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帶你走進(jìn)STM32的世界 更多學(xué)習資料分享群，歡迎大家加入471417140 STM32F10xx時(shí)鐘系統框圖：時(shí)鐘是整個(gè)系統的脈搏 下圖是STM32F10xx時(shí)鐘系統的框圖，通過(guò)這個(gè)圖可以一目了然地看到各個(gè)部件時(shí)鐘產(chǎn)生的路徑，還可以很方便地計算出各部分的時(shí)鐘頻率。 STM32的四個(gè)時(shí)鐘源(HSI、HSE、LSI和LSE)也在圖中標出；圖中間的時(shí)鐘監視系統(CSS)是在很多ST7的單片機中就出現的安全設置。特別注意：圖的右邊，輸出定時(shí)器時(shí)鐘之前有一個(gè)乘法器，它的操作不是由程序控制的，是由硬件根據前一級的APB預分頻器的輸出自動(dòng)選擇，當APB預分頻器的分頻因子為1時(shí)，這個(gè)乘法器無(wú)作用；當APB預分頻器的分頻因子大于1時(shí)，這個(gè)乘法器做倍頻操作，即將APB預分頻器輸出的頻率乘2，這樣可以保證定時(shí)器可以得到最高的72MHz時(shí)鐘脈沖。 STM32上很多管腳功能可以重新映射 STM32上有很多I/O口，也有很多的內置外設，為了節省引出管腳，這些內置外設都是與I/O口共用引出管腳，ST稱(chēng)其為I/O管腳的復用功能，相信這點(diǎn)大家都很清楚，因為基本上所有單片機都是這么做的。但不知有多少人知道，很多復用功能的引出腳可以通過(guò)重映射，從不同的I/O管腳引出，即復用功能的引出腳位是可通過(guò)程序改變的。 這一功能的直接好處是，PCB電路板的設計人員可以在需要的情況下，不必把某些信號在板上繞一大圈完成聯(lián)接，方便了PCB的設計同時(shí)潛在地減少了信號的交叉干擾。復用功能引出腳的重映射功能所帶來(lái)的潛在好處是，在你不需要同時(shí)使用多個(gè)復用功能時(shí)，虛擬地增加復用功能的數量。例如，STM32上最多有3個(gè)USART接口，當你需要更多UART接口而又不需要同時(shí)使用它們時(shí)，可以通過(guò)這個(gè)重映射功能實(shí)現更多的UART接口。 下述復用功能的引出腳具有重映射功能： - 晶體振蕩器的引腳在不接晶體時(shí)，可以作為普通I/O口 - CAN模塊 - JTAG調試接口 - 大部分定時(shí)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 詳細內容請看STM32的技術(shù)參考手冊。 請務(wù)必記�。喝绻褂昧巳我庖环N重映射功能，在初始化和使用之前，一定要打開(kāi)AFIO時(shí)鐘。 下圖示出了部分復用功能引出腳的重映射結果： 【演示實(shí)例】一個(gè)在EK-STM32F板子上的RTC作為calender的例子 硬件連接：串口線(xiàn)連至板子的UART-0端口。超級終端設置為： Bits Per seconds: 115200 Data bits: 8 Parity: none Stop bits: 1 Flow control Hardware 板子第一次跑這個(gè)程序時(shí)，進(jìn)入時(shí)間配置。 根據超級終端上的提示，一次輸入年，月，日，時(shí)，分，秒 （1月就輸入01，10月直接輸入10；同理3號就輸入03） 隨后當前的時(shí)間就顯示到了超級終端上，并且每秒刷新。 沒(méi)有斷電的情況下再跑這個(gè)程序，由于看到bake up區域有被設置過(guò)時(shí)間的標志，不再進(jìn)入時(shí)間設置階段，而是直接到時(shí)間顯示間斷，在超級終端上，每秒刷新。 當然如果在EK-STM32F板子上將Vbat和電池相接，具體就是：將紅色的電源跳線(xiàn)帽中的從下往上數的第5個(gè)取下，從原來(lái)的水平放置改成豎直放置（和上面的VBAT相連）。就算斷電，只要再上電，看到back up區域中的記號，一樣直接進(jìn)入時(shí)間顯示。因為斷電后，back up區域由電池供電，其中記錄的記號不會(huì )由于系統掉電而消失。 【演示實(shí)例】使用EK-STM32F板測量STM32的功耗 這個(gè)例子演示了如何使用EK-STM32F開(kāi)發(fā)評估板測量STM32F103VBT6在各種模式下的功耗。例子中演示了如何進(jìn)入STM32的各種模式(RUN、SLEEP、STOP、STANDBY)，使用這個(gè)例子您可以通過(guò)EK-STM32F板上的紅色跳線(xiàn)(VDD、VREF+和VDDA)測量功耗。 本實(shí)例首先通過(guò)UART與Windows的Hyperterminal通信，用戶(hù)可以選擇需要進(jìn)入的功耗模式，然后這個(gè)例程把用戶(hù)選好的配置存到后備寄存器，再次復位后STM32將進(jìn)入之前選定的模式。 附件包中包含了一個(gè)說(shuō)明文件，詳細說(shuō)明了如何設置板上的跳線(xiàn)和操作的過(guò)程。 STM32 GPIO的十大優(yōu)越功能綜述 前幾天Hotpower邀請大家討論一下GPIO的功能、性能和優(yōu)缺點(diǎn)(STM32的GPIO很強大~~~)，等了幾天沒(méi)見(jiàn)太多人發(fā)言，但綜合來(lái)看提到了3點(diǎn)：1）真雙向IO，2）速度快，3）寄存器功能重復。關(guān)于第3點(diǎn)有說(shuō)好，有說(shuō)多余的，見(jiàn)仁見(jiàn)智。 下面我就在做個(gè)拋磚引玉，根據ST手冊上的內容，簡(jiǎn)單地綜述一下GPIO的功能： 一、共有8種模式，可以通過(guò)編程選擇： 1. 浮空輸入 2. 帶上拉輸入 3. 帶下拉輸入 4. 模擬輸入 5. 開(kāi)漏輸出——(此模式可實(shí)現hotpower說(shuō)的真雙向IO) 6. 推挽輸出 7. 復用功能的推挽輸出 8. 復用功能的開(kāi)漏輸出 模式7和模式8需根據具體的復用功能決定。 二、專(zhuān)門(mén)的寄存器(GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR)實(shí)現對GPIO口的原子操作，即回避了設置或清除I/O端口時(shí)的“讀-修改-寫(xiě)”操作，使得設置或清除I/O端口的操作不會(huì )被中斷處理打斷而造成誤動(dòng)作。 三、每個(gè)GPIO口都可以作為外部中斷的輸入，便于系統靈活設計。 四、I/O口的輸出模式下，有3種輸出速度可選(2MHz、10MHz和50MHz)，這有利于噪聲控制。 五、所有I/O口兼容CMOS和TTL，多數I/O口兼容5V電平。 六、大電流驅動(dòng)能力：GPIO口在高低電平分別為0.4V和VDD-0.4V時(shí)，可以提供或吸收8mA電流；如果把輸入輸出電平分別放寬到1.3V和VDD-1.3V時(shí)，可以提供或吸收20mA電流。 七、具有獨立的喚醒I/O口。 八、很多I/O口的復用功能可以重新映射，見(jiàn)：你知道嗎？STM32上很多管腳功能可以重新映射。 九、GPIO口的配置具有上鎖功能，當配置好GPIO口后，可以通過(guò)程序鎖住配置組合，直到下次芯片復位才能解鎖。此功能非常有利于在程序跑飛的情況下保護系統中其他的設備，不會(huì )因為某些I/O口的配置被改變而損壞——如一個(gè)輸入口變成輸出口并輸出電流。 十、輸出模式下輸入寄存器依然有效，在開(kāi)漏配置模式下實(shí)現真正的雙向I/O功能。 STM32內置參照電壓的使用 每個(gè)STM32芯片都有一個(gè)內部的參照電壓，相當于一個(gè)標準電壓測量點(diǎn)，在芯片內部連接到ADC1的通道17。 根據數據手冊中的數據，這個(gè)參照電壓的典型值是1.20V，最小值是1.16V，最大值是1.24V。這個(gè)電壓基本不隨外部供電電壓的變化而變化。 不少人把這個(gè)參照電壓與ADC的參考電壓混淆。ADC的參考電壓都是通過(guò)Vref+提供的。100腳以上的型號，Vref+引到了片外，引腳名稱(chēng)為Vref+；64腳和小于64腳的型號，Vref+在芯片內部與VCC信號線(xiàn)相連，沒(méi)有引到片外，這樣AD的參考電壓就是VCC上的電壓。 在A(yíng)DC的外部參考電壓波動(dòng)，或因為Vref+在芯片內部與VCC相連而VCC變化的情況下，如果對于A(yíng)DC測量的準確性要求不高時(shí)，可以使用這個(gè)內部參照電壓得到ADC測量的電壓值。 具體方法是在測量某個(gè)通道的電壓值之前，先讀出參照電壓的ADC測量數值，記為ADrefint；再讀出要測量通道的ADC轉換數值，記為ADchx；則要測量的電壓為： Vchx = Vrefint * (ADchx/ADrefint) 其中Vrefint為參照電壓=1.20V。 上述方法在使用內置溫度傳感器對因為溫度變化，對系統參數進(jìn)行補償時(shí)就十分有效。 STM32的ADC輸入通道配置 STM32中最多有3個(gè)ADC模塊，每個(gè)模塊對應的通道不完全重疊。 下圖是STM32F103CDE數據手冊中的總框圖的左下角，圖中可以看出有8個(gè)外部ADC管腳分別接到了3個(gè)ADC模塊，有8個(gè)外部ADC管腳只分別接到了2個(gè)ADC模塊，還有5個(gè)外部ADC管腳只接到了ADC3模塊，這樣總共是21個(gè)通道。 下表是這些ADC管腳與每個(gè)ADC模塊的對應關(guān)系，表中可以看出ADC1還有2個(gè)內部通道，分別接到內部的溫度傳感器和內部的參照電壓： 關(guān)于STM32 ADC速度的問(wèn)題 STM32F103xx系列稱(chēng)為增強型產(chǎn)品，增強型產(chǎn)品的最高時(shí)鐘頻率可以達到72MHz。增強型產(chǎn)品的英文名稱(chēng)為Performance Line。 STM32F101xx系列稱(chēng)為基本型產(chǎn)品，基本型產(chǎn)品的最高時(shí)鐘頻率可以達到36MHz�；拘彤a(chǎn)品的英文名稱(chēng)為Access Line。 根據設計，當ADC模塊的頻率為14MHz時(shí)，可以達到ADC的最快采樣轉換速度。 要得到14MHz的ADC頻率，就要求SYSCLK的頻率是14MHz的倍數，即14MHz、28MHz、42MHz、56MHz、70MHz、84MHz等；對于基本型產(chǎn)品14MHz和28MHz處于它的最大允許頻率范圍內；對于增強型產(chǎn)品，14MHz、28MHz、42MHz、56MHz和70MHz幾種頻率都在它的最大允許頻率范圍內，但因為ADC預分頻器的分頻系數只有2、4、6、8這幾個(gè)，使用70MHz不能得到最大的14MHz，所以要想得到最快的ADC轉換速度，在增強型產(chǎn)品上能用的最快SYSCLK頻率是56MHz。 ADC的速度由2個(gè)參數決定，它是采樣時(shí)間和轉換時(shí)間之和： 即：TCONV = 采樣時(shí)間 + 12.5個(gè)ADC時(shí)鐘周期 在STM32中，ADC的采樣時(shí)間是由用戶(hù)程序在一組預定的數值中選擇，按照ADC的時(shí)鐘周期計算，共有8種選擇： 1.5、7.5、13.5、28.5、41.5、55.5、71.5和239.5 按最小的1.5個(gè)時(shí)鐘周期的采樣時(shí)間計算，最短的TCONV等于14個(gè)時(shí)鐘周期，如果ADC的時(shí)鐘頻率是14MHz，則ADC的速度為每秒100萬(wàn)次。 注意：當ADC的時(shí)鐘頻率超過(guò)14MHz時(shí)，ADC的精度將會(huì )顯著(zhù)下降。 STM32內置CRC模塊的使用 所有的STM32芯片都內置了一個(gè)硬件的CRC計算模塊，可以很方便地應用到需要進(jìn)行通信的程序中，這個(gè)CRC計算模塊使用常見(jiàn)的、在以太網(wǎng)中使用的計算多項式： X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 +X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1 寫(xiě)成16進(jìn)制就是：0x04C11DB7 使用這個(gè)內置CRC模塊的方法非常簡(jiǎn)單，既首先復位CRC模塊(設置CRC_CR=0x01)，這個(gè)操作把CRC計算的余數初始化為0xFFFFFFFF；然后把要計算的數據按每32位分割為一組數據字，并逐個(gè)地把這組數據字寫(xiě)入CRC_DR寄存器(既下圖中的綠色框)，寫(xiě)完所有的數據字后，就可以從CRC_DR寄存器(既下圖中的蘭色框)讀出計算的結果。 注意：雖然讀寫(xiě)操作都是針對CRC_DR寄存器，但實(shí)際上是訪(fǎng)問(wèn)的不同物理寄存器。 有幾點(diǎn)需要說(shuō)明： 1）上述算法中變量CRC，在每次循環(huán)結束包含了計算的余數，它始終是向左移位(既從最低位向最高位移動(dòng))，溢出的數據位被丟棄。 2）輸入的數據始終是以32位為單位，如果原始數據少于32位，需要在低位補0，當然也可以高位補0。 3）假定輸入的DWORD數組中每個(gè)分量是按小端存儲。 4）輸入數據是按照最高位最先計算，最低位最后計算的順序進(jìn)行。 例如： 如果輸入0x44434241，內存中按字節存放的順序是：0x41, 0x42, 0x43, 0x44。計算的結果是：0xCF534AE1 如果輸入0x41424344，內存中按字節存放的順序是：0x44, 0x43, 0x42, 0x41。計算的結果是：0xABCF9A63 STM32中定時(shí)器的時(shí)鐘源 STM32中有多達8個(gè)定時(shí)器，其中TIM1和TIM8是能夠產(chǎn)生三對PWM互補輸出的高級定時(shí)器，常用于三相電機的驅動(dòng)，它們的時(shí)鐘由APB2的輸出產(chǎn)生。其它6個(gè)為普通定時(shí)器，時(shí)鐘由APB1的輸出產(chǎn)生。 下圖是STM32參考手冊上時(shí)鐘分配圖中，有關(guān)定時(shí)器時(shí)鐘部分的截圖： 從圖中可以看出，定時(shí)器的時(shí)鐘不是直接來(lái)自APB1或APB2，而是來(lái)自于輸入為APB1或APB2的一個(gè)倍頻器，圖中的藍色部分。 下面以定時(shí)器2~7的時(shí)鐘說(shuō)明這個(gè)倍頻器的作用：當APB1的預分頻系數為1時(shí)，這個(gè)倍頻器不起作用，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率等于A(yíng)PB1的頻率；當APB1的預分頻系數為其它數值(即預分頻系數為2、4、8或16)時(shí)，這個(gè)倍頻器起作用，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率等于A(yíng)PB1的頻率兩倍。 假定AHB=36MHz，因為APB1允許的最大頻率為36MHz，所以APB1的預分頻系數可以取任意數值；當預分頻系數=1時(shí)，APB1=36MHz，TIM2~7的時(shí)鐘頻率=36MHz(倍頻器不起作用)；當預分頻系數=2時(shí)，APB1=18MHz，在倍頻器的作用下，TIM2~7的時(shí)鐘頻率=36MHz。 有人會(huì )問(wèn)，既然需要TIM2~7的時(shí)鐘頻率=36MHz，為什么不直接取APB1的預分頻系數=1？答案是：APB1不但要為T(mén)IM2~7提供時(shí)鐘，而且還要為其它外設提供時(shí)鐘；設置這個(gè)倍頻器可以在保證其它外設使用較低時(shí)鐘頻率時(shí)，TIM2~7仍能得到較高的時(shí)鐘頻率。 再舉個(gè)例子：當AHB=72MHz時(shí)，APB1的預分頻系數必須大于2，因為APB1的最大頻率只能為36MHz。如果APB1的預分頻系數=2，則因為這個(gè)倍頻器，TIM2~7仍然能夠得到72MHz的時(shí)鐘頻率。能夠使用更高的時(shí)鐘頻率，無(wú)疑提高了定時(shí)器的分辨率，這也正是設計這個(gè)倍頻器的初衷。 STM32中外部中斷與外部事件 這張圖是一條外部中斷線(xiàn)或外部事件線(xiàn)的示意圖，圖中信號線(xiàn)上劃有一條斜線(xiàn)，旁邊標志19字樣的注釋?zhuān)硎具@樣的線(xiàn)路共有19套。 圖中的藍色虛線(xiàn)箭頭，標出了外部中斷信號的傳輸路徑，首先外部信號從編號1的芯片管腳進(jìn)入，經(jīng)過(guò)編號2的邊沿檢測電路，通過(guò)編號3的或門(mén)進(jìn)入中斷“掛起請求寄存器”，最后經(jīng)過(guò)編號4的與門(mén)輸出到NVIC中斷控制器；在這個(gè)通道上有4個(gè)控制選項，外部的信號首先經(jīng)過(guò)邊沿檢測電路，這個(gè)邊沿檢測電路受上升沿或下降沿選擇寄存器控制，用戶(hù)可以使用這兩個(gè)寄存器控制需要哪一個(gè)邊沿產(chǎn)生中斷，因為選擇上升沿或下降沿是分別受2個(gè)平行的寄存器控制，所以用戶(hù)可以同時(shí)選擇上升沿或下降沿，而如果只有一個(gè)寄存器控制，那么只能選擇一個(gè)邊沿了。 接下來(lái)是編號3的或門(mén)，這個(gè)或門(mén)的另一個(gè)輸入是“軟件中斷/事件寄存器”，從這里可以看出，軟件可以?xún)?yōu)先于外部信號請求一個(gè)中斷或事件，既當“軟件中斷/事件寄存器”的對應位為“1”時(shí)，不管外部信號如何，編號3的或門(mén)都會(huì )輸出有效信號。 一個(gè)中斷或事件請求信號經(jīng)過(guò)編號3的或門(mén)后，進(jìn)入掛起請求寄存器，到此之前，中斷和事件的信號傳輸通路都是一致的，也就是說(shuō)，掛起請求寄存器中記錄了外部信號的電平變化。 外部請求信號最后經(jīng)過(guò)編號4的與門(mén)，向NVIC中斷控制器發(fā)出一個(gè)中斷請求，如果中斷屏蔽寄存器的對應位為“0”，則該請求信號不能傳輸到與門(mén)的另一端，實(shí)現了中斷的屏蔽。 明白了外部中斷的請求機制，就很容易理解事件的請求機制了。圖中紅色虛線(xiàn)箭頭，標出了外部事件信號的傳輸路徑，外部請求信號經(jīng)過(guò)編號3的或門(mén)后，進(jìn)入編號5的與門(mén)，這個(gè)與門(mén)的作用與編號4的與門(mén)類(lèi)似，用于引入事件屏蔽寄存器的控制；最后脈沖發(fā)生器把一個(gè)跳變的信號轉變?yōu)橐粋�(gè)單脈沖，輸出到芯片中的其它功能模塊。 在這張圖上我們也可以知道，從外部激勵信號來(lái)看，中斷和事件是沒(méi)有分別的，只是在芯片內部分開(kāi)，一路信號會(huì )向CPU產(chǎn)生中斷請求，另一路信號會(huì )向其它功能模塊發(fā)送脈沖觸發(fā)信號，其它功能模塊如何相應這個(gè)觸發(fā)信號，則由對應的模塊自己決定。 在圖上部的APB總線(xiàn)和外設模塊接口，是每一個(gè)功能模塊都有的部分，CPU通過(guò)這樣的接口訪(fǎng)問(wèn)各個(gè)功能模塊，這里就不再贅述了。 STM32的USART發(fā)送數據時(shí)如何使用TXE和TC標志 在USART的發(fā)送端有2個(gè)寄存器，一個(gè)是程序可以看到的USART_DR寄存器(下圖中陰影部分的TDR)，另一個(gè)是程序看不到的移位寄存器(下圖中陰影部分Transmit Shift Register)。 對應USART數據發(fā)送有兩個(gè)標志，一個(gè)是TXE=發(fā)送數據寄存器空，另一個(gè)是TC=發(fā)送結束；對照下圖，當TDR中的數據傳送到移位寄存器后，TXE被設置，此時(shí)移位寄存器開(kāi)始向TX信號線(xiàn)按位傳輸數據，但因為T(mén)DR已經(jīng)變空，程序可以把下一個(gè)要發(fā)送的字節(操作USART_DR)寫(xiě)入TDR中，而不必等到移位寄存器中所有位發(fā)送結束，所有位發(fā)送結束時(shí)(送出停止位后)硬件會(huì )設置TC標志。 另一方面，在剛剛初始化好USART還沒(méi)有發(fā)送任何數據時(shí)，也會(huì )有TXE標志，因為這時(shí)發(fā)送數據寄存器是空的。 TXEIE和TCIE的意義很簡(jiǎn)單，TXEIE允許在TXE標志為'1'時(shí)產(chǎn)生中斷，而TCIE允許在TC標志為'1'時(shí)產(chǎn)生中斷。 至于什么時(shí)候使用哪個(gè)標志，需要根據你的需要自己決定。但我認為T(mén)XE允許程序有更充裕的時(shí)間填寫(xiě)TDR寄存器，保證發(fā)送的數據流不間斷。TC可以讓程序知道發(fā)送結束的確切時(shí)間，有利于程序控制外部數據流的時(shí)序。 STM32設置了很多非常有用和靈活的控制和狀態(tài)位，只要你很好地掌握了它們的用法，可以讓你的應用更加精確和高效。深圳STM32技術(shù)實(shí)訓提升QQ754634522 這是STM32技術(shù)參考手冊中的一頁(yè)： 在STM32中如何配置片內外設使用的IO端口 首先，一個(gè)外設經(jīng)過(guò)配置輸入的時(shí)鐘和初始化后即被激活(開(kāi)啟)。 如果需要使用該外設的輸入輸出管腳，則需要配置相應的GPIO端口；否則該外設對應的輸入輸出管腳可以做普通GPIO管腳使用。 技術(shù)咨詢(xún)李老師，電話(huà)13544345450，QQ2966383766。 |
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