很多I/O口，也有很多的内置外设，为了节省引出管脚，这些内置外设都是与I/O口共用引出管脚，ST称其为I/O管脚的复用功能，相信这点大家都很清楚，因为基本上所有单片机都是这么做的。但不知有多少人知道，很多复用功能的引出脚可以通过重映射，从不同的I/O管脚引出，即复用功能的引出脚位是可通过程序改变的。这一功能的直接好处是，PCB 电路板的设计人员可以在需要的情况下，不必把某些信号在板上绕一大圈完成联接，方便了PCB的设计同时潜在地减少了信号的交叉干扰。复用功能引出脚的重映射功能所带来的潜在好处是，在你不需要同时使用多个复用功能时，虚拟地增加复用功能的数量。例如，STM32上最多有3个USART接口，当你需要更多UART接口而又不需要同时使用它们时，可以通过这个重映射功能实现更多的UART接口。下述复用功能的引出脚具有重映射功能： - 晶体振荡器的引脚在不接晶体时，可以作为普通I/O口 - CAN模块 - JTAG调试接口 - 大部分定时器的引出接口 - 大部分USART的引出接口 - I2C1的引出接口 - SPI1的引出接口详细内容请看STM32的技术参考手册。请务必记住：如果使用了任意一种重映射功能，在初始化和使用之前，一定要打开AFIO时钟。下图示出了部分复用功能引出脚的重映射结果：【演示实例】一个在EK-STM32F板子上的RTC作为calender的例子硬件连接：串口线连至板子的UART-0端口。超级终端设置为： Bits Per seconds: 115200 Data bits: 8 Parity: none Stop bits: 1 Flow control Hardware 板子第一次跑这个程序时，进入时间配置。根据超级终端上的提示，一次输入年，月，日，时，分，秒（1月就输入01，10月直接输入10；同理3号就输入03）随后当前的时间就显示到了超级终端上，并且每秒刷新。没有断电的情况下再跑这个程序，由于看到bake up区域有被设置过时间的标志，不再进入时间设置阶段，而是直接到时间显示间断，在超级终端上，每秒刷新。当然如果在EK-STM32F板子上将Vbat和电池相接，具体就是：将红色的电源跳线帽中的从下往上数的第5个取下，从原来的水平放置改成竖直放置（和上面的VBAT相连）。就算断电，只要再上电，看到back up区域中的记号，一样直接进入时间显示。因为断电后，back up区域由电池供电，其中记录的记号不会由于系统掉电而消失。【演示实例】使用EK-STM32F板测量STM32的功耗这个例子演示了如何使用EK-STM32F开发评估板测量STM32F103VBT6在各种模式下的功耗。例子中演示了如何进入STM32的各种模式(RUN、SLEEP、STOP、STANDBY)，使用这个例子您可以通过EK-STM32F板上的红色跳线(VDD、VREF+和VDDA)测量功耗。本实例首先通过UART与Windows的Hyperterminal通信，用户可以选择需要进入的功耗模式，然后这个例程把用户选好的配置存到后备寄存器，再次复位后STM32将进入之前选定的模式。附件包中包含了一个说明文件，详细说明了如何设置板上的跳线和操作的过程。 STM32 GPIO的十大优越功能综述前几天Hotpower邀请大家讨论一下GPIO的功能、性能和优缺点(STM32的GPIO很强大~~~)，等了几天没见太多人发言，但综合来看提到了3点：1）真双向IO，2）速度快，3）寄存器功能重复。关于第3点有说好，有说多余的，见仁见智。下面我就在做个抛砖引玉，根据ST手册上的内容，简单地综述一下GPIO的功能：一、共有8种模式，可以通过编程选择： 1. 浮空输入 2. 带上拉输入 3. 带下拉输入 4. 模拟输入 5. 开漏输出——(此模式可实现hotpower说的真双向IO) 6. 推挽输出 7. 复用功能的推挽输出 8. 复用功能的开漏输出模式7和模式8需根据具体的复用功能决定。二、专门的寄存器(GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR)实现对GPIO口的原子操作，即回避了设置或清除I/O端口时的“读-修改-写”操作，使得设置或清除I/O端口的操作不会被中断处理打断而造成误动作。三、每个GPIO口都可以作为外部中断的输入，便于系统灵活设计。四、I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz)，这有利于噪声控制。五、所有I/O口兼容CMOS和TTL，多数I/O口兼容5V电平。六、大电流驱动能力：GPIO口在高低电平分别为0.4V和VDD-0.4V时，可以提供或吸收8mA电流；如果把输入输出电平分别放宽到1.3V和VDD-1.3V时，可以提供或吸收20mA电流。七、具有独立的唤醒I/O口。八、很多I/O口的复用功能可以重新映射，见：你知道吗？STM32上很多管脚功能可以重新映射。九、GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。此功能非常有利于在程序跑飞的情况下保护系统中其他的设备，不会因为某些I/O口的配置被改变而损坏——如一个输入口变成输出口并输出电流。十、输出模式下输入寄存器依然有效，在开漏配置模式下实现真正的双向I/O功能。 STM32内置参照电压的使用每个STM32芯片都有一个内部的参照电压，相当于一个标准电压测量点，在芯片内部连接到ADC1的通道17。根据数据手册中的数据，这个参照电压的典型值是1.20V，最小值是1.16V，最大值是1.24V。这个电压基本不随外部供电电压的变化而变化。不少人把这个参照电压与ADC的参考电压混淆。ADC的参考电压都是通过Vref+提供的。100脚以上的型号，Vref+引到了片外，引脚名称为Vref+；64脚和小于64脚的型号，Vref+在芯片内部与VCC信号线相连，没有引到片外，这样AD的参考电压就是VCC上的电压。在ADC的外部参考电压波动，或因为Vref+在芯片内部与VCC相连而VCC变化的情况下，如果对于ADC测量的准确性要求不高时，可以使用这个内部参照电压得到ADC测量的电压值。具体方法是在测量某个通道的电压值之前，先读出参照电压的ADC测量数值，记为ADrefint；再读出要测量通道的ADC转换数值，记为ADchx；则要测量的电压为： Vchx = Vrefint * (ADchx/ADrefint) 其中Vrefint为参照电压=1.20V。上述方法在使用内置温度传感器对因为温度变化，对系统参数进行补偿时就十分有效。 STM32的ADC输入通道配置 STM32中最多有3个ADC模块，每个模块对应的通道不完全重叠。下图是STM32F103CDE数据手册中的总框图的左下角，图中可以看出有8个外部ADC管脚分别接到了3个ADC模块，有8个外部ADC管脚只分别接到了2个ADC模块，还有5个外部ADC管脚只接到了ADC3模块，这样总共是21个通道。下表是这些ADC管脚与每个ADC模块的对应关系，表中可以看出ADC1还有2个内部通道，分别接到内部的温度传感器和内部的参照电压：关于STM32 ADC速度的问题 STM32F103xx系列称为增强型产品，增强型产品的最高时钟频率可以达到72MHz。增强型产品的英文名称为Performance Line。 STM32F101xx系列称为基本型产品，基本型产品的最高时钟频率可以达到36MHz。基本型产品的英文名称为Access Line。根据设计，当ADC模块的频率为14MHz时，可以达到ADC的最快采样转换速度。要得到14MHz的ADC频率，就要求SYSCLK的频率是14MHz的倍数，即14MHz、28MHz、42MHz、56MHz、70MHz、84MHz等；对于基本型产品14MHz和28MHz处于它的最大允许频率范围内；对于增强型产品，14MHz、28MHz、42MHz、56MHz和70MHz几种频率都在它的最大允许频率范围内，但因为ADC预分频器的分频系数只有2、4、6、8这几个，使用70MHz不能得到最大的14MHz，所以要想得到最快的ADC转换速度，在增强型产品上能用的最快SYSCLK频率是56MHz。 ADC的速度由2个参数决定，它是采样时间和转换时间之和：即：TCONV = 采样时间 + 12.5个ADC时钟周期在STM32中，ADC的采样时间是由用户程序在一组预定的数值中选择，按照ADC的时钟周期计算，共有8种选择： 1.5、7.5、13.5、28.5、41.5、55.5、71.5和239.5 按最小的1.5个时钟周期的采样时间计算，最短的TCONV等于14个时钟周期，如果ADC的时钟频率是14MHz，则ADC的速度为每秒100万次。注意：当ADC的时钟频率超过14MHz时，ADC的精度将会显著下降。 STM32内置CRC模块的使用所有的STM32芯片都内置了一个硬件的CRC计算模块，可以很方便地应用到需要进行通信的程序中，这个CRC计算模块使用常见的、在以太网中使用的计算多项式： X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 +X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1 写成16进制就是：0x04C11DB7 使用这个内置CRC模块的方法非常简单，既首先复位CRC模块(设置CRC_CR=0x01)，这个操作把CRC计算的余数初始化为0xFFFFFFFF；然后把要计算的数据按每32位分割为一组数据字，并逐个地把这组数据字写入CRC_DR寄存器(既下图中的绿色框)，写完所有的数据字后，就可以从CRC_DR寄存器(既下图中的兰色框)读出计算的结果。注意：虽然读写操作都是针对CRC_DR寄存器，但实际上是访问的不同物理寄存器。有几点需要说明： 1）上述算法中变量CRC，在每次循环结束包含了计算的余数，它始终是向左移位(既从最低位向最高位移动)，溢出的数据位被丢弃。 2）输入的数据始终是以32位为单位，如果原始数据少于32位，需要在低位补0，当然也可以高位补0。 3）假定输入的DWORD数组中每个分量是按小端存储。 4）输入数据是按照最高位最先计算，最低位最后计算的顺序进行。例如：如果输入0x44434241，内存中按字节存放的顺序是：0x41, 0x42, 0x43, 0x44。计算的结果是：0xCF534AE1 如果输入0x41424344，内存中按字节存放的顺序是：0x44, 0x43, 0x42, 0x41。计算的结果是：0xABCF9A63 STM32中定时器的时钟源 STM32中有多达8个定时器，其中tiM1和TIM8是能够产生三对PWM互补输出的高级定时器，常用于三相电机的驱动，它们的时钟由APB2的输出产生。其它6个为普通定时器，时钟由APB1的输出产生。下图是STM32参考手册上时钟分配图中，有关定时器时钟部分的截图：从图中可以看出，定时器的时钟不是直接来自APB1或APB2，而是来自于输入为APB1或APB2的一个倍频器，图中的蓝色部分。下面以定时器2~7的时钟说明这个倍频器的作用：当APB1的预分频系数为1时，这个倍频器不起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率；当APB1的预分频系数为其它数值(即预分频系数为2、4、8或16)时，这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率两倍。假定AHB=36MHz，因为APB1允许的最大频率为36MHz，所以APB1的预分频系数可以取任意数值；当预分频系数=1时，APB1=36MHz，TIM2~7的时钟频率=36MHz(倍频器不起作用)；当预分频系数=2时，APB1=18MHz，在倍频器的作用下，TIM2~7的时钟频率=36MHz。有人会问，既然需要TIM2~7的时钟频率=36MHz，为什么不直接取APB1的预分频系数=1？答案是：APB1不但要为TIM2~7提供时钟，而且还要为其它外设提供时钟；设置这个倍频器可以在保证其它外设使用较低时钟频率时，TIM2~7仍能得到较高的时钟频率。再举个例子：当AHB=72MHz时，APB1的预分频系数必须大于2，因为APB1的最大频率只能为36MHz。如果APB1的预分频系数=2，则因为这个倍频器，TIM2~7仍然能够得到72MHz的时钟频率。能够使用更高的时钟频率，无疑提高了定时器的分辨率，这也正是设计这个倍频器的初衷。 STM32中外部中断与外部事件这张图是一条外部中断线或外部事件线的示意图，图中信号线上划有一条斜线，旁边标志19字样的注释，表示这样的线路共有19套。图中的蓝色虚线箭头，标出了外部中断信号的传输路径，首先外部信号从编号1的芯片管脚进入，经过编号2的边沿检测电路，通过编号3的或门进入中断“挂起请求寄存器”，最后经过编号4的与门输出到NVIC中断控制器；在这个通道上有4个控制选项，外部的信号首先经过边沿检测电路，这个边沿检测电路受上升沿或下降沿选择寄存器控制，用户可以使用这两个寄存器控制需要哪一个边沿产生中断，因为选择上升沿或下降沿是分别受2个平行的寄存器控制，所以用户可以同时选择上升沿或下降沿，而如果只有一个寄存器控制，那么只能选择一个边沿了。接下来是编号3的或门，这个或门的另一个输入是“软件中断/事件寄存器”，从这里可以看出，软件可以优先于外部信号请求一个中断或事件，既当“软件中断/事件寄存器”的对应位为“1”时，不管外部信号如何，编号3的或门都会输出有效信号。一个中断或事件请求信号经过编号3的或门后，进入挂起请求寄存器，到此之前，中断和事件的信号传输通路都是一致的，也就是说，挂起请求寄存器中记录了外部信号的电平变化。外部请求信号最后经过编号4的与门，向NVIC中断控制器发出一个中断请求，如果中断屏蔽寄存器的对应位为“0”，则该请求信号不能传输到与门的另一端，实现了中断的屏蔽。明白了外部中断的请求机制，就很容易理解事件的请求机制了。图中红色虚线箭头，标出了外部事件信号的传输路径，外部请求信号经过编号3的或门后，进入编号5的与门，这个与门的作用与编号4的与门类似，用于引入事件屏蔽寄存器的控制；最后脉冲发生器把一个跳变的信号转变为一个单脉冲，输出到芯片中的其它功能模块。在这张图上我们也可以知道，从外部激励信号来看，中断和事件是没有分别的，只是在芯片内部分开，一路信号会向CPU产生中断请求，另一路信号会向其它功能模块发送脉冲触发信号，其它功能模块如何相应这个触发信号，则由对应的模块自己决定。在图上部的APB总线和外设模块接口，是每一个功能模块都有的部分，CPU通过这样的接口访问各个功能模块，这里就不再赘述了。 STM32的USART发送数据时如何使用TXE和TC标志在USART的发送端有2个寄存器，一个是程序可以看到的USART_DR寄存器(下图中阴影部分的TDR)，另一个是程序看不到的移位寄存器(下图中阴影部分Transmit Shift Register)。对应USART数据发送有两个标志，一个是TXE=发送数据寄存器空，另一个是TC=发送结束；对照下图，当TDR中的数据传送到移位寄存器后，TXE被设置，此时移位寄存器开始向TX信号线按位传输数据，但因为TDR已经变空，程序可以把下一个要发送的字节(操作USART_DR)写入TDR中，而不必等到移位寄存器中所有位发送结束，所有位发送结束时(送出停止位后)硬件会设置TC标志。另一方面，在刚刚初始化好USART还没有发送任何数据时，也会有TXE标志，因为这时发送数据寄存器是空的。 TXEIE和TCIE的意义很简单，TXEIE允许在TXE标志为'1'时产生中断，而TCIE允许在TC标志为'1'时产生中断。至于什么时候使用哪个标志，需要根据你的需要自己决定。但我认为TXE允许程序有更充裕的时间填写TDR寄存器，保证发送的数据流不间断。TC可以让程序知道发送结束的确切时间，有利于程序控制外部数据流的时序。 STM32设置了很多非常有用和灵活的控制和状态位，只要你很好地掌握了它们的用法，可以让你的应用更加精确和高效。在STM32中如何配置片内外设使用的IO端口首先，一个外设经过配置输入的时钟和初始化后即被激活(开启)。如果需要使用该外设的输入输出管脚，则需要配置相应的GPIO端口；否则该外设对应的输入输出管脚可以做普通GPIO管脚使用。 0
2017-10-11 09:30:36　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 带你走进STM32的世界 1653 • 带你走进STM32的世界 2859 • 带你走进STM32的世界 4226 • 带你走进STM32的世界 2439 • 带你走进STM32的世界 1300 • 带你走进STM32的世界 1229 • 带你走进STM32的世界 10 • 带你走进STM32世界，看看它能做些什么？？？ 0 • 带你走进STM32（二） 26338 • 带你走进STM32（一） 3497 2 个讨论