1. Wprowadzenie Programowanie mikrokontrolerów Sprzęt i oprogramowanie... 33

Transkrypt

1 Spis treści 3 1. Wprowadzenie Wstęp Mikrokontrolery rodziny ARM Architektura rdzenia ARM Cortex-M Najważniejsze cechy architektury Cortex-M Rejestry i organizacja pamięci Podstawowe elementy rdzenia Mikrokontrolery STM32F10x Programowanie mikrokontrolerów Języki programowania Zapis binarny i heksadecymalny liczb Konwersja między zapisami dziesiętnym i binarnym Konwersja między zapisami binarnym i heksadecymalnym Język C krótkie przypomnienie Typy zmiennych i ich zakresy Deklaracje stałych Zmienne ulotne Operacje logiczne i bitowe Sprzęt i oprogramowanie Wprowadzenie Niezbędne elementy sprzętowe Zestaw uruchomieniowy ZL27ARM Programator Moduły rozszerzeń Inne przydatne elementy sprzętowe Oprogramowanie narzędziowe Środowisko programowania Programy dodatkowe Etapy programowania mikrokontrolera Niezbędna dokumentacja Biblioteki STM Przygotowanie środowiska pracy Uruchomienie mikrokontrolera...52

2 4 Spis treści Ćwiczenie 0. Projekt wzorcowy Wprowadzenie Ćwiczenie 0a. Tworzenie i konfiguracja projektu Ćwiczenie 0b. Pisanie kodu programu, konfiguracja sygnałów taktujących Ćwiczenie 1. Pierwszy program Migające diody Wprowadzenie Ćwiczenie 1a. Rozbudowa kodu programu Ćwiczenie 1b. Kompilowanie i linkowanie programu Ćwiczenie 1c. Symulowanie i śledzenie działania programu Ćwiczenie 1d. Zapis programu do pamięci mikrokontrolera Zapis pamięci z trybu debug w µvision...74 Zapis pamięci z wykorzystaniem programu ST-Link Utility...74 Zapis pamięci z wykorzystaniem programu ZL30PRG Ćwiczenie 1e. Śledzenie programu w mikrokontrolerze Porty GPIO Uniwersalne porty wejścia-wyjścia Ćwiczenie 2. Porty GPIO Wyjścia Wprowadzenie Ćwiczenie 2a. Diody biegnące w lewo Ćwiczenie 2b. Diody biegnące w lewo i prawo Ćwiczenie 3. Porty GPIO Wejścia Wprowadzenie Ćwiczenie 3a. Przyciski Ćwiczenie 3b. Przyciski i joystick Obsługa alfanumerycznego wyświetlaczalcd Ćwiczenie 4. Porty GPIO i LCD Wprowadzenie Ćwiczenie 4. Odliczanie Ćwiczenie 5. Porty GPIO i LCD Wprowadzenie Ćwiczenie 5a. Menu Ćwiczenie 5b. Własne znaki na LCD Ćwiczenie 6. Porty GPIO i LCD Wprowadzenie Ćwiczenie 6. Edytor... 98

3 Spis treści Czujnik położenia STM FC30 moduł KAmodMEMS Ćwiczenie 7. Porty GPIO, LCD i KAmodMEMS Wprowadzenie Ćwiczenie 7. Tworzenie biblioteki obsługi modułu dodatkowego Klawiatura moduł KAmodKB Ćwiczenie 8. Porty GPIO, LCD i klawiatura KAmodKB Wprowadzenie Ćwiczenie 8. Obsługa klawiatury Kontroler przerwań NVIC, układy SysTick i RTC System przerwań w ARM Cortex-M Sposoby odliczania czasu w programie Licznik SysTick Zegar czasu rzeczywistego (RTC) Ćwiczenie 9. Przerwania i licznik SysTick Wprowadzenie Ćwiczenie 9a. SysTick Ćwiczenie 9b. SysTick i przerwanie zewnętrzne Ćwiczenie 9c. SysTick i 2 przerwania zewnętrzne Ćwiczenie 9d. SysTick i 3 przerwania zewnętrzne Ćwiczenie 10. Przerwania i licznik SysTick funkcja opóźniająca Delay( ) Wprowadzenie Ćwiczenie 10a. Migająca dioda Ćwiczenie 10b. Biegnące diody Ćwiczenie 11. Zegar czasu rzeczywistego (RTC) Wprowadzenie Ćwiczenie 11a. Migająca dioda Ćwiczenie 11b. Czas od uruchomienia systemu w sekundach Ćwiczenie 11c. Czas od uruchomienia systemu jako hh:mm:ss Liczniki uniwersalne, sygnał PWM Liczniki uniwersalne Generowanie sygnału PWM Zewnętrzne taktowanie liczników i łączenie kaskadowe Pomiar parametrów sygnału PWM

4 6 Spis treści 6.2. Ćwiczenie 12. Liczniki uniwersalne Wprowadzenie Ćwiczenie 12a. Dioda sterowana licznikiem Ćwiczenie 12b. Dwie diody sterowane licznikiem Ćwiczenie 12c. Cztery diody sterowane licznikami Ćwiczenie 13. Liczniki Generowanie czterech przebiegów Wprowadzenie Ćwiczenie 13. Cztery diody sterowane różnymi częstotliwościami Ćwiczenie 14. Generowanie i pomiar parametrów sygnału PWM Wprowadzenie Ćwiczenie 14a. Dwie diody o różnej jasności Ćwiczenie 14b. Sterowanie jasnością diody Ćwiczenie 14c. Obserwacje sygnału PWM Ćwiczenie 14d. Pomiar parametrów sygnału PWM Ćwiczenie 15. Zliczanie przyciśnięć z użyciem licznika Wprowadzenie Ćwiczenie 15. Zliczanie przyciśnięć Ćwiczenie 16. Zliczanie przyciśnięć, eliminacja drgań styków Wprowadzenie Ćwiczenie 16. Eliminacja drgań styków przycisków Układy czuwające Watchdog i rejestry chronione Backup Domain Układy czuwające Watchdog Zerowanie mikrokontrolera i rejestry chronione Backup Domain Ćwiczenie 17. Niezależny układ czuwający i rejestry chronione Wprowadzenie Ćwiczenie 17a. Niezależny układ czuwający Ćwiczenie 17b. Niezależny układ czuwający i rejestry chronione Mechanizm DMA Bezpośredni dostęp do pamięci DMA Ćwiczenie 18. Sterowanie podświetleniem LCD z wykorzystaniem PWM i DMA Wprowadzenie Ćwiczenie 18. Sterowanie podświetleniem LCD z wykorzystaniem PWM i DMA

5 Spis treści 7 9. Przetworniki A/C Przetworniki A/C i układ monitorowania napięcia Wewnętrzny czujnik temperatury Ćwiczenie 19. Przetwornik A/C Wprowadzenie Ćwiczenie 19a. ADC pomiar jednokrotny Ćwiczenie 19b. ADC pomiar ciągły Ćwiczenie 19c. ADC i DMA pomiar dwóch kanałów Ćwiczenie 19d. ADC, DMA i układ monitorowania napięcia pomiar dwóch kanałów i alarm przekroczenia wartości Ćwiczenie 19e. ADC, DMA i układ monitorowania napięcia pomiar dwóch kanałów wyzwalany licznikiem Ćwiczenie 20. Dwa przetworniki A/C Wprowadzenie Ćwiczenie 20a. Dwa ADC synchroniczny pomiar dwóch kanałów Ćwiczenie 20b. Dwa ADC dwa kanały i linijka diodowa Układ USART Interfejs RS Program Terminal Ćwiczenie 21. RS-232C Wprowadzenie Ćwiczenie 21. RS-232C transmisja pojedynczych bajtów Ćwiczenie 22. RS-232C i przerwania Wprowadzenie Ćwiczenie 22a. RS-232C transmisja danych z wykorzystaniem przerwań. Odbiór danych z PC Ćwiczenie 22b. RS-232C dwukierunkowa transmisja danych z wykorzystaniem przerwań Układ komunikacji bezprzewodowej Bluetooth moduł KAmodBTM Konfiguracja przykładowego modułu Bluetooth USB po stronie PC Ćwiczenie 23. RS-232C i KAmodBTM222 transmisja danych Wprowadzenie Ćwiczenie 23. RS-232C i KAmodBTM

6 8 Spis treści Ćwiczenie 24. RS-232C odczyt i zmiana konfiguracji KAmodBTM Wprowadzenie Ćwiczenie 24. RS-232C odczyt i zmiana konfiguracji modułu Bluetooth Interfejs I 2 C Interfejs I 2 C Akcelerometr STM LIS35 moduł KAmodMEMS Ćwiczenie 25. I 2 C akcelerometr KAmodMEMS Wprowadzenie Ćwiczenie 25a. Akcelerometr I 2 C Ćwiczenie 25b. Akcelerometr I 2 C wykrywanie uderzeń Interfejs SPI Interfejs SPI Czujnik temperatury Microchip TC Ćwiczenie 26. SPI pomiar temperatury układem Microchip TC Wprowadzenie Ćwiczenie 26. SPI pomiar temperatury Akcelerometr STM LIS35 moduł KAmodMEMS Ćwiczenie 27. SPI akcelerometr KAmodMEMS Wprowadzenie Ćwiczenie 27. Akcelerometr SPI Barometr Freescale MPL115A1 moduł KAmodBAR Ćwiczenie 28. SPI barometr KAmodBAR Wprowadzenie Ćwiczenie 28. Barometr SPI Obsługa kart SD Obsługa kart SD i SDHC z wykorzystaniem biblioteki FATFs Ćwiczenie 29. Karta SD odczyt z pliku Wprowadzenie Ćwiczenie 29. Odczyt danych z karty SD Ćwiczenie 30. Karta SD zapis do pliku rejestrator danych Wprowadzenie Ćwiczenie 30. Zapis danych na kartę SD

7 Spis treści Obsługa wyświetlaczy graficznych Obsługa wyświetlacza z telefonu Nokia 3310 sterownik PCD Ćwiczenie 31. Monochromatyczny wyświetlacz graficzny KAmodLCD Wprowadzenie Ćwiczenie 31a. Demonstracja możliwości wyświetlacza Ćwiczenie 31b. Prosta animacja Obsługa wyświetlacza z telefonu Nokia 6610 sterownik PCF Ćwiczenie 32. Kolorowy wyświetlacz graficzny KAmodTFT Wprowadzenie Ćwiczenie 32a. Demonstracja możliwości wyświetlacza Ćwiczenie 32b. Obroty obrazu Cyfrowe przetwarzanie sygnałów Przetwarzanie sygnałów w mikrokontrolerach STM32 z rdzeniem Cortex-M Ćwiczenie 33. Widmo amplitudowe sygnału Wprowadzenie Ćwiczenie 33a. Widmo amplitudowe sygnału w postaci próbek Ćwiczenie 33b. Widmo amplitudowe sygnału w postaci graficznej Oszczędzanie energii Tryby oszczędzania energii Ćwiczenie 34. Tryb uśpienia Wprowadzenie Ćwiczenie 34. Tryb uśpienia Dodatki Dodatek A. Schematy elektryczne zestawu ZL27ARM Dodatek B. Lista funkcji wyprowadzeń dla obudowy 100-pinowej procesora STM32F103VB Dodatek C. Schematy elektryczne modułu KAmodMEMS Dodatek D. Schematy elektryczne modułu KAmodKB Dodatek E. Schematy elektryczne modułu KAmodLED Dodatek F. Schematy elektryczne modułu KAmodBTM Dodatek G. Schematy elektryczne modułu KAmodMEMS

8 10 Spis treści Dodatek H. Schematy elektryczne modułu KAmodBAR-SPI Dodatek I. Schematy elektryczne modułu KAmodLCD Dodatek J. Schematy elektryczne modułu KAmodTFT Dodatek K. Tabela kodów ASCII Dodatek L. Tabela kodów znakowych sterownika LCD HD Dodatek M. Schemat blokowy systemu taktującego zastosowanego w mikrokontrolerach STM32F Literatura...359