Давно, даже очень давно, не было новых статей на нашем статье, так что пришло время наверстывать 😉 Сегодня мы положим начало изучению STM32F4. И, наверное, начнем с создания нового проекта для этих контроллеров, хотя не хотел я, честно говоря, про это писать статью, так как новый проект тут создается, в принципе, так же как и для STM32F103 (). Но все-таки бывает, что именно с STM32F4 возникают некоторые трудности, так что, все-таки, рассмотрим этот процесс в подробностях)
Так что, запускаем Keil, создаем новый проект – Project -> New uVision Project. Сохраняем новый проект в какой-нибудь папке, и затем нам предложат выбрать используемый микроконтроллер. Что ж, выбираем, пусть это будет STM32F407VG:
Готово, в появившемся диалоговом окне тыкаем «Да» и к нам в проект добавится первый файл – startup_stm32f4xx.s . Также как и раньше, мы будем использовать библиотеки CMSIS и Standard Peripheral Library , но, естественно, уже для контроллеров STM32F4xx. Так что надо их обязательно скачать и добавить нужные файлы в наш пока еще пустой проект. Кстати не раз слышал от разных людей, что попадаются какие то «не такие» библиотеки для F4, и проект даже простейший не собирается. Сам я с таким не сталкивался, тем не менее, вот проверенные библиотеки, которые я сам использую:
Итак, скачали, все готово, теперь добавляем файлы в проект. На картинке видно, какие понадобятся:
Ну вот и закончена подготовка, теперь создадим новый.c файл, в котором и будет наш код. Идем в File->New , в Keil’е открывается пустой файл, жмем File->Save as и сохраняем его под именем test.c, например. Не забываем при сохранении указать расширение файла (.c). Файл создали, отлично, но надо его еще и в проект наш добавить. Ну, собственно, в этом ничего сложного нету 😉 В этот файл запишем тестовую пустую программу:
| #include "stm32f4xx.h" #include "stm32f4xx_rcc.h" #include "stm32f4xx_gpio.h" /*******************************************************************/ int main() { while (1 ) { __NOP() ; } } /*******************************************************************/ |
Почти все уже готово, осталось заглянуть в настройки проекта – Project->Options for target… Открывается окошко с множеством вкладок, нас тут интересуют лишь несколько. Открываем вкладку C/C++ и в поле Define прописываем:
Ну и внизу в поле надо добавить пути абсолютно ко всем файлам, включенным в проект. После выполнения этого шага можно давить на F7 (Build), и проект соберется без ошибок и предупреждений. Как видите, ничего сложного)
Но вообще я лично делаю несколько иначе. Смотрите в чем минус такого подхода. Вот мы скачали себе куда-то библиотеки CMSIS и SPL, добавили файлы из этих папок, прописали пути к файлам, все круто. НО! Проект не соберется на другом компьютере, поскольку пути все абсолютные, то есть указывают на конкретные папки на вашем компьютере. И на другой машине придется фактически заново выполнять действия по созданию нового проекта. Это огромнейший минус. Поэтому я обычно создаю отдельную папку для нового проекта, в ней создаю подпапки для CMSIS, SPL и других используемых библиотек и в эти папки запихиваю все файлы, которые мне понадобятся в каждом конкретном проекте. Вот, например, создадим папку STM32F4_Test для нашего нового проекта и в ней следующие папки:
В папки CMSIS и SPL я засунул все необходимые файлы, которые мы добавляли, создавая проект, в начале статьи. Теперь запускаем Keil, создаем новый проект и сохраняем его в нашу подпапку Project, чтобы все файлы проекта лежали в одном месте и не устраивали хаос)
Проект создан, теперь, как и раньше просто добавляем в него все файлы из папок STM32F4_CMSIS и STM32F4_SPL. В папку Source запихиваем наш тестовый.c файл с функцией main() и его тоже добавляем в проект. Осталось настроить настройки =) Все то же самое – в поле define прописываем:
USE_STDPERIPH_DRIVER,STM32F4XX
Собираем проект – ошибок нет, полет нормальный! В принципе в итоге получили то тоже самое, но теперь проект будет без проблем сразу собираться на любом другом компьютере, а это очень удобно и полезно) Абсолютно все файлы проекта теперь лежат рядом, в одной папке, а пути стали относительными и их не придется менять.
На этом то, собственно все, в ближайшее время что-нибудь поделаем для программирования STM32F4, обязательно, так что до скорого!;)
Полный проект из примера статьи –
До этого момента мы использовали стандартную библиотеку ядра - CMSIS. Для настройки какого-либо порта на нужный режим работы нам приходилось обращаться к , чтобы найти отвечающий за определенную функцию регистр, а также искать по большому документу другую связанную с этим процессом информацию. Дело примет еще большие мучительные и рутинные обороты, когда мы приступим к работе с таймером или АЦП. Количество регистров там значительно больше, чем у портов ввода-вывода. Ручная настройка отнимает немало времени и повышает шанс допустить ошибку. Поэтому многие предпочитают работать со стандартной библиотекой периферии - StdPeriph. Что же она дает? Всё просто - повышается уровень абстракции, вам не нужно лезть в документацию и думать о регистрах в большинстве своеём. В этой библиотеке все режимы работы и параметры периферии МК описаны в виде структур. Теперь для настройки периферийного устройства необходимо лишь вызвать функцию инициализации устройства с заполненной структурой.
Ниже приведена картинка со схематичным изображением уровней абстракции.
Мы работали с CMSIS (которая находится «ближе» всего к ядру), чтобы показать, как устроен микроконтроллер. Следующим шагом является стандартная библиотека, пользоваться которой мы научимся сейчас. Дальше идут драйвера устройств. Под ними понимаются *.c \ *.h -файлы, которые обеспечивают удобный программный интерфейс для управления каким-либо устройством. Так, например, в этом курсе мы предоставим вам драйверы для микросхемы max7219 и WiFi-модуля esp8266.
Стандартный проект будет включать в себя следующие файлы:
Во-первых, конечно же, это файлы CMSIS, которые позволяют стандартной библиотеке работать с ядром, о них мы уже говорили. Во-вторых, файлы стандартной библиотеки. И в-третьих, пользовательские файлы.
Файлы библиотеки можно найти на странице, посвященной целевому МК (для нас это stm32f10x4), в разделе Design Resources (в среде CooCox IDE эти файлы скачиваются из репозитория среды разработки). Каждой периферии соответствуют два файла - заголовочный (*.h) и исходного кода (*.c). Детальное описание можно найти в файле поддержки, который лежит в архиве с библиотекой на сайте.
- stm32f10x_conf.h - файл конфигурации библиотеки. Пользователь может подключить или отключить модули.
- stm32f10x_ppp.h - заголовочный файл периферии. Вместо ppp может быть gpio или adc.
- stm32f10x_ppp.c - драйвер периферийного устройства, написанный на языке Си.
- stm32f10x_it.h - заголовочный файл, включающий в себя все возможные обработчики прерываний (их прототипы).
- stm32f10x_it.c - шаблонный файл исходного кода, содержащий сервисные рутинные прерывания (англ. interrupt service routine , ISR) для исключительных ситуаций в Cortex M3. Пользователь может добавить свои ISR для используемой периферии.
В стандартной библиотекии периферии есть соглашение в наименовании функций и обозначений.
- PPP - акроним для периферии, например, ADC.
- Системные, заголовочные файлы и файлы исходного кода - начинаются с stm32f10x_ .
- Константы, используемые в одном файле, определены в этом файле. Константы, используемые в более чем одном файле, определены в заголовочных файлах. Все константы в библиотеке периферии чаще всего написаны в ВЕРХНЕМ регистре.
- Регистры рассматриваются как константы и именуются также БОЛЬШИМИ буквами.
- Имена функций, относящихся к периферии, содержат акроним, например, USART_SendData() .
- Для настройки каждого периферийного устройства используется структура PPP_InitTypeDef , которая передается в функцию PPP_Init() .
- Для деинициализации (установки значения по умолчанию) можно использовать функцию PPP_DeInit() .
- Функция, позволяющая включить или отключить периферию, именуется PPP_Cmd() .
- Функция включения/отключения прерывания именуется PPP_ITConfig .
С полным списком вы опять же можете ознакомиться в файле поддержки библиотеки. А теперь давайте перепишем мигание светодиода с использованием стандартной библиотеки периферии!
Перед началом работы заглянем в файл stm32f10x.h и найдем строчку:
#define USE_STDPERIPH_DRIVER
Если вы будете настраивать проект с нуля, используя файлы библиотеки из скачанного архива, то вам будет необходимо раскомментировать данную строчку. Она позволит использовать стандартную библиотеку. Данное определение (макрос) скомандует препроцессору подключить файл stm32f10x_conf.h:
#ifdef USE_STDPERIPH_DRIVER #include "stm32f10x_conf.h" #endif
В этом файле подключаются модули. Если вам нужны только конкретные - отключите остальные, это сэкономит время при компиляции. Нам, как вы уже могли догадаться, нужны модули RTC и GPIO (однако в будущем потребуются также _bkp.h , _flash , _pwr.h , _rtc.h , _spi.h , _tim.h , _usart.h):
#include "stm32f10x_flash.h" // for init_pll() #include "stm32f10x_gpio.h" #include "stm32f10x_rcc.h"
Как и в прошлый раз, для начала нужно включить тактирование порта B. Делается это функцией, объявленной в stm32f10x_rcc.h:
Void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);
Перечисление FunctionalState определено в stm32f10x.h:
Typedef enum {DISABLE = 0, ENABLE = !DISABLE} FunctionalState;
Объявим структуру для настройки нашей ножки (найти её можно в файле stm32f10x_gpio.h):
GPIO_InitTypeDef LED;
Теперь нам предстоит её заполнить. Давайте посмотрим на содержание этой структуры:
Typedef struct { uint16_t GPIO_Pin; GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; } GPIO_InitTypeDef;
Все необходимые перечисления и константы можно найти в этом же файле. Тогда переписанная функция init_leds() примет следующий вид:
Void led_init() { // Включаем тактирование RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // Объявляем структуру и заполняем её GPIO_InitTypeDef LED; LED.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; LED.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; LED.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // Инициализируем порт GPIO_Init(GPIOB, &LED); }
Перепишем функцию main() :
Int main(void) { led_init(); while (1) { GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); delay(10000000); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); delay(10000000); } }
Главное - прочувствовать порядок инициализации: включаем тактирование периферии, объявляем структуру, заполняем структуру, вызываем метод инициализации. Другие периферические устройства обычно настраиваются по подобной схеме.
Я указывал, что к системе подключается стандартная библиотека. На самом деле, подключается CMSIS - система обобщенного структурного представления МК, а также SPL - стандартная библиотека периферии. Рассмотрим каждую из них:
CMSIS
Представляет собой набор заголовочных файлов и небольшого набора кода для унификации и структурировании работы с ядром и периферией МК. По сути, без этих файлов невозможно нормально работать с МК. Получить библиотеку можно на странице сопровождающей документации к МК.
Эта библиотека если верить описанию создавалась для унификации интерфейсов пр работе с любым МК семейства Cortex. Однако, на деле выходит, что это справедливо только для одного производителя, т.е. перейдя на МК другой фирмы вы вынуждены изучать его периферию почти с нуля.
Хотя те файлы которые касаются процессорного ядра МК у всех производителей идентичны (хотя бы потому, что модель процессорного ядра у них одна - предоставленная в виде ip-блоков компанией ARM).
Поэтому работа с такими частями ядра как регистры, инструкции, прерывания и сопроцессорные блоки стандартна для всех.
Что касается периферии то у STM32 и STM8 (внезапно) она почти похожа, также частично это справедливо и для других МК выпущенных компанией ST. В практической части, я покажу насколько просто использовать CMSIS. Однако трудности в его использовании связаны с нежеланием людей читать документацию и разбираться в устройстве МК.
SPL
Standard Peripheral Library - стандартная библиотека периферии. Как следует из названия, назначение этой библиотеки - создание абстракции для периферии МК. Библиотека состоит из заголовочных файлов где объявлены человеко-понятные константы для конфигурирования и работы с периферией МК, а также файлы исходного кода собираемые собственно в саму библиотеку для операций с периферией.
SPL является абстракцией над CMSIS представляя пользователю общий интерфейс для всех МК не только одного производителя, но и вообще всех МК с процессорным ядром Cortex-Mxx.
Считается, что она более удобна новичкам, т.к. позволяет не думать как работает периферия, однако качество кода, универсальность подхода и скованность интерфейсов накладывают на разработчика определенные ограничения.
Также функционал библиотеки не всегда позволяет точно реализовать настройку некоторых компонентов таких как USART (универсальный синхронный-асинхронный последовательный порт) в определённых условиях. В практической части, я также опишу работу с этой частью библиотеки.
Список статей который поможет изучить микроконтроллер STM32 даже начинающему. Подробно обо всем с примерами начиная от мигания светодиодом до управления бесколлекторным двигателем. В примерах используется стандартная библиотека SPL (Standard Peripheral Library).
Тестовая плата STM32F103, ST-Link программатор, и программное обеспечение для прошивки под Windows и Ubuntu.
VIC (Nested vectored interrupt controller) – модуль контроля прерываний. Настройка и использование прерываний. Приоритеты прерываний. Вложенные прерывания.
АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Схема питания и примеры использования АЦП в различных режимах. Regular и Injected каналы. Использование АЦП вместе с DMA. Внутренний термометр. Аналоговый watchdog.
Таймеры общего назначения. Генерирование прерывания через равные промежутки времени. Измерение времени между двумя событиями.
Захвата сигнала таймером на примере работы с ультразвуковым датчиком HC-SR04
Использование таймера для работы с энкодером.
Генерация ШИМ. Управление яркостью светодиода. Управление сервоприводом (сервомашинками). Генерация звука.
Загрузка...