STM32单片机原理及应用ppt课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,IMUST B&E LAB ,1,.,一、课程结构及特点,介绍及实践当前微机应用的热点内容：,单片机技术及典型应用,EDA技术与可,编程逻辑器件(CPLD/FPGA,VHDL),嵌入式系统(ARM,RTOS),其特点：,没有深奥的理论，只有新观念和新方法。实践性较强，软硬件结合。,IMUST B&E LAB ,2,.,通过课程及实验需要掌握：,1、单片机(以STM32为例）的典型技术及应用。,2、EDA新技术（Quartus|使用、在FPGA/CPLD上构建时序逻辑和建立Nios系统）。,3、嵌入式基础及应用(WinCE、uc,Linux),为研究课题奠定一定的基础。,二、课程目的,3,.,形式：,讲授+综合实验（,每2人一组，各实验内容讨论确定）。,时间安排：,讲授：1012次课（含各部分软硬件环境及方法介绍），综合实验810次课（,各实验24次，不足时可利用业余时间）,。,考核：,综合实验（4个）50%、报告（4部分）50%,综合实验要求,：,根据综合实验装置提供的硬件环境，结合自己的研究方向，查找资料，选择一、二单元内容设计实验，应用各部分新技术和手段实现。,具体要求：,1、方案说明文档（项目的目的、意义、原理、功能等）。,(背景:工艺流程,技术发展情况论述.),(方案:系统框图,功能描述.),2、电路原理图及所选器件主要参数,3、软件流程图及部分程序清单。,IMUST B&E LAB ,三、课程形式及考核办法,4,.,参考书目,1、微机控制新技术 姚燕南 西交大,2、STM32F10 x参考手册_cn.pdf 电子版,3、FPGA设计及应用 诸振勇 西电大,4、CPLD技术及其应用 宋万杰 西电大,5、基于FPGA的嵌入式系统设计 任爱锋等 西电大,6、DSP应用系统设计朱铭锆 电子,7、电动机的DSP控制王晓明 北航,8、TMS320LF240 xDSP结构、原理及应用 刘和平 北航,9、嵌入式系统设计与实例开发王田苗 清华,10、基于ARM的嵌入式系统开发与应用吴明晖 邮电,11、SOPC技术实用教程 潘松等 清华,B&E LAB ,5,.,STM32,单片机原理及应用,第一部分,6,.,需要掌握,掌握单片机的一般设计方法。,目前典型接口电路原理及应用。,开发,环境Keil 及编程工具的使用。,能够设计建立基于单片机的系统。,设计完成一个基于STM32单片机的应用系统。完成:系统描述,软硬件设计,调试结果并写出报告。,7,.,了解-,背景:工艺流程,技术发展情况论述.,掌握-原理论述、同类方案比较。,设计-,方案:系统框图,功能描述.,实现-软件流程、功能实现。,实际工程应用的一般步骤,8,.,实际工程应用的一般步骤,9,.,一、,STM32微控制器系列cn.pdf,STM32,的主要优点,使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核,优异的实时性能,杰出的功耗控制,出众及创新的外设,最大程度的集成整合,易于开发，可使产品,快速进入市场,10,.,设计模式,基础型：做好需要专业的软硬件知识,智能型：在搭建的程序框架下设计,高级型：在操作系统管理下，专注应用。,介绍特色、扩展内容，比较学习。需要大家课下认真消化资料，掌握基础内容。,STM32F10 x参考手册_cn.pdf,11,.,二、硬件,特色接口,I/O,低功耗模式、定时器/计数器、输入捕获,PWM(,脉宽调变（Pulse-Width Modulation,),A/D,DMA,(直接存储器存取（direct memory access）),、RTC,USART、SPI,(,单个程序启动（Single Program Initiation）),BOOT,(计算机】,引导；自引；自展；启动,引导程序,自展程序(=bootstrap),12,.,13,.,14,.,15,.,通用输入输出（General Purpose Input/Output,）,16,.,17,.,通用同步异步收发机（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）,18,.,19,.,举例：初始化I/O口,void GPIO_Configuration(void),/*在GPIO_Configuration中配置PD.1，2为输出模式*/,GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2,;,GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=,GPIO_Speed_2MHz,;,GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=,GPIO_Mode_Out_PP,;,GPIO_Init(,GPIOD,/按键F和+使用的GPIOB 的 Pin8 Pin9 端口,GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;/GPIO口的速度 作为按键 10MHz 对于一般的用途 足以 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;,/按键端口设置为 上拉输入,GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=,GPIO_Mode_IPU,;,GPIO_Init(GPIOB,#define,GPIO_Pin_1,(u16)0 x0002)/*Pin 1 selected*/,#define,GPIO_Pin_2,(u16)0 x0004)/*Pin 2 selected*/,GPIO_Mode_Out_PP=0 x10,/置模式寄存器某位,GPIO_Mode_IPU=0 x48,20,.,使用：,#define LED1_ON (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_1,Bit_SET),#define LED1_OFF(GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_1,Bit_RESET),#define LED2_ON (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_2,Bit_SET),#define LED2_OFF(GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_2,Bit_RESET),F=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_8);,J=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_9);,21,.,22,.,23,.,24,.,25,.,26,.,27,.,28,.,29,.,30,.,31,.,32,.,33,.,34,.,35,.,36,.,37,.,38,.,39,.,40,.,41,.,42,.,43,.,44,.,PWM技术,PWM（Pulse Width Modulation）控制脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。,PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。,45,.,PWM相关概念,占空比：就是输出的PWM中，高电平保持的时间 与 该PWM的时钟周期的时间 之比。如，一个PWM的频率是1000Hz，那么它的时钟周期就是1000us，如果高电平出现的时间是200us，那么低电平的时间肯定是800us，占空比就是200：1000，也就是说PWM的占空比就是1：5。,46,.,PWM相关概念,分辨率：也就是占空比最小能达到多少，如8位的PWM，理论的分辨率就是1：255(单斜率)，16位的的PWM理论就是1：65535(单斜率)。如16位的PWM，它的分辨率达到了1：65535，要达到这个分辨率，T/C就必须从0计数到65535才能达到，如果计数从0计到80之后又从0开始计到80.，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是说PWM的输出频率高了。,47,.,PWM相关概念,双斜率/单斜率：,假设一个PWM从0计数到80，之后又从0计数到80.这个就是单斜率。,假设一个PWM从0计数到80，之后是从80计数到0.这个就是双斜率。,可见，双斜率的计数时间多了一倍，所以输出的PWM频率就慢了一半，但是分辨率却是1：(80+80)1：160，就是提高了一倍。,48,.,PWM相关概念,假设PWM是单斜率，设定最高计数是80，我们再设定一个比较值是10，那么T/C从0计数到10时(这时计数器还是一直往上计数，直到计数到设定值80)，单片机就会根据你的设定，控制某个IO口在这个时候是输出1还是输出0还是端口取反，这样，就是PWM的最基本的原理了。,根据控制器件特性的需要，研究了各种形式的PWM(SPWM,SVPWM等),49,.,50,.,51,.,52,.,53,.,54,.,55,.,56,.,57,.,58,.,三、集成开发环境,MDK,开发套件源自德国,Keil,公司，被全球超过,10,万的嵌入式开发工程师验证和使用，是,ARM,公司目前最新推出的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具。,RealView MDK,集成了业内最领先的技术，融合了中国多数软件开发工程师所需的特点和功能。包括Vision3,集成开发环境与,RealView,编译器，支持,ARM7,、,ARM9,和最新的,Cortex-M3,核处理器，自动配置启动代码，集成,Flash,烧写模块，强大的,Simulation,设备模拟，性能分析等功能，与,ARM,之前的工具包,ADS,等相比，,RealView,编译器的最新版本可将性能改善超过,20,。,61,.,特色,菜鸟的阿拉伯飞毯,启动代码生成向导，自动引导，一日千里 启动代码和系统硬件结合紧密，必须用汇编语言编写，因而成为许多工程师难以跨越的门槛。,RealView MDK,开发工具可以帮您自动生成完善的启动代码，并提供图形化的窗口，随您轻松修改。无论对于初学者还是有经验的开发工程师，都能大大节省时间，提高开发效率。,62,.,特色,高手的无剑胜有剑,软件模拟器，完全脱离硬件的软件开发过程,RealView MDK,的设备模拟器可以仿真整个目标硬件，包括快速指令集仿真、外部信号和,I/O,仿真、中断过程仿真、片内所有外围设备仿真等。开发工程师在无硬件的情况下即可开始软件开发和调试，使软硬件开发同步进行，大大缩短开发周期。而一般的,ARM,开发工具仅提供指令集模拟器，只能支持,ARM,内核模拟调试。,63,.,专家的哈雷望远镜,性能分析器，看得更远、看得更细、看得更清,RealView MDK,的性能分析器好比哈雷望远镜，让您看得更远和更准，它辅助您查看代码覆盖情况，程序运行时间，函数调用次数等高端控制功能，指导您轻松的进行代码优化，成为嵌入式开发高手。通常这些功能只有价值数千美元的昂贵的,Trace,工具才能提供。,特色,64,.,未来战士的激光剑,Cortex-M3,支持,RealView MDK,支持的,Cortex-M3,核是,ARM,公司最新推出的针对微控制器应用的内核，它提供业界,领先的高性能和低成本的解决方案，未来几年将成为,MCU,应用的热点和主流。目前国内只有,ARM,公司的,MDK,和,RVDS,开发工具可以支持,Cortex,M3,芯片的应用开发。,特色,65,.,特色,业界最优秀的编译器,RealView,编译器，代码更小，性能更高,RealView MDK,的,RealView,编译器与,ADS 1.2,比较：,代码密度：比,ADS 1.2,编译的代码尺寸小,10%,；,代码性能：比,ADS 1.2,编译的代码性能高,20%,。,66,.,特色,配备,ULINK2,仿真器,+Flash,编程模块，轻松实现,Flash,烧写,RealView MDK,无需寻求第三方编程软件与硬件支持，通过配套的,ULINK2,仿真器与,Flash,编程工具，轻松实现,CPU,片内,FLASH,、外扩,FLASH,烧写，并支持用户自行添加,FLASH,编程算法；而且能支持,FLASH,整片删除、扇区删除、编程前自动删除以及编程后自动校验等功能，轻松方便。,67,.,特色,绝对的高性价比-国际品质，本土价格：,RealView MDK中国版保留了RealView MDK国际版的所有卓越性能，而产品价格也是针对国内大多数用户预算而专门定制的，力求给国内开发工程师提供最高性价比的开发工具解决方案。,更贴身的服务-专业的本地化的技术支持和服务,RealView MDK中国版用户将享受到专业的本地化的技术支持和服务，包括电话、Email、论坛、中文技术文档等，这将有助于国内工程师们开发出更有竞争力的产品。,68,.,Vision3 IDE,Vision IDE,在全球拥有庞大的用户群，超过,10,万开发工程师在使用,Keil,开发工具。国内大多数单片机工程师都接触和使用过,Vision,开发环境，,RealView MDK,可以帮助国内,8,位、,16,位,MCU,开发工程师平滑过度到,32,位,ARM,的应用开发。,Vision IDE,简单易用，能让您立马上手。,69,.,70,.,安装,Vision3 IDE,运行,解密：,1.1、拷贝BIN文件夹到keil的安装目录下（例如c:KeilARM）；,1.2、将windows文件夹拷贝到系统安装目录(例如c:此步其实是安装ULINK1的驱动)；,1.3、打开KEIL,选择File菜单下的License Management，拷贝CID；,1.4、用Keil_lic_v3.2生成License并添加到KEIL里,最好别用Keil_lic_v3.4，,1.5、请注意区分内核（在DEBUG介面设置）ULINK Cortex Debugger用于Cortex核；ULINK ARM Debugger是用于ARM7/9的调试；,71,.,驱动Jlink,插上Jlink,72,.,建立工程,1.选择器件,2.配置路径,3.编制（加载）头文件,四、编程要点,73,.,使用,Vision3 IDE,新建工程，设备库中选择目标芯片。,74,.,使用,Vision3 IDE,配置编译环境。,75,.,使用,Vision3 IDE,配置启动代码：根据目标板资源修改相关内容（如CPU/PLL、总线系统等），达到匹配。,76,.,使用,Vision3 IDE,配置硬件选项，单击,77,.,使用,Vision3 IDE,创建源文件及文件组,加入工程,78,.,编译链接工程,调试程序,建立HEX文件,下载HEX文件,79,.,编程,初始化,1.选择I/O端口：方向、上拉。,2.外设配置：定时器、A/D、PWM等。,3.启动方式、中断等。,4.初始化变量、端口等。,80,.,配置系统不同的时钟源,配置中断系统,1.嘀嗒,(SysTick),校准时钟，每1ms产生一次中断,2.外部中断线,I/O性能配置,AD、定时器,81,.,四、编程要点,主流程 子程序（函数）,1.输入信号检测处理 1.位置说明,2.键盘处理 2.参数声明,3.控制逻辑及运算 3.控制逻辑及运算,4.输出控制 4.返回,5.显示处理,中断及服务,1.向量入口,2.中断服务逻辑,82,.,五、例程,通用,I/O端口,例程,嵌套向量中断控制器NVIC例程,外部中断/事件控制器（EXIT）例程,串行通信接口 例程,实时钟RTC例程,通用计时器TIMx例程,高级控制定时器TIM1例程,DMA控制器 例程,ADC转换器 例程,IIC接口 例程,SPI接口 例程,RTX_Blinky例程,83,.,