STM32F10xx時鐘系統框圖：時鐘是整個系統的脈搏 下圖是STM32F10xx時鐘系統的框圖，通過這個圖可以一目了然地看到各個部件時鐘產生的路徑，還可以很方便地計算出各部分的時鐘頻率。 STM32的四個時鐘源(HSI、HSE、LSI和LSE)也在圖中標出；圖中間的時鐘監視系統(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，輸出定時器時鐘之前有一個乘法器，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選擇，當APB預分頻器的分頻因子為1時，這個乘法器無作用；當APB預分頻器的分頻因子大于1時，這個乘法器做倍頻操作，即將APB預分頻器輸出的頻率乘2，這樣可以保證定時器可以得到最高的72MHz時鐘脈沖。 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稱其為I/O管腳的復用功能，相信這點大家都很清楚，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接，方便了PCB的設計同時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的潛在好處是，在你不需要同時使用多個復用功能時，虛擬地增加復用功能的數量。例如，STM32上最多有3個USART接口，當你需要更多UART接口而又不需要同時使用它們時，可以通過這個重映射功能實現更多的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，可以作為普通I/O口 - CAN模塊 - JTAG調試接口 - 大部分定時器的引出接口 - 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的技術參考手冊。 請務必記住：如果使用了任意一種重映射功能，在初始化和使用之前，一定要打開AFIO時鐘。 下圖示出了部分復用功能引出腳的重映射結果： 【演示實例】一個在EK-STM32F板子上的RTC作為calender的例子 硬件連接：串口線連至板子的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 板子第一次跑這個程序時，進入時間配置。 根據超級終端上的提示，一次輸入年，月，日，時，分，秒 （1月就輸入01，10月直接輸入10；同理3號就輸入03） 隨后當前的時間就顯示到了超級終端上，并且每秒刷新。 沒有斷電的情況下再跑這個程序，由于看到bake up區域有被設置過時間的標志，不再進入時間設置階段，而是直接到時間顯示間斷，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：將紅色的電源跳線帽中的從下往上數的第5個取下，從原來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，一樣直接進入時間顯示。因為斷電后，back up區域由電池供電，其中記錄的記號不會由于系統掉電而消失。 【演示實例】使用EK-STM32F板測量STM32的功耗 這個例子演示了如何使用EK-STM32F開發評估板測量STM32F103VBT6在各種模式下的功耗。例子中演示了如何進入STM32的各種模式(RUN、SLEEP、STOP、STANDBY)，使用這個例子您可以通過EK-STM32F板上的紅色跳線(VDD、VREF+和VDDA)測量功耗。 本實例首先通過UART與Windows的Hyperterminal通信，用戶可以選擇需要進入的功耗模式，然后這個例程把用戶選好的配置存到后備寄存器，再次復位后STM32將進入之前選定的模式。 附件包中包含了一個說明文件，詳細說明了如何設置板上的跳線和操作的過程。 STM32 GPIO的十大優越功能綜述 前幾天Hotpower邀請大家討論一下GPIO的功能、性能和優缺點(STM32的GPIO很強大~~~)，等了幾天沒見太多人發言，但綜合來看提到了3點：1）真雙向IO，2）速度快，3）寄存器功能重復。關于第3點有說好，有說多余的，見仁見智。 下面我就在做個拋磚引玉，根據ST手冊上的內容，簡單地綜述一下GPIO的功能： 一、共有8種模式，可以通過編程選擇： 1. 浮空輸入 2. 帶上拉輸入 3. 帶下拉輸入 4. 模擬輸入 5. 開漏輸出——(此模式可實現hotpower說的真雙向IO) 6. 推挽輸出 7. 復用功能的推挽輸出 8. 復用功能的開漏輸出 模式7和模式8需根據具體的復用功能決定。 二、專門的寄存器(GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR)實現對GPIO口的原子操作，即回避了設置或清除I/O端口時的“讀-修改-寫”操作，使得設置或清除I/O端口的操作不會被中斷處理打斷而造成誤動作。 三、每個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、大電流驅動能力：GPIO口在高低電平分別為0.4V和VDD-0.4V時，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，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：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，不會因為某些I/O口的配置被改變而損壞——如一個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，在開漏配置模式下實現真正的雙向I/O功能。 每個STM32芯片都有一個內部的參照電壓，相當于一個標準電壓測量點，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。這個電壓基本不隨外部供電電壓的變化而變化。 不少人把這個參照電壓與ADC的參考電壓混淆。ADC的參考電壓都是通過Vref+提供的。100腳以上的型號，Vref+引到了片外，引腳名稱為Vref+；64腳和小于64腳的型號，Vref+在芯片內部與VCC信號線相連，沒有引到片外，這樣AD的參考電壓就是VCC上的電壓。 在ADC的外部參考電壓波動，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ADC測量的準確性要求不高時，可以使用這個內部參照電壓得到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，對系統參數進行補償時就十分有效。 STM32的ADC輸入通道配置 STM32中最多有3個ADC模塊，每個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個外部ADC管腳分別接到了3個ADC模塊，有8個外部ADC管腳只分別接到了2個ADC模塊，還有5個外部ADC管腳只接到了ADC3模塊，這樣總共是21個通 道。 下表是這些ADC管腳與每個ADC模塊的對應關系，表中可以看出ADC1還有2個內部通道，分別接到內部的 溫度傳感器和內部的參照電壓： 關于STM32 ADC速度的問題 STM32F103xx系列稱為增強型產品，增強型產品的最高時鐘頻率可以達到72MHz。增強型產品的英文名稱為Performance Line。 STM32F101xx系列稱為基本型產品，基本型產品的最高時鐘頻率可以達到36MHz。基本型產品的英文名稱為Access Line。 根據設計，當ADC模塊的頻率為14MHz時，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；對于基本型產品14MHz和28MHz處于它的最大允許頻率范圍內；對于增強型產品，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，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，在增強型產品上能用的最快SYSCLK頻率是56MHz。 ADC的速度由2個參數決定，它是采樣時間和轉換時間之和： 即：TCONV = 采樣時間 + 12.5個ADC時鐘周期 在STM32中，ADC的采樣時間是由用戶程序在一組預定的數值中選擇，按照ADC的時鐘周期計算，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個時鐘周期的采樣時間計算，最短的TCONV等于14個時鐘周期，如果ADC的時鐘頻率是14MHz，則ADC的速度為每秒100萬次。 注意：當ADC的時鐘頻率超過14MHz時，ADC的精度將會顯著下降。 STM32內置CRC模塊的使用 所有的STM32芯片都內置了一個硬件的CRC計算模塊，可以很方便地應用到需要進行通信的程序中，這個CRC計算模塊使用常見的、在以太網中使用的計算多項式： X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 +X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1 寫成16進制就是：0x04C11DB7 使用這個內置CRC模塊的方法非常簡單，既首先復位CRC模塊(設置CRC_CR=0x01)，這個操作把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，并逐個地把這組數據字寫入CRC_DR寄存器(既下圖中的綠色框)，寫完所有的數據字后，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：雖然讀寫操作都是針對CRC_DR寄存器，但實際上是訪問的不同物理寄存器。 有幾點需要說明： 1）上述算法中變量CRC，在每次循環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)，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中定時器的時鐘源 STM32中有多達8個定時器，其中TIM1和TIM8是能夠產生三對 PWM互補輸出的高級定時器，常用于三相電機的驅動，它們的時鐘由APB2的輸出產生。其它6個為普通定時器，時鐘由APB1的輸出產生。 下圖是STM32參考手冊上時鐘分配圖中，有關定時器時鐘部分的截圖： 從圖中可以看出，定時器的時鐘不是直接來自APB1或APB2，而是來自于輸入為APB1或APB2的一個倍頻器，圖中的藍色部分。 下面以定時器2~7的時鐘說明這個倍頻器的作用：當APB1的預分頻系數為1時，這個倍頻器不起作用，定時器的時鐘頻率等于APB1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，這個倍頻器起作用，定時器的時鐘頻率等于APB1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，APB1=36MHz，TIM2~7的時鐘頻率=36MHz(倍頻器不起作用)；當預分頻系數=2時，APB1=18MHz，在倍頻器的作用下，TIM2~7的時鐘頻率=36MHz。 有人會問，既然需要TIM2~7的時鐘頻率=36MHz，為什么不直接取APB1的預分頻系數=1？答案是：APB1不但要為TIM2~7提供時鐘，而且還要為其它外設提供時鐘；設置這個倍頻器可以在保證其它外設使用較低時鐘頻率時，TIM2~7仍能得到較高的時鐘頻率。 再舉個例子：當AHB=72MHz時，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，則因為這個倍頻器，TIM2~7仍然能夠得到72MHz的時鐘頻率。能夠使用更高的時鐘頻率，無疑提高了定時器的分辨率，這也正是設計這個倍頻器的初衷。 STM32中外部中斷與外部事件 這張圖是一條外部中斷線或外部事件線的示意圖，圖中信號線上劃有一條斜線，旁邊標志19字樣的注釋，表示這樣的線路共有19套。 圖中的藍色虛線箭頭，標出了外部中斷信號的傳輸路徑，首先外部信號從編號1的芯片管腳進入，經過編號2的邊沿檢測電路，通過編號3的或門進入中斷“掛起請求寄存器”，最后經過編號4的與門輸出到NVIC中斷控制器；在這個通道上有4個控制選項，外部的信號首先經過邊沿檢測電路，這個邊沿檢測電路受上升沿或下降沿選擇寄存器控制，用戶可以使用這兩個寄存器控制需要哪一個邊沿產生中斷，因為選擇上升沿或下降沿是分別受2個平行的寄存器控制，所以用戶可以同時選擇上升沿或下降沿，而如果只有一個寄存器控制，那么只能選擇一個邊沿了。 接下來是編號3的或門，這個或門的另一個輸入是“軟件中斷/事件寄存器”，從這里可以看出，軟件可以優先于外部信號請求一個中斷或事件，既當“軟件中斷/事件寄存器”的對應位為“1”時，不管外部信號如何，編號3的或門都會輸出有效信號。 一個中斷或事件請求信號經過編號3的或門后，進入掛起請求寄存器，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，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過編號4的與門，向NVIC中斷控制器發出一個中斷請求，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的另一端，實現了中斷的屏蔽。 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。圖中紅色虛線箭頭，標出了外部事件信號的傳輸路徑，外部請求信號經過編號3的或門后，進入編號5的與門，這個與門的作用與編號4的與門類似，用于引入事件屏蔽寄存器的控制；最后脈沖發生器把一個跳變的信號轉變為一個單脈沖，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，從外部激勵信號來看，中斷和事件是沒有分別的，只是在芯片內部分開，一路信號會向CPU產生中斷請求，另一路信號會向其它功能模塊發送脈沖觸發信號，其它功能模塊如何相應這個觸發信號，則由對應的模塊自己決定。 在圖上部的APB 總線和外設模塊接口，是每一個功能模塊都有的部分，CPU通過這樣的接口訪問各個功能模塊，這里就不再贅述了。 STM32的USART發送數據時如何使用TXE和TC標志 在USART的發送端有2個寄存器，一個是程序可以看到的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數據發送有兩個標志，一個是TXE=發送數據寄存器空，另一個是TC=發送結束；對照下圖，當TDR中的數據傳送到移位寄存器后，TXE被設置，此時移位寄存器開始向TX信號線按位傳輸數據，但因為TDR已經變空，程序可以把下一個要發送的字節(操作USART_DR)寫入TDR中，而不必等到移位寄存器中所有位發送結束，所有位發送結束時(送出停止位后)硬件會設置TC標志。 另一方面，在剛剛初始化好USART還沒有發送任何數據時，也會有TXE標志，因為這時發送數據寄存器是空的。 TXEIE和TCIE的意義很簡單，TXEIE允許在TXE標志為'1'時產生中斷，而TCIE允許在TC標志為'1'時產生中斷。 至于什么時候使用哪個標志，需要根據你的需要自己決定。但我認為TXE允許程序有更充裕的時間填寫TDR寄存器，保證發送的數據流不間斷。TC可以讓程序知道發送結束的確切時間，有利于程序控制外部數據流的時序。 STM32設置了很多非常有用和靈活的控制和狀態位，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。 在STM32中如何配置片內外設使用的IO端口 首先，一個外設經過配置輸入的時鐘和初始化后即被激活(開啟)。 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。 更多交流唐老師 Q277 256 4712 tel:137 518 21 328
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發表于 2017-9-4 15:48:44
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