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STM32外设使用要点

2013-07-28 14:51 260 查看
作者:emouse

转自:/article/2811727.html

========================== Reset/Clock Control =======================

1、时钟安全系统(CSS)

时钟安全系统被激活后,时钟监控器将实时监控外部高速振荡器;如果HSE时钟发生故障,外部振荡器自动被关闭,产生时钟安全中断,该中断被连接到Cortex-M3的NMI的中断;同时CSS将内部RC振荡器切换为STM32的系统时钟源(对于STM32F103,时钟失效事件还将被送到高级定时器TIM1的刹车输入端,用以实现电机保护控制)。

操作流程:

1)、启动时钟安全系统CSS: RCC_ClockSecuritySystemCmd(ENABLE); (NMI中断是不可屏蔽的!)

2)外部振荡器失效时,产生NMI中断,对应的中断程序:

void NMIException(void)

{

if (RCC_GetITStatus(RCC_IT_CSS) != RESET)

{ // HSE、PLL已被禁止(但是PLL设置未变)

…… // 客户添加相应的系统保护代码处

// 下面为HSE恢复后的预设置代码

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); // 使能HSE

RCC_ITConfig(RCC_IT_HSERDY, ENABLE); // 使能HSE就绪中断

RCC_ITConfig(RCC_IT_PLLRDY, ENABLE); // 使能PLL就绪中断

RCC_ClearITPendingBit(RCC_IT_CSS); // 清除时钟安全系统中断的挂起位

// 至此,一旦HSE时钟恢复,将发生HSERDY中断,在RCC中断处理程序里, 系统时钟可以设置到以前的状态

}

}

3)、在RCC的中断处理程序中,再对HSE和PLL进行相应的处理。

注意:一旦CSS被激活,当HSE时钟出现故障时将产生CSS中断,同时自动产生 NMI。NMI将被不断执行,直到CSS中断挂起位被清除。因此,在NMI的处理程序中 必须通过设置时钟中断寄存器(RCC_CIR)里的CSSC位来清除CSS中断。

2、SysTick工作原理

Cortex-M3的内核中包含一个SysTick时钟。SysTick 为一个24位递减计数器,SysTick设定初值并使能后, 每经过1个系统时钟周期,计数值就减1。计数到0时, SysTick计数器自动重装初值并继续计数,同时内部的 COUNTFLAG标志会置位,触发中断(如果中断使能)。

3、内部时钟输出PA.8(MCO)

STM32的PA.8引脚具有复用功能——时钟输出(MCO), 该功能能将STM32内部的时钟通过PA.8输出.

操作流程:

1)、设置PA.8为复用Push-Pull模式。

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

2)、选择输出时钟源。

时钟的选择由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)中的MCO[2:0]位控制。

RCC_MCOConfig(RCC_MCO);

参数RCC_MCO为要输出的内部时钟:

RCC_MCO_NoClock --- 无时钟输出

RCC_MCO_SYSCLK --- 输出系统时钟(SysCLK)

RCC_MCO_HSI --- 输出内部高速8MHz的RC振荡器的时钟(HSI)

RCC_MCO_HSE --- 输出高速外部时钟信号(HSE)

RCC_MCO_PLLCLK_Div2 --- 输出PLL倍频后的二分频时钟(PLLCLK/2)

注:由于STM32 GPIO输出管脚的最大响应频率为50MHz,如果输出频率超过50MHz,则输出的波形会失真。

4、可编程电压监测器(PVD)

STM32内部自带PVD功能,用于对MCU供电电压VDD进行监控。通过电源控制寄存器中的PLS[2:0]位可以用来设定监控电压的阀值,通过对外部电压进行比较来监控电源。当条件触发,需要系统进入特别保护状态,执行紧急关闭任务:对系统的一些数据保存起来,同时对外设进行相应的保护操作。

操作流程:

1)、系统启动后启动PVD,并开启相应的中断。

PWR_PVDLevelConfig(PWR_PVDLevel_2V8); // 设定监控阀值

PWR_PVDCmd(ENABLE); // 使能PVD

EXTI_StructInit(&EXTI_InitStructure);

EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line16; // PVD连接到中断线16上

EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //使用中断模式

EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Raising;//电压低于阀值时产生中断

EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能中断线

EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); // 初始

EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger的赋值可选项:

EXTI_Trigger_Rising---表示电压从高下降到低于设定阀值时产生中断;

EXTI_Trigger_Falling---表示电压从低上升到高于设定阀值时产生中断;

EXTI_Trigger_Rising_Falling---表示电压上升或下降越过设定阀值时都产生中断。

2)、当工作电压低于设定阀值时,将产生PVD中断,在中断程序中进行相应的处理:

void PVD_IRQHandler(void)

{

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line16);

…… // 用户添加紧急处理代码处

}

5、STM32上不使用外部晶振,OSC_IN和OSC_OUT的接法

1)、对于100脚或144脚的产品,OSC_IN应接地,OSC_OUT应悬空。

2)、对于少于100脚的产品,有2种接法:

2.1)、OSC_IN和OSC_OUT分别通过10K电阻接地。

此方法可提高EMC性能。

2.2)、分别重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1,再配置PD0和PD1为推挽输出并输出'0'。

此方法可以减小功耗并(相对上面2.1),并节省2个外部电阻。

============================ Interrupt/Evens =========================

1、NVIC的优先级概念

占先式优先级 (pre-emption priority):

高占先式优先级的中断事件会打断当前的主程序/中断程序运行— —抢断式优先响应,俗称中断嵌套。

副优先级(subpriority):

在占先式优先级相同的情况下,高副优先级的中断优先被响应;

在占先式优先级相同的情况下,如果有低副优先级中断正在执行, 高副优先级的中断要等待已被响应的低副优先级中断执行结束后才 能得到响应——非抢断式响应(不能嵌套)。

2、判断中断是否会被响应的依据

首先是占先式优先级,其次是副优先级;

占先式优先级决定是否会有中断嵌套;

Reset、NMI、Hard Fault 优先级为负(高于普通中断优先级)且不可调整。

3、STM32中用到的Cortex-M3寄存器说明

在STM32中用到了Cortex-M3定义的三组寄存器,有关这三组寄存器的说明不在STM32的技术手册中,需要参考ARM公司发布的Cortex-M3 Technical Reference Manual (r2p0)。

在STM32的固件库中定义了三个结构体与这三个寄存器组相对应,这三个结构体与ARM手册中寄存器的对应关系如下:

1)、NVIC寄存器组

STM32的固件库中有如下定义:

typedef struct

{

vu32 ISER[2];

u32 RESERVED0[30];

vu32 ICER[2];

u32 RSERVED1[30];

vu32 ISPR[2];

u32 RESERVED2[30];

vu32 ICPR[2];

u32 RESERVED3[30];

vu32 IABR[2];

u32 RESERVED4[62];

vu32 IPR[11];

} NVIC_TypeDef;

它们对应ARM手册中的名称为

ISER = Interrupt Set-Enable Registers

ICER = Interrupt Clear-Enable Registers

ISPR = Interrupt Set-Pending Register

ICPR = Interrupt Clear-Pending Register

IABR = Active Bit Register

IPR = Interrupt Priority Registers

每个寄存器有240位,以Interrupt Set-Enable Registers说明,ISER[0]对应中断源0~31,ISER[1]对应中断源32~63,STM32只有60个中断源,所以没有ISER[2:7]。

参考STM32技术参考手册中的中断向量表,中断源的位置为:

位置0 - WWDG = Window Watchdog interrupt

位置1 - PVD = PVD through EXTI Line detection interrupt

位置2 - TAMPER = Tamper interrupt

......

位置58 - DMA2_Channel3 = DMA2 Channel3 global interrupt

位置59 - DMA2_Channel4_5 = DMA2 Channel4 and DMA2 Channel5 global interrupts

2)、系统控制寄存器组

STM32的固件库中有如下定义:

typedef struct

{

vuc32 CPUID;

vu32 ICSR;

vu32 VTOR;

vu32 AIRCR;

vu32 SCR;

vu32 CCR;

vu32 SHPR[3];

vu32 SHCSR;

vu32 CFSR;

vu32 HFSR;

vu32 DFSR;

vu32 MMFAR;

vu32 BFAR;

vu32 AFSR;

} SCB_TypeDef; /* System Control Block Structure */

它们对应ARM手册中的名称为

CPUID = CPUID Base Register

ICSR = Interrupt Control State Register

VTOR = Vector Table Offset Register

AIRCR = Application Interrupt/Reset Control Register

SCR = System Control Register

CCR = Configuration Control Register

SHPR = System Handlers Priority Register

SHCSR = System Handler Control and State Register

CFSR = Configurable Fault Status Registers

HFSR = Hard Fault Status Register

DFSR = Debug Fault Status Register

MMFAR = Mem Manage Address Register

BFAR = Bus Fault Address Register

AFSR = Auxiliary Fault Status Register

3)、系统时钟寄存器组

STM32的固件库中有如下定义:

typedef struct

{

vu32 CTRL;

vu32 LOAD;

vu32 VAL;

vuc32 CALIB;

} SysTick_TypeDef;

它们对应ARM手册中的名称为

CTRL = SysTick Control and Status Register

LOAD = SysTick Reload Value Register

VAL = SysTick Current Value Register

CALIB = SysTick Calibration Value Register

================================= DMA ================================

1、DMA普通模式和循环模式的区别

循环模式:用于处理一个环形的缓冲区,每轮传输结束时数据传输 的配置会自动地更新为初始状态,DMA传输会连续不断地进行。

普通模式:在DMA传输结束时,DMA通道被自动关闭,进一步的 DMA请求将不被满足。

2、DMA传输需要指定的条件:

传输源:DMA控制器从传输源读出数据;

传输目标:DMA控制器将数据传输的目标;

触发信号:用于触发一次数据传输的动作,执行一个单位的传输源至传输目标的数据传输。可以用来控制传输的启动条件。

================================= ADC ================================

1、STM32的内部温度传感器

STM32内部温度传感器与ADC的通道16相连,与ADC配 合使用实现温度测量。测量范围–40~125℃,精度 ± 1.5℃

操作流程:

1)、设置ADC相关参数

// ADC1 configuration -----------------------------

ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;

ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

2)、选中ADC1的通道16作为输入,设置采样时间17.1us ( Ncycle × tADC = 17.1靤 )。

// ADC1 regular channel16 Temp Sensor configuration

ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);

3)、设置寄存器ADC_CR2中的TSVREFE位激活温度传感器

// Enable the temperature sensor and vref internal channel

ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);

4)、转换采样值为温度

ADC转换结束以后,读取ADC_DR寄存器中的结果,转换温度值计算公式如下:

V25 - VSENSE

T(℃) = ------------ + 25

Avg_Slope

V25: 温度传感器在25℃时 的输出电压,典型值1.43 V。

VSENSE:温度传感器的当前输出电压,与ADC_DR 寄存器中的结果ADC_ConvertedValue之间的转换关系为:

ADC_ConvertedValue * Vdd

VSENSE = --------------------------

Vdd_convert_value(0xFFF)

Avg_Slope:温度传感器输出电压和温度的关联参数,典型值4.3 mV/℃。

//Converted Temperature

Vtemp_sensor = ADC_ConvertedValue * Vdd / Vdd_convert_value;

Current_Temp = (V25 - Vtemp_sensor)/Avg_Slope + 25;

2、VDDA的电压范围

STM32的数据手册规定,VDD与VDDA之间的压差不能大于300mV。ADC的工作电压范围在2.4V~3.6V,供电电压VDD范围在2.0V~3.6V.

================================= DAC ================================

============================= Advanced Timer =========================

============================== General Timer =========================

================================ Base Timer ==========================

============================= Real-Time Clock ========================

=========================== Independent watchdog =====================

============================= Windows Watchdog =======================

================================== FSMC ==============================

================================== SDIO ==============================

================================== USB ===============================

1、STM32的USB中断说明

STM32的USB模块可产生三种中断:USB唤醒中断、USB高优先级中断和USB低优先级中断,这三种中断对应事件如下:

1)、USB唤醒中断 - 在中断向量表中的位置是42

这个中断在USB设备从暂停模式唤醒时产生,唤醒事件由USB_ISTR寄存器的WKUP位标识。

2)、USB高优先级中断 - 在中断向量表中的位置是19

这个中断仅由USB同步(Isochronous)模式传输或双缓冲块(Bulk)传输模式下的正确传输事件产生,正确传输事件由USB_ISTR寄存器的CTR位标识。

3)、USB低优先级中断 - 在中断向量表中的位置是20

这个中断由所有其它的USB事件产生,例如正确传输(不包括同步模式和双缓冲块模式)、USB复位等,事件标志位在USB_ISTR寄存器中。

在STM提供的STM32 USB 开发包中的例程包含了上述三种中断的处理方法。例如在USB Speaker例程中,CTR_HP函数处理USB高优先级中断;在所有例子中都有USB_Istr()函数处理USB低优先级中断。

================================= bxCAN ==============================

1、CAN波特率的设定计数

================================ Etherne ==============================

================================== SPI ===============================

1、SPI外设的NSS引脚设置为通用IO口

由于SPI外设的SPI_CR1寄存器中SSM置1时,NSS引脚可被被释放用于GPIO使用,因此无论是在SPI的主模式或是从模式下均可以将NSS引脚释放,由软件或硬件进行NSS管理;

操作流程:

1)、初始化SPI外设,设置NSS由软件管理:

SPI_InitStructure.SPI_NSS= SPI_NSS_Soft;

2)、如果NSS引脚用于其他外设时,需要使能NSS输出:

SPI_SSOutputCmd(SPIx, ENABLE);

2、SPI 单线传输

此模式下限制:只能用作输入或者输出,或者工作在半双工模式下。

================================== I2C ===============================

================================= USART ==============================

============================ Device Signature ========================

1、 STM32F10xxx系列MCU内部含有一个出厂被固化的96bit唯一识别ID,该ID可以用于芯片加密、设备识别等一类特殊应用。

读取该ID的方法:

u32 DevID[3];

DevID[0] = *(vu32*)(0x1ffff7e8);

DevID[1] = *(vu32*)(0x1ffff7ec);

DevID[2] = *(vu32*)(0x1ffff7f0);

数组DevID[3]中即保存了MCU的ID。

注:256K Flash或以上容量的STM32,仅“Z”版本才有,之前的“A”版本没有。

2、

================================== I2C ===============================

================================= Flash ==============================

1、STM32对内部Flash的保护措施

所有STM32的芯片都提供对Flash的保护,防止对Flash的非法访问 - 写保护和读保护。

1)、读保护即大家通常说的“加密”,是作用于整个Flash存储区域。一旦设置了Flash的读保护,内置的Flash存储区只能通过程序的正常执行才能读出,而不能通过下述任何一种方式读出:

  通过调试器(JTAG或SWD);

  从RAM中启动并执行的程序;

2)、写保护是以四页(1KB/页) Flash存储区为单位提供写保护,对被保护的页实施编程或擦除操作将不被执行,同时产生操作错误标志。

读与写设置的效果见下表:

读保护  写保护   对Flash的操作功能

有效   有效   CPU只能读,禁止调试和非法访问。

有效   无效   CPU可以读写,禁止调试和非法访问,页0~3为写保护。

无效   有效   CPU可读,允许调试和非法访问。

无效   无效   CPU可以读写,允许调试和非法访问。

2、当Flash读保护生效时,CPU执行程序可以读受保护的Flash区,但存在两个例外情况:

1)、调试执行程序时;

2)、从RAM启动并执行程序时

STM32还提供了一个特别的保护,即对Flash存储区施加读保护后,即使没有启用写保护,Flash的第 0 ~ 3 页也将处于写保护状态,这是为了防止修改复位或中断向量而跳转到RAM区执行非法程序代码。

3、Flash保护相关函数

FLASH_Unlock(); //Flash解锁

FLASH_ReadOutProtection(DISABLE); //Flash读保护禁止

FLASH_ReadOutProtection(ENABLE); //Flash读保护允许

================================== CRC ===============================

1、CRC计算公式

所有的STM32芯片都内置了一个硬件的CRC计算模块,可应用到通信程序中,这个CRC计算模块使用常见的、在以太网中使用的计算多项式:

X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 +X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1

写成16进制就是:0x04C11DB7

2、使用这个内置CRC模块操作步骤:

复位CRC模块(设置CRC_CR=0x01),这个操作把CRC计算的余数初始化为0xFFFFFFFF

把要计算的数据按每32位分割为一组数据字,并逐个地把这组数据字写入CRC_DR寄存器(既下图中的绿色框)

写完所有的数据字后,就可以从CRC_DR寄存器(既下图中的兰色框)读出计算的结果。

注意:虽然读写操作都是针对CRC_DR寄存器,但实际上是访问的不同物理寄存器。

3、C语言描述的这个计算模块算法。可放在通信的另一端,对通信的正确性进行验证:

DWORD dwPolynomial = 0x04c11db7;

DWORD cal_crc(DWORD *ptr, int len)

{

DWORD xbit;

DWORD data;

DWORD CRC = 0xFFFFFFFF; // init

while (len--)

{

xbit = 1 << 31;

data = *ptr++;

for (int bits = 0; bits < 32; bits++)

{

if (CRC & 0x80000000)

{

CRC <<= 1;

CRC ^= dwPolynomial;

}else

CRC <<= 1;

if (data & xbit)

CRC ^= dwPolynomial;

xbit >>= 1;

}

}

return CRC;

}

注意:

1)、上述算法中变量CRC,在每次循环结束包含了计算的余数,它始终是向左移位(既从最低位向最高位移动),溢出的数据位被丢弃。

2)、输入的数据始终是以32位为单位,如果原始数据少于32位,需要在低位补0,当然也可以高位补0。

3)、假定输入的DWORD数组中每个分量是按小端存储。

4)、输入数据是按照最高位最先计算,最低位最后计算的顺序进行。

例如:

如果输入0x44434241,内存中按字节存放的顺序是:0x41, 0x42, 0x43, 0x44。计算的结果是:0xCF534AE1

如果输入0x41424344,内存中按字节存放的顺序是:0x44, 0x43, 0x42, 0x41。计算的结果是:0xABCF9A63

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按照使用编译器

======================================================================

================================== IAR ===============================

1、IAR环境下如果链接工程文件,出现堆栈溢出错误,该如何处理?

打开链接文件lnkarm_flash.xcl或者是lnkarm_ram.xcl

//*************************************************************************

// Stack and heap segments.

//*************************************************************************

-D_CSTACK_SIZE=400 <----------------------------------------修改这里

注:该修改方式仅适合IAR for ARM 4.xx版本。

2、IAR编译输出HEX格式的目标文件

1)、Options->C/C++ Compiler->Output->Generate debug information 选项前的钩去掉

2)、Options->Assembler->Output->Generate debug information 选项前的钩去掉

3)、Options->Linker->Output->Output File->Override default 选项前的钩选上并把文件名的后缀改成.hex

4)、Options->Linker->Output->Output File->Format->Other 选项前的钩选上并把Output格式改为intel-extended

经过以上设置,在Rebuld All之后会在/Debug/Exe下生成.hex格式目标文件

3、IAR编译输出BIN格式的目标文件

1)、Options->C/C++ Compiler->Output->Generate debug information 选项前的钩去掉

2)、Options->Assembler->Output->Generate debug information 选项前的钩去掉

3)、Options->Linker->Output->Output File->Override default 选项前的钩选上并把文件名的后缀改成.bin

4)、Options->Linker->Output->Output File->Format->Other 选项前的钩选上并把Output格式改为row-binary

经过以上设置,在Rebuld All之后会在/Debug/Exe下生成.bin格式目标文件

================================== MDK ===============================

1、在MDK代码编辑环境下不能使用Goto Definition(用于查找某个变量的类型及定义)、Goto Reference(用于查找某个函数申明的原型)功能?

解决:打开Project->Target-Options->Output,将Browse Information复选框勾上。

2、当使用STM32固件库与RTX Kernel时,使用isr_evt_set(),事件无响应?

解决:编辑STM32固件库的“stm32f10x_vector.s”文件:

...

IMPORT SVC_Handler ;name changed according to RTX usage

IMPORT DebugMonitor

IMPORT PendSV_Handler ;修改加入

IMPORT SysTick_Handler ;name changed according to RTX usage

...

DCD SVC_Handler

DCD DebugMonitor

DCD 0 ; Reserved

DCD PendSV_Handler ;修改加入

DCD SysTick_Handler
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