Mikrokontrolery STM32 w praktyce - Krzysztof Paprocki

Spis treści

1. Rdzeń Cortex-M3 (9)

 1.1. Firma ARM i jej wyroby (10)

 1.2. Rodzina rdzeni Cortex (12)

 1.3. Ogólne spojrzenie na architekturę rdzenia Cortex-M3 (14)

 1.4. Rejestry podstawowe (17)

 1.5. Przestrzeń adresowa (17)

   1.5.1. Bit-band, czyli obszary o dostępie atomowym (18)

 1.6. Sterownik przerwań NVIC (20)

 1.7. Lista rozkazów Thumb-2 (22)

2.  Narzędzia i oprogramowanie (23)

 2.1. Zestaw ewaluacyjny ZL27ARM (24)

 2.2. Zasilanie zestawu ewaluacyjnego (26)

 2.3. Rodzina mikrokontrolerów STM32 (27)

 2.4. Oprogramowanie narzędziowe (29)

 2.5. Biblioteka API – STM32F10x Standard Peripherals Library v3.4.0. (37)

   2.5.1. CMSIS: Cortex Microcontroller Software Interface Standard (38)

   2.5.2. Struktura biblioteki STM32F10x Standard Peripherals Library (39)

   2.5.3. Migracja ze starszej wersji biblioteki STM32F10x firmware library (44)

 2.6. Konfiguracja urządzeń peryferyjnych za pomocą Standard Peripherals Library (46) 

 2.7. Programowanie pamięci Flash mikrokontrolera (46)

 2.8. Debugowanie 48 2.9. Rdzeń Cortex-M3 i debugowanie (48)

   2.9.1. Praca ciągła, krokowa, zatrzymywanie mikrokontrolera (50)

   2.9.2. Pułapki (breakpoints) (51)

3. Sygnały zegarowe i ich konfiguracja, mechanizmy bezpieczeństwa (53)

 3.1. Sygnały zegarowe (54)

   3.1.1. Zewnętrzny generator szybkich przebiegów HSE (54)

   3.1.2. Wewnętrzny generator szybkich przebiegów HSI (55)

   3.1.3. Zewnętrzny generator wolnych przebiegów LSE (56)

   3.1.4. Wewnętrzny generator wolnych przebiegów LSI (56)

   3.1.5. Wyprowadzenie sygnału zegarowego na zewnątrz (56)

 3.2. Konfigurowanie mikrokontrolera do pracy (57)

 3.3. Zerowanie mikrokontrolera (60)

 3.4. Mechanizmy zabezpieczeń (62)

   3.4.1. System nadzoru sygnału taktującego – Clock Security System (62)

   3.4.2. Rejestry chronione przed utratą danych po zaniku napięcia zasilającego – Backup Domain (62) 

   3.4.3. Zegar czasu rzeczywistego RTC (65)

   3.4.4. Watchdog niezależny IWDG (68)

   3.4.5. Watchdog okienkowy WWDG (71)

   3.4.6. Obliczenie parametrów okna WWDG (73)

   3.4.7. Przerwanie EW (74)

4. Obsługa portów I/O (75)

 4.1. Budowa i obsługa portów wejścia/wyjścia (76)

 4.2. Inne funkcje zmiany stanu wyprowadzeń (81)

 4.3. Funkcje odczytu stanu wyprowadzeń (82)

 4.4. Wstawki asemblerowe (83)

 4.5. Blokowanie portów wejścia/wyjścia (85)

 4.6. Funkcje alternatywne i remapping (87)

 4.7. Dodatkowe uwagi dotyczące portówwejścia/wyjścia (88)

 4.8. Sterowanie alfanumerycznego wyświetlacza LCD (88)

 4.8.1. Zapis bajtu do sterownika wyświetlacza (89)

 4.8.2. Odczyt bajtu ze sterownika wyświetlacza (90)

 4.8.3. Budowa prostego menu (91)

5. Przerwania i kontroler NVIC (93)

 5.1. Przerwania i zdarzenia (94)

 5.2. System priorytetów (94)

 5.3. Pozycja tablicy wektorów przerwań w przestrzeni adresowej (96)

 5.4. Przerwanie zewnętrzne (96)

   5.4.1. Konfiguracja przerwań zewnętrznych (98)

 5.5. Kontroler przerwań NVIC (101)

   5.5.1. Sprawdzanie wywłaszczeń przerwań (101)

   5.5.2. Blokowanie przerwań (103)

   5.5.3. Kolejkowanie przerwań tail-chaining (104)

   5.5.4. Obsługa późniejszego przerwania late arrival (105)

   5.5.5. Przerywanie operacji zdejmowania ze stosu (POP) (106)

   5.5.6. Programowe wymuszenie przerwania (107)

   5.5.7. Programowe zerowanie (108)

   5.5.8. Informacje o rdzeniu (108)

 5.6. Timer SysTick (109)

6. Timery i DMA (113)

 6.1. Budowa i działanie timera TIM1 (114)

   6.1.2. Tryby zliczania (115)

   6.1.3. Licznik powtarzania – repetition counter (116)

   6.1.4. Przykładowa konfiguracja TIM1 – generacja czterech przebiegów o różnych częstotliwościach (116) 

 6.2. Generowanie sygnału PWM – timer TIM3 (120)

 6.3. Pomiar okresu sygnału wejściowego – timer TIM2 (122)

   6.3.1. Zliczanie impulsów wejściowych (124)

 6.4. Pomiar parametrów wejściowego sygnału PWM (126)

 6.5. Synchronizacja i kaskadowe łączenie timerów (130)

 6.6. Obsługa przycisków (132)

 6.7. Kontroler DMA (135)

   6.7.1. Priorytety obsługi kanałów DMA (137)

   6.7.2. Konfiguracja kontrolera DMA (137)

 6.8. Współpraca timerów z kontrolerem DMA (139)

7.  Przetworniki A/C (143)

 7.1. Budowa przetwornika analogowo-cyfrowego (144)

   7.1.1. Taktowanie przetwornika A/C (146)

   7.1.2. Praca pojedynczego kanału w trybie ciągłym (146)

   7.1.3. Kalibracja przetworników 149

   7.1.4. Pojedynczy kanał w trybie pojedynczego pomiaru (149)

   7.1.5. Kilka kanałów w trybie ciągłym z wykorzystaniem DMA – programowany czas próbkowania (149)

 7.2. Konfiguracja DMA do pracy z przetwornikiem A/C (153)

 7.3. Obsługa przerwań od przetwornika A/C (154)

 7.4. Wyzwalanie przetwornika A/C (155)

   7.4.1. Wyzwalanie za pomocą timera TIM1 (155)

   7.4.2. Wyzwalanie za pomocą przerwania zewnętrznego EXTI_11 (157)

   7.4.3. Nieciągły tryb pracy przetwornika A/C (159)

 7.5. Jednoczesna praca A/C1 i A/C2 (dual A/C mode) (160)

 7.6. Eliminacja błędów i niedokładności przetwarzania A/C (161)

   7.6.1. Programowe minimalizowanie błędów (162)

   7.6.2. Jakość napięcia zasilania (163)

   7.6.3. Dopasowanie napięcia do zakresu pomiarowego (163)

 7.7. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów (163)

8. Interfejsy komunikacyjne (165)

 8.1. Obsługa interfejsu I2C (166)

   8.1.1. Adresowanie 10-bitowe (170)

 8.2. Obsługa uniwersalnego portu szeregowego USART (171)

   8.2.1. Komunikacja z odbiornikiem GPS (171)

   8.2.2. Komunikacja z terminalem (174)

   8.2.3. Odbiór danych (177)

   8.2.4. Wysyłanie danych (178)

   8.2.5. Współpraca interfejsu USART z DMA (179)

   8.2.6. Wyznaczanie prędkości pracy USART bez wykorzystania funkcji API (180)

 8.3. Obsługa interfejsu SPI (181)

   8.3.1. Komunikacja z czujnikiem temperatury TC77 (186)

9. Obsługa kart SD (189)

 9.1. Karty SD (190)

 9.2. Komendy kart SD (191)

 9.3. System plików FAT (192)

 9.4. Biblioteka FatFs (192)

 9.5. Implementacja FatFs w mikrokontrolerach STM32 – warstwa fizyczna (193)

 9.6. Podstawowe operacje na plikach i katalogach (197)

 9.7. Przeglądanie zawartości karty pamięci, informacje o plikach i katalogach (201)

10. Tryby obniżonego poboru mocy (203)

 10.1. Tryb uśpienia rdzenia mikrokontrolera – sleep mode (204)

 10.2. Tryb zatrzymania – stop mode (210)

 10.3. Tryb czuwania – standby mode (212)

 10.4. Programowany detektor poziomu napięcia (214)

11. Implementacja systemu operacyjnego FreeRTOS (219)

 11.1. Tryby pracy rdzenia Cortex-M3 (220)

 11.2. Stos (222)

 11.3. Dwa stosy: MSP i PSP (223)

 11.4. Tryb użytkownika i PSP (224)

 11.5. Wyjątki systemowe (225)

   11.5.1. Wyjątek SVC (System serVice Call) (226)

   11.5.2. Wyjątek PendSV (226)

   11.5.3. PendSV i SysTick (227)

 11.6. System operacyjny (228)

   11.6.1. Wielozadaniowy system operacyjny czasu rzeczywistego (228)

   11.6.2. Systemy RTOS z wywłaszczeniem zadań (229)

   11.6.3. Algorytm szeregowania (231)

 11.7. System operacyjny FreeRTOS (232)

   11.7.1. Struktura plików systemu FreeRTOS (232)

   11.7.2. Zasada działania systemu FreeRTOS. Zadania (tasks) i współprogramy (co-routines) (233)

   11.7.3. Konstrukcja i uruchomienie zadania w systemie FreeRTOS (234)

   11.7.4. Podstawowe sposoby sterowania zadaniami (235)

   11.7.5. Komunikacja między uruchomionymi zadaniami, kolejki i semafory, synchronizacja procesów (238)

   11.7.6. Konfiguracja systemu FreeRTOS. Plik konfiguracyjny FreeRTOSConfig.h (240)

   11.7.7. Aplikacja wykorzystująca system FreeRTOS do obsługi wielu zadań (241)

   11.7.8. Wykorzystanie semaforów do obsługi przerwań (244)

12. Obsługa interfejsu USB (247)

 12.1. Podstawy interfejsu USB (248)

 12.2. Enumeracja. Rodzaje transferów (249)

 12.3. Punkty końcowe (endpointy) (250)

 12.4. Klasy urządzeń. Urządzenia interfejsu użytkownika – klasa HID. Raporty (250)

 12.5. Deskryptory (251)

   12.5.1. Deskryptor urządzenia i konfiguracyjny (251)

   12.5.2. Deskryptor raportów (253)

 12.6. Wykorzystanie klasy HID do komunikacji z mikrokontrolerem (253)

   12.6.1. Aplikacja po stronie komputera (254)

   12.6.2. Oprogramowanie mikrokontrolera (255)

Dodatki (259)

Dodatek A. Schemat elektryczny ZL27ARM (260)

Dodatek B. Polecenia NMEA 0183 wersja 2.2 (262)

 B.1. Budowa zdań NMEA (262)

 B.2. Zdania wyjściowe (263)

   B.2.1. GGA – Global Positioning System Fixed Data (263)

   B.2.2. GLL – Geographic Position – Latitude/Longitude (264)

   B.2.3. GSA – GNSS DOP and Active Satellites (264)

   B.2.4. GSV – GNSS Satellites in View (265)

   B.2.5. RMC – Recommended Minimum Specific GNSS Data (265)

   B.2.6. VTG – Course Over Ground and Ground Speed (265)

 B.3. Zdania wejściowe (266)

Dodatek C. Tabela kodów ASCII (268)

Dodatek D. Biblioteka FatFs (270)

 D.1. Funkcje dostępne w bibliotece FatFs R0.07a (270)

Dodatek E. Tabela kodów znakowych sterownika LCD HD44870 (277)

Skorowidz (279)