1.2. Architektura rdzenia ARM Cortex-M3...16

Transkrypt

1 Od Autora 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 decymalnym i binarnym Konwersja między zapisami binarnym i heksadecymalnym Język C krótkie przypomnienie Podstawowe typy zmiennych i ich zakresy Zmienne tablicowe i strukturalne Zmienne wskaźnikowe Deklaracje stałych Zmienne ulotne Operacje logiczne i bitowe Funkcje i makrodefinicje Sprzęt i oprogramowanie Wprowadzenie Niezbędne elementy sprzętowe Zestaw uruchomieniowy ZL27ARM Programator Moduły rozszerzeń Inne przydatne elementy sprzętowe Oprogramowanie narzędziowe Środowisko programowania Narzędzie wspomagające konfigurację mikrokontrolera STM32 CubeMX Programy dodatkowe Biblioteka STM HAL Niezbędna dokumentacja Przygotowanie środowiska pracy...57

2 4 4. Praca z projektem Etapy programowania mikrokontrolera Uruchomienie mikrokontrolera Ćwiczenie 1. Pierwszy program Migające diody, tworzenie i edycja projektu Wprowadzenie Ćwiczenie 1a. Rozpoczęcie pracy z projektem w STM32 CubeIDE i konfiguracja mikrokontrolera w STM32 CubeMX Ćwiczenie 1b. Struktura projektu i kodu źródłowego programu w STM32 CubeIDE Ćwiczenie 1c. Kod źródłowy programu Ćwiczenie 1d. Kompilacja i uruchomienie programu Ćwiczenie 1e. Śledzenie działania programu Ćwiczenie 1f. Sugestie i uwagi dodatkowe Porty GPIO Uniwersalne porty wejścia-wyjścia Ćwiczenie 2. Porty GPIO Wejścia i wyjścia Wprowadzenie Ćwiczenie 2a. Przyciski i diody Ćwiczenie 2b. Przyciski, joystick i diody Ćwiczenie 3. Porty GPIO wyjścia i bezpośrednie operacje na rejestrach Wprowadzenie Ćwiczenie 3a. Diody biegnące w lewo Ćwiczenie 3b. Diody biegnące w lewo i prawo Obsługa alfanumerycznego wyświetlacza LCD 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 Klawiatura moduł KAmodKB Ćwiczenie 7. GPIO, LCD i klawiatura KAmodKB Wprowadzenie Ćwiczenie 7a. Tworzenie biblioteki obsługi modułu dodatkowego Ćwiczenie 7b. Obsługa klawiatury

3 5 6. Kontroler przerwań NVIC, licznik systemowy SysTick System przerwań w ARM Cortex-M Sposoby odliczania czasu w programie Licznik SysTick Funkcja HAL_Delay( ) Ćwiczenie 8. Przerwania i licznik SysTick Wprowadzenie Ćwiczenie 8a. SysTick Ćwiczenie 8b. SysTick i przerwanie zewnętrzne Ćwiczenie 8c. SysTick i 2 przerwania zewnętrzne Ćwiczenie 8d. SysTick i 3 przerwania zewnętrzne Zegar czasu rzeczywistego RTC Zegar czasu rzeczywistego (RTC) Ćwiczenie 9. Zegar czasu rzeczywistego (RTC) Wprowadzenie Ćwiczenie 9a. Migająca dioda Ćwiczenie 9b. Czas od uruchomienia systemu podany jako h:mm:ss Ćwiczenie 9c. Aktualna data i godzina Liczniki uniwersalne Liczniki uniwersalne Budowa i podstawowe tryby pracy Zewnętrzne taktowanie liczników i łączenie kaskadowe Generowanie sygnału PWM Pomiar parametrów sygnału PWM Współpraca z enkoderem Ćwiczenie 10. Liczniki uniwersalne podstawowa obsługa Wprowadzenie Ćwiczenie 10a. Dioda sterowana licznikiem Ćwiczenie 10b. Dwie diody sterowane licznikiem Ćwiczenie 10c. Cztery diody sterowane licznikami Ćwiczenie 10d. Pięć diod sterowanych licznikami Ćwiczenie 11. Liczniki generowanie czterech przebiegów Wprowadzenie Ćwiczenie 11. Cztery diody sterowane różnymi częstotliwościami Ćwiczenie 12. Zliczanie zdarzeń zewnętrznych z użyciem licznika Wprowadzenie Ćwiczenie 12. Zliczanie przyciśnięć Ćwiczenie 13. Jednorazowe odliczanie czasu Wprowadzenie Ćwiczenie 13. Jednorazowe odliczanie czasu

4 Ćwiczenie 14. Generowanie i pomiar parametrów sygnału PWM Wprowadzenie Ćwiczenie 14a. Trzy diody o różnej jasności Ćwiczenie 14b. Sterowanie jasnością diody Ćwiczenie 14c. Obserwacje sygnału PWM Ćwiczenie 14d. Pomiar parametrów sygnału PWM Enkoder kwadraturowy moduł PmodENC Ćwiczenie 15. Obsługa enkodera Wprowadzenie Ćwiczenie 15. Obsługa enkodera Układy czuwające Watchdog i rejestry chronione Backup Domain Układy czuwające Watchdog Zerowanie mikrokontrolera i rejestry chronione Backup Domain Ćwiczenie 16. Niezależny układ czuwający i rejestry chronione Wprowadzenie Ćwiczenie 16a. Niezależny układ czuwający Ćwiczenie 16b. Niezależny układ czuwający i rejestry chronione Mechanizm DMA Bezpośredni dostęp do pamięci DMA Ćwiczenie 17. Sterowanie podświetleniem LCD z wykorzystaniem PWM i DMA Wprowadzenie Ćwiczenie 17. Sterowanie podświetleniem LCD z wykorzystaniem PWM i DMA Przetworniki A/C Przetworniki A/C i układ monitorowania napięcia Wewnętrzny czujnik temperatury Ćwiczenie 18. Przetwornik A/C Wprowadzenie Ćwiczenie 18a. ADC pomiar jednokrotny Ćwiczenie 18b. ADC pomiar ciągły Ćwiczenie 18c. ADC i DMA pomiar dwóch kanałów Ćwiczenie 18d. ADC, DMA i układ monitorowania napięcia pomiar dwóch kanałów i alarm przekroczenia wartości Ćwiczenie 18e. ADC, DMA i układ monitorowania napięcia pomiar dwóch kanałów wyzwalany licznikiem Ćwiczenie 19. Kanały wstrzykiwane przetwornika A/C Wprowadzenie Ćwiczenie 19. ADC kanały podstawowe i wstrzykiwane

5 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 RS-232C w komputerze PC Program Termite 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 Pmod BLE Przygotowanie połączenia z modułem Pmod BLE Ćwiczenie 23. RS-232C i Pmod BLE Wprowadzenie Ćwiczenie 23a. RS-232C i Pmod BLE kod źródłowy programu Ćwiczenie 23b. RS-232C i Pmod BLE komunikacja z PC emulacja RS Ćwiczenie 23c. RS-232C i Pmod BLE komunikacja z PC z systemem Windows 10 bezpośrednie połączenie BTLE Ćwiczenie 23d. RS-232C i Pmod BLE komunikacja z telefonem z systemem Android bezpośrednie połączenie BTLE Interfejs USB Interfejs USB Ćwiczenie 24. USB urządzenie klasy CDC Wprowadzenie Ćwiczenie 24a. USB urządzenie klasy CDC emulacja portu szeregowego Ćwiczenie 24b. USB urządzenie klasy CDC emulacja portu szeregowego i bufor odbiorczy FIFO Interfejs I 2 C Interfejs I 2 C Akcelerometr STM LIS35DE moduł KAmodMEMS

6 Ćwiczenie 25. I 2 C akcelerometr KAmodMEMS Wprowadzenie Ćwiczenie 25a. Akcelerometr I 2 C Ćwiczenie 25b. Akcelerometr I 2 C wykrywanie uderzeń Barometr STM LPS25HB moduł KAmodLPS25HB Ćwiczenie 26. I 2 C barometr KAmodLPS25HB Wprowadzenie Ćwiczenie 26. Barometr I 2 C Interfejs SPI Interfejs SPI Termometr cyfrowy Microchip TC Ćwiczenie 27. SPI termometr Microchip TC Wprowadzenie Ćwiczenie 27. Termometr SPI transmisja jednokierunkowa Akcelerometr STM LIS35DE moduł KAmodMEMS Ćwiczenie 28. SPI akcelerometr KAmodMEMS Wprowadzenie Ćwiczenie 28. Akcelerometr SPI Barometr STM LPS25HB moduł KAmodLPS25HB Ćwiczenie 29. SPI barometr KAmodLPS25HB Wprowadzenie Ćwiczenie 29a. Barometr SPI SPI 4-przewodowe Ćwiczenie 29b. Barometr SPI SPI 3-przewodowe Obsługa kart SD Obsługa kart SD i SDHC z wykorzystaniem biblioteki FatFs Ćwiczenie 30. Karta SD odczyt danych z pliku Wprowadzenie Ćwiczenie 30. Odczyt danych z pliku na karcie SD Ćwiczenie 31. Karta SD zapis danych do pliku prosty rejestrator danych Wprowadzenie Ćwiczenie 31. Zapis danych do pliku na karcie SD Obsługa wyświetlaczy graficznych Wyświetlacz OLED ze sterownikiem Solmon Systech SSD1331 moduł Waveshare 0,95" Ćwiczenie 32. Wyświetlacz graficzny Waveshare OLED 0,95" SSD Wprowadzenie Ćwiczenie 32. Demonstracja możliwości wyświetlacza

7 Wyświetlacz LCD ze sterownikiem Sitronix ST7735S moduł Waveshare 1,80" Ćwiczenie 33. Wyświetlacz graficzny Waveshare LCD 1,80" ST7735S Wprowadzenie Ćwiczenie 33. Demonstracja możliwości wyświetlacza Cyfrowe przetwarzanie sygnałów Przetwarzanie sygnałów w mikrokontrolerach STM32 z wykorzystaniem CMSIS Ćwiczenie 34. Widmo amplitudowe sygnału Wprowadzenie Ćwiczenie 34a. Widmo amplitudowe sygnału pomiar sygnału Ćwiczenie 34b. Widmo amplitudowe sygnału w postaci próbek Ćwiczenie 34c. Widmo amplitudowe sygnału w postaci graficznej Oszczędzanie energii Tryby oszczędzania energii Ćwiczenie 35. Tryby obniżonego poboru energii Wprowadzenie Ćwiczenie 35a. Tryb uśpienia Ćwiczenie 35b. Tryb zatrzymania Dodatki Dodatek A. Schematy elektryczne zestawu ZL27ARM Dodatek B. Schematy blokowy systemu taktującego zastosowanego w mikrokontrolerach STM32F Dodatek C. Lista funkcji wyprowadzeń procesora STM32F103VB Dodatek D. Schemat elektryczny modułu KAmodKB4x Dodatek E. Schemat elektryczny modułu Pmod ENC Dodatek F. Schemat elektryczny modułu KAmodLED Dodatek G. Schematy elektryczne modułu Pmod BLE Dodatek H. Schematy elektryczne modułu KAmodMEMS Dodatek I. Schematy elektryczne modułu KAmodLPS25HB Dodatek J. Schematy elektryczne modułu Waveshare OLED 0.95" Dodatek K. Schematy elektryczne modułu Waveshare LED 1.80" Dodatek L. Schematy elektryczne modułu KAmodMIC_Electret Dodatek Ł. Tabela kodów ASCII Literatura...452