Программист микроконтроллеров stm32f/инженер встраиваемых систем

STM32 с нуля. Введение

Приветствую всех любителей программирования, микроконтроллеров, да и электроники в целом на нашем сайте! В этой статье немного расскажу о том, чем мы будем заниматься тут, а именно об учебном курсе по микроконтроллерам ARM.

Итак, для начала разберемся, что же нужно знать и уметь, чтобы начать изучать ARM’ы. А, в принципе, ничего супер сложного и фееричного

Источник: https://microtechnics.ru/stm32-uchebnyj-kurs-vvedenie/

Новая доступная среда разработки для микроконтроллеров STM32

Совсем недавно компания STMicroelectronics приобрела компанию Atolic, которая занималась разработкой интегрированной среды TrueStudio.

Через некоторое время было объявлено, что новые версии TrueStudio будут переориентированы исключительно на STM32 и станут бесплатными.

В данной статье кратко описываются основные возможности новой среды, а также рассматривается экосистема микроконтроллеров STM32 в целом.

Около десяти лет назад микроконтроллеры семейства STM32 произвели настоящую революцию в отрасли. Эти быстрые, надежные и, главное, недорогие 32-битные контроллеры стали чрезвычайно популярными среди разработчиков. При этом компания STMicroelectronics не остановилась на достигнутом и продолжает расширять модельный ряд.

Высокий интерес к STM32 также объяснялся наличием грамотно выстроенной экосистемы: каждая новая линейка микроконтроллеров сопровождалась выпуском различных отладочных плат, бесплатных библиотек и различных фирменных утилит от ST.

Однако, если с аппаратной частью, библиотеками и утилитами у STM32 все было в полном порядке, то ситуация с интегрированными средами разработки (IDE) оставалась менее радужной.

Конечно, поддержка STM32 присутствовала во всех основных IDE: Keil, IAR, TrueStudio и др., но у них был один общий недостаток – все они были платными.

То есть для написания самых простых программ на С/С++ требовалось заплатить несколько тысяч долларов за лицензионный ключ. Впрочем, в STMicroelectronics старались всячески переломить ситуацию.

Первым шагом в этом направлении стало сотрудничество STMicroelectronics с Keil (ARM). В результате этого пользователи бюджетных микроконтроллеров серии STM32F0 получили бесплатный доступ к полноценной версии среды – правда, с ограничением по объему кода. Впрочем, 32 кбайт хватает для подавляющего большинства приложений.

Далее STMicroelectronics оказала поддержку французскому проекту AC6.

Это привело к тому, что у пользователей STM32 наконец-то появилась своя собственная интегрированная среда разработки AC6 System Workbench (SW4STM32).

По мнению экспертов, этот инструмент уступал своим более мощным коммерческим собратьям, однако он позволял создавать бюджетные устройства с минимальными затратами.

Совсем недавно STMicroelectronics объявила о покупке небольшой шведской компании Atolic, которая занималась разработкой достаточно популярной среды TrueStudio.

Оглашение дальнейшей дорожной карты развития TrueStudio стало настоящим праздником для любителей STM32: новые релизы среды будут работать исключительно с STM32, при этом пользователи получат в свое распоряжение всю мощь TrueStudio, которая ранее предоставлялась только с лицензионной версией TrueStudio Pro.

В статье кратко рассматривается модельный ряд и экосистема микроконтроллеров STM32, описываются основные возможности и особенности Atolic TrueStudio, а в дополнительном видео приводится пример взаимодействия TrueStudio и STM32Cube.

Обзор семейств микроконтроллеров STM32

В настоящий момент компания STMicroelectronics выпускает более 800 моделей микроконтроллеров STM32, объединённых в 11 семейств. С учетом производительности, уровня потребления и наличия специализированной периферии все семейства можно разделить на четыре целевые ниши (рисунок 1):

Производительные семейства: STM32F2, STM32F4, STM32F7, STM32H7;
Базовые семейства общего назначения: STM32F0, STM32F1, STM32F3;
Малопотребляющие семейства: STM32L0, STM32L1, STM32L4;
Беспроводные микроконтроллеры семейства

Рис. 1. Портфолио микроконтроллеров STM32 от ST

Аппаратные средства разработки

На заре появления микроконтроллеров STM32 отладочные платы поставлялись преимущественно сторонними компаниями (IAR, Olimex и др.

), однако позже STMicroelectronics перехватила инициативу и стала самостоятельно выпускать стартовые и ознакомительные наборы. Это позволило ускорить процесс продвижения новых микроконтроллеров на рынке.

Сейчас общее число произведенных фирменных отладочных наборов для STM32 и STM8 превысило миллион экземпляров.

В настоящий момент для STM32 выпускается почти сто разновидностей фирменных отладочных плат, которые делятся на четыре функциональные группы: платы Discovery, платы Nucleo, платы расширения для Nucleo, отладочные платы Evaluation Boards.

Оценочные платы Discovery. Эти оценочные платы содержат целевой микроконтроллер, встроенный отладчик ST-LINK v2 и дополнительную внешнюю периферию: акселерометры, ЖК-дисплеи, кодеки и т.д. Состав периферии зависит от наименования платы. Сейчас к услугам разработчиков – 25 различных плат Discovery для микроконтроллеров практически всех семейств (рисунок 2).

Рис. 2. Примеры наборов Discovery

Платы Nucleo. Эти стековые палаты в первую очередь предназначены не для автономной работы, а для совместного использования с различными платами расширения в популярных стеках. Платы Nucleo-32 совместимы со стеком Arduino™ nano, платы Nucleo-64 и Nucleo-144 работают с Arduino™ Uno V3. Все платы имеют встроенный отладчик ST-LINK (рисунок 3).

Рис. 3. Наборы Nucleo

Платы расширения для Nucleo. Эти платы не относятся напрямую к микроконтроллерам STM32, однако именно они расширяют функционал плат Nucleo.

В качестве примера можно упомянуть программно-аппаратный комплекс на базе программного пакета BLUEMICROSYSTEM1, который работает со стеком из системных плат STM32 Nucleo-64 (NUCLEO-F401RE или NUCLEO-L476RG), платами расширения МЭМС-датчиков X-NUCLEO-IKS01A1 и платами Bluetooth X-NUCLEO-IDB04A1 или X-NUCLEO-IDB05A1 (рисунок 4).

Рис. 4. Пример реализации стека на базе STM32 Nucleo-64

Отладочные платы Evaluation Boards.

Данный тип плат предназначен для максимально полного ознакомления с работой микроконтроллеров STM32 в конкретных приложениях (управление двигателем, мультимедийные системы и т.д.).

На Evaluation Boards всегда присутствует богатый набор специализированной периферии: дисплеи, приемопередатчики, МЭМС-датчики, кодеки, память, драйверы и т.д. (рисунок 5).

Рис. 5. Пример отладочных плат от STMicroelectronics

Обзор бесплатных программных средств от STMicroelectronics

Экосистема STM32 предоставляет широкий выбор программных библиотек и средств разработки как от STMicroelectronics, так и от сторонних компаний. При этом фирменное ПО от ST обладает огромным преимуществом – оно бесплатное.

В настоящий момент STMicroelectronics и партнеры компании предлагают несколько бесплатных инструментов, которые значительно облегчают создание встраиваемого ПО для STM32: библиотеки нижнего и среднего уровня, различные специализированные утилиты, кодогенератор с графическим интерфейсом STM32CubeMX, интегрированные среды AC6 System Workbench (SW4STM32) и Atolic TrueStudio.

Библиотеки нижнего уровня. Для каждого семейства микроконтроллеров STM32 компания STMicroelectronics выпускает библиотеку HAL-драйверов.

При их использовании разработчику приходится общаться не с отдельными регистрами и полями регистров, а с законченными функциями. Таким образом, отпадает необходимость в доскональном изучении архитектуры контроллера.

Это с одной стороны сокращает время написания кода, а с другой стороны делает его более понятным.

Библиотеки среднего уровня. Кроме низкоуровневых драйверов STMicroelectronics предлагает использовать различные специализированные библиотеки, например, для создания файловой системы, для реализации операционных систем, для работы с USB и т.д.

Специализированные утилиты. STMicroelectronics создает небольшие программы, которые повышают комфорт работы с STM32. Например, утилита ST MCU Finder значительно упрощает выбор оптимального контроллера или отладочного набора.

STM32CubeMX – кодогенератор с графическим интерфейсом, который максимально упрощает настройку микроконтроллеров STM32. Этот инструмент имеет широкий функционал. STM32CubeMX позволяет (рисунок 6):

Рис. 6. Структура программной платформы STM32Cube

Создавать и редактировать проекты для микроконтроллеров STM32 с последующей генерацией С-кода для конкретных IDE (IAR™ EWARM, Keil™MDK-ARM, Atollic® TrueSTUDIO и AC6 System Workbench (SW4STM32));
Выбирать оптимальный микроконтроллер или отладочную плату с учетом особенностей конкретного приложения. Фильтрация производится по различным полям (серия, корпус, объем памяти и т.д.);
Конфигурировать выводы микроконтроллера с помощью утилиты Pin Wizard с возможностью формирования табличного файла csv для трассировщиков печатных плат;
Настраивать частоты глобальных тактовых сигналов и тактовых сигналов периферийных устройств с помощью утилиты Clock Wizard;
Настраивать параметры ПО промежуточного уровня (файловая система, стеки протоколов, операционные системы и т.д.) и периферийные блоки с помощью утилиты Perepherial and middleware Wizard (вкладка Configuration). При этом для генерации С-кода могут использоваться различные библиотеки от ST (HAL или LL);
Оценивать уровень потребления и срока службы аккумулятора при заданных настройках микроконтроллера с помощью утилиты Power consumption Wizard.

AC6 System Workbench (SW4STM32) – бесплатная интегрированная среда, используемая для разработки встраиваемого ПО для микроконтроллеров STM32. Она позволяет писать программы на С/С++, компилировать, загружать и отлаживать их. Основными достоинствами данной среды являются:

Поддержка всех семейств микроконтроллеров STM32;
поддержка фирменных отладочных наборов (STM32 Nucleo, Discovery и Evaluation boards);
Отсутствие ограничений на объем программного кода;
Бесплатный компилятор GCC C/C++;
Свободный отладчик GDB (проект GNU);
Возможность упрощенного портирования проектов между контроллерами STM32;
Поддержка групповой разработки встраиваемого ПО с системой контроля версий SVN/GIT.

При работе с SW4STM32 удобно использовать «скелеты» программ, создаваемые в STM32CubeMX (рисунок 7).

Рис. 7. Интерфейс AC6 System Workbench (SW4STM32)

Новым пополнением в ряду бесплатных программных средств для STM32 стала интегрированная среда Atolic TrueStudio. Зачем нужна еще одна среда разработки, какие изменения ждут пользователей TrueStudio, и что может предложить новая IDE пользователям?

Atolic TrueStudio – новая бесплатная среда для STM32

Ранее компания ST уже оказала широкую поддержку компании AC6 и разрабатываемой ею бесплатной среде System Workbench. После этого ST продолжила двигаться в схожем направлении и приобрела компанию Atolic, которая занималась разработкой среды TrueStudio.

С первого взгляда это кажется не вполне логичным, однако, понять этот шаг можно. Дело в том, что AC6 System Workbench изначально была некоммерческим проектом, и ее функционал, видимо, не до конца устраивал ST. Теперь у компании появился серьезный и в то же время «карманный» проект, в котором в первую очередь будут учитываться интересы STM32.

Совсем недавно ST объявила о своих планах развития TrueStudio. Для пользователей наиболее значимыми будут следующие изменения:

В новых версиях TrueStudio останется возможность работы только с STM32;
Поддержка старых лицензионных версий TrueStudioPro продолжится в течение 1 года;
Новые версии TrueStudio станут бесплатными и будут обладать неограниченным функционалом TrueStudioPro.

Где скачивать и как устанавливать

Уже сейчас новая бесплатная версия TrueStudio доступна для скачивания с официального сайта разработчика: https://atollic.com/. Инструкция по скачиванию представлена в видеоролике, дополняющем данную статью.

Процесс установки TrueStudio максимально прост. Все необходимые блоки и модули входят в состав установщика. От пользователя потребуется минимум усилий при инсталляции. Краткая инструкция по установке также представлена в видеоролике.

Основные возможности TrueStudio

Программная платформа. TrueStudio является полноценной интегрированной средой разработки встраиваемого ПО для микроконтроллеров STM32 (рисунок 8).

Внешне TrueStudio чрезвычайно похожа на AC6 System Workbench. Это не удивительно, так как обе среды используют платформу Eclipse. Сходство на этом не заканчивается.

В основе TrueStudio лежат те же открытые проекты компилятора GCC и отладчика GDB.

Рис. 8. Интерфейс TrueStudio

Поддерживаемые микроконтроллеры. TrueStudio работает только с STM32 и поддерживает все микроконтроллеры семейства. Кроме того, в TrueStudio есть поддержка большинства плат от STMicroelectronics. Пользователь может открыть готовые демонстрационные проекты без скачивания каких-либо дополнительных файлов.

Работа с проектами. TrueStudio позволяет создавать и редактировать проекты, написанные на С/С++. Существует возможность создания дерева проектов, что весьма удобно при параллельной работе с несколькими приложениями.

Работа с файлами. TrueStudio предлагает к услугам пользователей стандартный набор инструментов для работы с С/С++-файлами: поиск, интерактивный поиск, контекстную подсветку, шаблоны, дерево функций и т.д.

Компиляция и построение проекта. Как было сказано выше, TrueStudio использует GCC для компиляции проекта. При этом возможна оптимизация кода в процессе компиляции.

TrueStudio дает пользователям возможность ручного размещения кода и данных в памяти микроконтроллера.

Программа обеспечивает формирование исполнительного кода в различных форматах, а также позволяет создавать статические библиотеки, что значительно экономит время на перекомпиляцию.

Отладка. TrueStudio поддерживает работу с использованием всех популярных отладчиков, в том числе, ST-Link, SEGGER, P&E micro и др.

Среда имеет поддержку точек останова и пошагового выполнения. В процессе отладки программист получает доступ ко всем регистрам и памяти. Кроме того к услугам пользователя также предлагаются различные анализаторы (памяти, стека, ошибок).

Стоит отметить, что процесс отладки в TrueStudio мало чем отличается от работы с другими аналогичными средами.

Поддержка систем контроля версий. TrueStudio обеспечивает одновременную работу нескольких пользователей над проектом за счет поддержки систем контроля версий: CVS, SVN, Git.

Взаимодействие с STM32Cube. Как было сказано выше, применение STM32Cube значительно упрощает работу программистов на этапе инициализации микроконтроллеров. Поэтому возможность совместной работы с STM32Cube является очень большим плюсом для TrueStudio.

STM32Cube позволяет создавать готовый проект TrueStudio с генерацией структуры проекта, автоматическим формированием исходников, включением всех необходимых директив.

Небольшой проект, демонстрирующий взаимодействие STM32Cube и TrueStudio, представлен в видеоролике, дополняющем данную статью. В этом проекте STM32Cube используется для настройки таймера TIM4, выходные каналы которого управляют яркостью светодиода с помощью ШИМ. Отладка выполняется с помощью TrueStudio и платы STM32F4DISCOVERY.

Заключение

В конце 2017 года компания STMicroelectronics объявила о покупке фирмы Atolic, выполнявшей разработку интегрированной среды TrueStudio. Теперь с помощью TrueStudio пользователи STM32 могут совершенно бесплатно создавать приложения любой сложности. Большим плюсом TrueStudio является прямая поддержка STM32Cube.

Источник: https://www.terraelectronica.ru/news/5552

Программирование STM32. Часть 1. GPIO, порты ввода-вывода STM32

Недавно коллега меня подсадил на идею создания умного дома, я даже успел заказать себе десятки разных датчиков. Встал вопрос о выборе Микроконтроллера (далее МК) или платы. После некоторых поисков нашёл несколько вариантов.

Среди них были и Arduino (включая его клоны, один из которых себе заказал ради того, чтобы просто побаловаться) и Launchpad, но всё это избыточно и громоздко (хотя в плане программирования гораздо проще, но тему холиваров поднимать не буду, у каждого свои вкусы). В итоге решил определяться не с готовой платой, а взять только МК и делать всё с нуля.

В итоге выбирал между Atmel ATtiny (2313), Atmel ATmega (решил отказаться т.к. не смог найти за адекватные деньги), STM32 (Cortex на ядре ARM). С тинькой я уже успел побаловаться, так что взял себе STM32VL-Discovery. Это можно назвать вступлением к циклу статей по STM32.

Оговорюсь сразу, автором большинства этих статей буду являться не я, т.к. сам только познаю, здесь я публикую их в первую очередь для себя, чтоб удобнее было искать если что-то забуду. И так поехали!

Общие сведения

Микроконтроллеры семейства STM32 содержат в своём составе до семи 16-разрядных портов ввода-вывода c именами от PORTA до PORTG. В конкретной модели микроконтроллера без исключений доступны все выводы портов, общее количество которых зависит от типа корпуса и оговорено в DataSheet на соответствующее подсемейство.

Для включения в работу порта x необходимо предварительно подключить его к шине APB2 установкой соответствующего бита IOPxEN в регистре разрешения тактирования периферийных блоков RCC_APB2ENR:

RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPxEN; // Разрешить тактирование PORTx.

Управление портами STM32 осуществляется при помощи наборов из семи 32-разрядных регистров:

GPIOx_CRL, GPIOx_CRH – задают режимы работы каждого из битов порта в качестве входа или выхода, определяют конфигурацию входных и выходных каскадов.
GPIOx_IDR – входной регистр данных для чтения физического состояния выводов порта x.
GPIOx_ODR– выходной регистр осуществляет запись данных непосредственно в порт.
GPIOx_BSRR – регистр атомарного сброса и установки битов порта.
GPIOx_BSR – регистр сброса битов порта.
GPIOx_LCKR – регистр блокировки конфигурации выводов.

Режимы работы выводов GPIO

Режимы работы отдельных выводов определяются комбинацией битов MODEy[1:0] и CNFy[1:0] регистров GPIOx_CRL и GPIOx_CRH (здесь и далее: x-имя порта, y- номер бита порта).

GPIOx_CRL — регистр конфигурации выводов 0…7 порта x:

Структура регистра GPIOx_CRH аналогична структуре GPIOx_CRL и предназначена для управления режимами работы старших выводов порта (биты 8…15).

Биты MODEy указанных регистров определяют направление вывода и ограничение скорости переключения в режиме выхода:

MODEy[1:0] = 00: Режим входа (состояние после сброса);
MODEy[1:0] = 01: Режим выхода, максимальная скорость – 10МГц;
MODEy[1:0] = 10: Режим выхода, максимальная скорость – 2МГц;
MODEy[1:0] = 11: Режим выхода, максимальная скорость – 50МГц.

Биты CNF задают конфигурацию выходных каскадов соответствующих выводов:

в режиме входа:

CNFy[1:0] = 00: Аналоговый вход;
CNFy[1:0] = 01: Вход в третьем состоянии (состояние после сброса);
CNFy[1:0] = 10: Вход с притягивающим резистором pull-up (если PxODR=1) или pull-down (если PxODR=0);
CNFy[1:0] = 11: Зарезервировано.

в режиме выхода:

CNFy[1:0] = 00: Двухтактный выход общего назначения;
CNFy[1:0] = 01: Выход с открытым стоком общего назначения;
CNFy[1:0] = 10: Двухтактный выход с альтернативной функцией;
CNFy[1:0] = 11: Выход с открытым стоком с альтернативной функцией.

С целью повышения помехоустойчивости все входные буферы содержат в своём составе триггеры Шмидта. Часть выводов STM32, снабженных защитными диодами, соединёнными с общей шиной и шиной питания, помечены в datasheet как FT (5V tolerant) — совместимые с напряжением 5 вольт.

Защита битов конфигурации GPIO

Для защиты битов в регистрах конфигурации от несанкционированной записи в STM32 предусмотрен регистр блокировки настроек GPIOx_LCKR
GPIOx_LCKR — регистр блокировки настроек вывода порта:

Для защиты настроек отдельного вывода порта необходимо установить соответствующий бит LCKy. После чего осуществить последовательную запись в разряд LCKK значений “1” — “0” — “1” и две операции чтения регистра LCKR, которые в случае успешной блокировки дадут для бита LCKK значения “0” и “1” . Защита настроечных битов сохранит своё действие до очередной перезагрузки микроконтроллера.

Файл определений для периферии микроконтроллеров STM32 stm32f10x.h определяет отдельные группы регистров, объединённые общим функциональным назначением (в том числе и GPIO), как структуры языка Си, а сами регистры как элементы данной структуры. Например:

GPIOC->BSRR – регистр BSRR установки/сброса порта GPIOC.
Воспользуемся определениями из файла stm32f10x.h для иллюстрации работы с регистрами ввода-вывода микроконтроллера STM32F100RB установленного в стартовом наборе STM32VLDISCOVERY:

#include “stm32F10x.h” u32 tmp; int main (void) { RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPCEN; // Разрешить тактирование PORTC. GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE8; // Вывод светодиода LED4 PC8 на выход. GPIOC->CRH &=~GPIO_CRH_CNF8; // Двухтактный выход на PC8. GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE9; // Вывод светодиода LED3 PC9 на выход. GPIOC->CRH &=~GPIO_CRH_CNF9; // Двухтактный выход на PC9. GPIOA->CRL&=~GPIO_CRL_MODE0; // Кнопка “USER” PA0 – на вход. // Заблокировать настройки выводов PC8, PC9. GPIOC->LCKR = GPIO_LCKR_LCK8|GPIO_LCKR_LCK9| GPIO_LCKR_LCKK; GPIOC->LCKR = GPIO_LCKR_LCK8|GPIO_LCKR_LCK9; GPIOC->LCKR = GPIO_LCKR_LCK8|GPIO_LCKR_LCK9| GPIO_LCKR_LCKK; tmp=GPIOC->LCKR; tmp=GPIOC->LCKR; }

Запись и чтение GPIO

Для записи и чтения портов предназначены входной GPIOx_IDR и выходной GPIOx_ODR регистры данных.

Запись в выходной регистр ODR порта настроенного на вывод осуществляет установку выходных уровней всех разрядов порта в соответствии с записываемым значением. Если вывод настроен как вход с подтягивающими резисторами, состояние соответствующего бита регистра ODR активирует подтяжку вывода к шине питания (pull-up, ODR=1) или общей шине микроконтроллера (pull-down, ODR=0).

Чтение регистра IDR возвращает значение состояния выводов микроконтроллера настроенных как входы:

// Если кнопка нажата (PA0=1), установить биты порта C, иначе сбросить. if (GPIOA->IDR & GPIO_IDR_IDR0) GPIOC->ODR=0xFFFF; else GPIOC->ODR=0x0000;

Сброс и установка битов порта

Для атомарного сброса и установки битов GPIO в микроконтроллерах STM32 предназначен регистр GPIOx_BSRR.

Традиционный для архитектуры ARM способ управления битами регистров не требующий применения операции типа “чтение-модификация-запись” позволяет устанавливать и сбрасывать биты порта простой записью единицы в биты установки BS (BitSet) и сброса BR (BitReset) регистра BSRR. При этом запись в регистр нулевых битов не оказывает влияния на состояние соответствующих выводов.

GPIOx_BSRR – регистр сброса и установки битов порта:

GPIOC->BSRR=GPIO_BSRR_BS8|GPIO_BSRR_BR9; // Зажечь LED4 (PC8), погасить LED3.
GPIOC->BSRR=GPIO_BSRR_BS9|GPIO_BSRR_BR8; // Зажечь LED3 (PC9), погасить LED4.

Альтернативные функции GPIO и их переназначение (remapping)
Практически все внешние цепи специального назначения STM32 (включая выводы для подключения кварцевых резонаторов, JTAG/SWD и так далее) могут быть разрешены на соответствующих выводах микроконтроллера, либо отключены от них для возможности их использования в качестве выводов общего назначения. Выбор альтернативной функции вывода осуществляется при помощи регистров с префиксом “AFIO”_.
Помимо этого регистры AFIO_ позволяют выбирать несколько вариантов расположения специальных функций на выводах микроконтроллера. Это в частности относится к выводам коммуникационных интерфейсов, таймеров (регистры AFIO_MAPR), выводам внешних прерываний (регистры AFIO_EXTICR) и т. д.

Подробнее смотрите документы “Reference manual” на соответствующую подгруппу микроконтроллеров.

Проекты к статье:

Для управления GPIO STM32 Вы можете применить макросы написанные как альтернативу далеко не оптимальным по мнению многих библиотекам от ST: gpio_emcu.h

Дополнительный материал:

Другие части

Источник: https://ergoz.ru/programmirovanie-stm32-chast-1-gpio-portyi-vvoda-vyivoda-stm32/

STM32 для начинающих. Урок 2. Тактирование STM32

Система тактирования STM32.

Сегодня речь пойдет о системе тактирования микроконтроллеров STM32. Если вы ещё не знаете что такое такт, частота и вообще не затрагивали до этого системы тактирования, перейдите на наш урок. Хоть по данной ссылке и рассматривается система тактирования микроконтроллера AVR, понятия определенные в уроке по ссылке, применимы и к системе тактирования микроконтроллеров STM32.

Итак, приступим!

Рассматривать систему тактирования будем на примере микроконтроллера STM32F303VCT6, который установлен в отладочной плате STM32 F3 DISCOVERY.

Взглянем на общую структуру системы тактирования:

Как мы видим, система тактирования STM32, на порядок сложнее системы тактирования микроконтроллеров AVR, не смотря на то, что на рисунке отражена лишь основная её часть.

Давайте разбираться!

Рассматривать схему следует слева направо. Во-первых, мы должны выбрать основной источник тактирования контроллера. Выбирать будем между HSI и HSE.

HSE —Внешний высокочастотный генератор. Источником тактирования для него служит внешний тактовый сигнал (Input frequency), который как мы видим по схеме, может быть от 4 до 32 МГц. Это может быть кварцевый резонатор, тактовый генератор и так далее.

HSI — Внутренний высокочастотный генератор. В микроконтроллерах STM32 F3 является RC цепочкой с частотой 8МГц. Точность значительно ниже внешнего генератора HSE.

Каждый из данных источников тактирования может быть соединен с PLL. Однако перед подачей на PLL сигнал с HSI будет уменьшен в 2 раза. Сигнал HSE в свою очередь, может подаваться на PLL без изменений, либо быть уменьшен в определенное количество раз, по желанию пользователя.

PLLClock — Система Фазовой Автоподстройки Частоты (ФАПЧ). Позволяет умножить входной сигнал HSI или HSE в необходимое количество раз.

Читайте также STM32 для начинающих. Урок 4. Прерывания STM32.

С PLL сигнал может быть подан на системную шину, максимальная частота которой 72МГц. Либо, на системную шину может быть подан сигнал HSE или HSI напрямую, то есть без преобразования PLL.

Системная тактовая частота SYSCLK, тактирует все основные шины микроконтроллера, через соответствующие делители, как мы видим на схеме выше. Следует учитывать, что максимальная тактовая частота некоторых шин ниже SYSCLK. Поэтому, перед подачей тактового сигнала SYSCLK на шину, следует поделить его соответствующим делителем. Если этого не сделать, микроконтроллер зависнет.

Для настройки тактирования можно прибегнуть к ручной правке регистров, либо воспользоваться библиотечными функциями. Мы воспользуемся библиотекой.

Настроим нашу отладочную плату STM32 F3 DISCOVERY на работу с тактовой частотой 72 МГц.

Создадим и настроим проект в Keil uVision. Подробнее об этом в нашем видео уроке.

Добавим следующий код:

#include “stm32f30x_gpio.h”#include “stm32f30x_rcc.h”RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); //Enable HSEwhile(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET) ; //Waiting for HSEFLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);FLASH->ACR |= (uint32_t)((uint8_t)0x02);RCC_PREDIV1Config(RCC_PREDIV1_Div1);//PREDIV 1 Divider = 1RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_PREDIV1,RCC_PLLMul_9);//Set PREDIV1 as source for PLL,And set PLLMUL=9RCC_PLLCmd(ENABLE);//Enable PLLwhile(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) ;//Waiting for PLLRCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);//Set PLL as SYSCLK SoucreRCC_HSICmd(DISABLE);//Disable HSIRCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;RCC_GetClocksFreq (&RCC_Clocks);

Читайте также STM32.Bluetooth и Android.

В основной функции main, объявлена структура RCC_ClocksTypeDef. Данная структура содержит в себе поля, отражающие текущую тактовую частоту определенных частей контроллера.

Затем в основной функции вызывается функция InitRCC,которая настраивает тактирование контроллера. Рассмотрим её подробнее.

Командой RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON), мы включаем HSE.

На его включение необходимо время, поэтому необходимо подождать пока не будет установлен флаг RCC_FLAG_HSERDY.

Делаем мы это в цикле while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET) .

Затем мы производим настройку задержки флеш памяти. Это необходимо делать при работе системной шины на частотах свыше 36 МГц!

После настройки задержки выбираем предделитель PLL. Командой RCC_PREDIV1Config(RCC_PREDIV1_Div1) мы устанавливаем предделитель на 1.

Командой RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_PREDIV1,RCC_PLLMul_9) выбирам HSE как источник частоты для PLL и выбираем умножение в 9 раз.

Остается только влючить PLL командой RCC_PLLCmd(ENABLE),и ожидать установки флага RCC_FLAG_PLLRDY,в цикле while. Тем самым мы обеспечиваем необходимую временную задержку для включения PLL.

После этого выбираем PLL как источник системной частоты SYSCLK командой RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK). Предделители шин трогать не будем, поэтому шины AHB,APB1,APB2 будут работать на частотах 72,36 и 72 МГц соответственно.

Остается лишь выключить внутреннюю RC цепочку командой RCC_HSICmd(DISABLE).

После выполнения функции InitRCC, в основном цикле прошивки заполним структуру RCC_ClocksTypeDef, что позволит нам узнать, правильно ли мы настроили систему тактирования. Делаем мы это командой RCC_GetClocksFreq (&RCC_Clocks).

Посмотреть значения тактовых частот контроллера можно в режиме отладки, установив точку останова на команде __NOP() что означает, пустую команду. Данную команду часто добавляют для удобства отладки.

Подключаем отладочную плату STM32 F3 DISCOVERY, собираем прошивку, прошиваем плату и наконец, заходим в режим отладки, нажав кнопку Start/Stop debug session (Ctrl+F5). Установив точку останова на функции __NOP,и добавив структуру RCC_Clocks в Watch,запускаем исполнение прошивки, нажав F5. В результате видим:

Частоты настроены правильно, и микроконтроллер теперь работает на частоте 72 Мгц.

Итак, как Вы поняли из сегодняшнего урока, система тактирования STM32 достаточно мощна и гибка для удовлетворения потребностей Ваших проектов. Потратив время на её настройку — Вы достигнете прекрасных результатов!

Спасибо за внимание! Ваши вопросы как обычно в комментариях!

Другие уроки цикла.

Любое копирование, воспроизведение, цитирование материала, или его частей разрешено только с письменного согласия администрации MKPROG.RU. Незаконное копирование, цитирование, воспроизведение преследуется по закону!

Источник: http://mkprog.ru/mikrokontrollery-stm32/stm32-dlya-nachinayushhih-urok-2-taktirovanie-stm32.html