آموزش رجیستری میکروکنترلر STM32F103

شرح جلسات دوره آموزشی :

آماده سازی STM32F103 : پریفرال های RCC ، SYSTICK

پریفرال RCC در میکروکنترلر STM32F103 و مدیریت کلاک

• نظیم پین های دیباگ در نرم افزار stm32cubemx
• بررسی درخت کلاک و تنظیم کلاک میکروکنترلر stm32f103c8 در stm32cubemx
• ساخت پروژه با لایه ی نرم افزاری CMSIS
• بیت های swj-cfg در رجیستر mapr پریفرال afio برای تنظیم پین های دیباگ
• عملکرد بیت های HSEON, HSEBYP, HSERDY در رجیستر RCC_CR
• فعال کردن پریفچ اینستراکشن ها در فلش با بیت PRFTBE و تنظیم wait state در رجیستر FLASH_ACR
• تنظیم پری اسکیلرهای HCLK, PCLK1, PCLK2, ADC, HSE در رجیستر RCC_CFGR
• منبع PLL با PLLSRC ، ضریب با PLLMULL و فعال کردن با PLLON و چک کردن در PLLRDY
• مشخص کردن منبع SYSCLK با SW چک کردن منبع SYSCLK با SWS
• معرفی و تنظیمات پین MCO مشاهده SYSCLK و PLLCLK و HSI و HSE با استفاده از اسیلوسکوپ روی پین MCO در STM32F103

مدیریت اینتراپت ها و پریفرال های NVIC و EXTI، اینتراپت خارجی

• خروجی NPN و PNP و NO و NC در سنسورهای مجاورتی
• مدار ایزوله کردن خروجی PNP از میکروکنترلر با اپتوکوپلر 4N35
• بررسی پریفرال EXTI و رجیسترهای FTSR, RTSR, SWIER, IMR, EMR, 
• عملکرد پریفرال NVIC و حالت های pending و active برای اینتراپت
• رجیسترهای ISER, ICER, ISPR, ICPR, IABR و اولویت ها در IPRx در پریفرال NVIC و گروهبندی در AIRCR
• بررسی توابع CMSIS برای اولیت دادن و فعالسازی اینتراپت و شماره ی اینتراپت
• جدول اینتراپت ها ، مکان و اولویت و آدرس برای هر اینتراپت
• نوشتن توابع IRQ_Handler در فایل it.c
• صفر کردن فلگ لاین اینتراپت خارجی در رجیستر PR
• پروژه ی شمارش تعداد دفعات عبور جسم از مقابل سنسور نوری با استفاده از کتابخانه HAL
• بررسی روش فراخوانی تابع callback توسط کتابخانه HAL
• یادآوری function pointer : تعریف و مقداردهی و فراخوانی تابع و آرایه ی پوینتر به تابع
• آرایه ای از آدرس توابع برای ذخیره سازی آدرس توابع callback اینتراپت های خارجی 
• پروژه ی شمارش تعداد دفعات عبور جسم از مقابل سنسور نوری با برنامه نویسی رجیستری

پریفرال SYSTICK در میکروکنترلر STM32F103 و تابع تاخیر

• کانتر تایمر 24 بیتی پایین رونده Systick ، رجیستر های SysTick_LOAD و SysTick_VAL
• بیت های COUNTFLAG, Clock Soruce, TICKINT و ENABLE
• محاسبه ی LOAD برای دوره تناوب 1ms
• بررسی توابع HAL_Init, HAL_Init_Tick, HAL_SYSTICK_Config,
• تغییر رجیسترهای SysTick در تابع SystTick_config
• متغیر uwTick و بررسی توابع SysTick_IRQHandler و HAL_Delay
• LED چشمک زن با HAL_Delay
• تابع delay میلی ثانیه با SysTick بدون HAL و LED چشمک زن

فصل دوم : تایمر و DMA در میکروکنترلر STM32F103

عملکرد پریفرال تایمر

• کاربردهای پریفرال تایمر میکروکنترلرهای stm32
• TIMBASE و رجیسترهای شمارنده و ARR و PSC
• محاسبه ی ARR و PSC با تنظیم دوره تناوب کانتر و دوره تناوب کلاک کانتر
• کانال در حالت خروجی 

• حالت تک پالس 
• کنترل نرخ 
• انواع تایمرها در STM32

• کاربردهای پریفرال تایمر میکروکنترلرهای stm32
• TIMBASE و رجیسترهای شمارنده و ARR و PSC
• محاسبه ی ARR و PSC با تنظیم دوره تناوب کانتر و دوره تناوب کلاک کانتر
• کانال در حالت خروجی 

• حالت تک پالس 
• کنترل نرخ 
• انواع تایمرها در STM32

اندازه گیری سرعت اجرای کد با سه روش: تایمر، سایکل شمار CPU، دو تایمر آبشاری

• انتخاب دوره تناوب شمارنده و دوره تناوب کلاک برای تایمر دقیق تر ، دقت و محدوده ی اندازه گیری شمارنده
• خاموش روشن کردن led هر 1 ثانیه در اینتراپت تایمر
• تنظیمات اولیه تایمر ، فعالسازی اینتراپت آپدیت
• خوندن تعداد CPU سایکل ها از کانتر و اندازه گیری سرعت اجرای کد
• تنظیمات اولیه تایمر ، فعالسازی اینتراپت آپدیت
• رجیستر DEMCR و CTRL ، تنظیمات اولیه DWT  
• اندازه گیری تعداد cpu سایکل ها با خوندن CYCCNT قبل و بعد از اجرای کد
• اندازه گیری سرعت اجرای کد با یک تایمر
  
• ARR و PSC برای دقیق ترین تایمر ممکن در stm32f103c8
• نوشتن توابع شروع و توقف تایمر و اندازه گیری سرعت اجرای کد با خوندن رجیستر CNT
• اندازه گیری سرعت اجرای کد با دو تایمر آبشاری
• تنظیمات master-slave ، تریگر ورودی تایمر slave ، تریگر خروجی تایمر master 
• حذف اینتراپت ، نوشتن توابع شروع و توقف تایمر master، محاسبه ی زمان با دو رجیستر CNT

ساخت پالس شمار سخت افزاری و استفاده از کانال های خروجی تایمر برای شمارش پالس ها

• اتصال خروجی PNP سنسور نوری با 4n35 به پین میکروکنترلر
• کلید فشاری بجای سنسور نوری
• پالس شمار نرم افزاری : شمارش و مقایسه ی تعداد پالس ها توسط CPU در اینتراپت خارجی
• شمارش تعداد لبه ها در اینتراپت خارجی و مقایسه ی تعداد لبه ها با عدد مشخص شده
• پالس شمار سخت افزاری : شمارش پالس ها و مقایسه ی تعداد پالس ها توسط تایمر
• تنظیمات پین ETR و external clock mode 2 و نحوه ی تامین کلاک شمارنده از پین ETR
• استفاده از اینتراپت کانال خروجی تایمر در حالت frozen ، برای مقایسه ی تعداد پالس ها با محتوای رجیستر CCR
• تست پروژه و مشاهده وضعیت پین ها در اسیلوسکوپ
• کانال خروجی تایمر در حالت PWM mode 2 برای کنترل وضعیت led با توجه به تعداد پالس ها

فاصله سنج التراسونیک  و ارسال و دریافت پالس با تایمر 

• دیتاشیت سنسور SR-04 : پینها، پالس تریگ و پالس اکو، زمان بندی
• تفاوت راه اندازی sr04 در stm32 و AVR ، استفاده از تایمر برای ارسال و دریافت پالس 
• SR-04 با stm32f103c8 : ساخت پالس تریگ با کانال در حالت PWM 1 و اندازه گیری مدت زمان یک بودن پالس echo با دو کانال ورودی
• تنظیم پین ها، تنظیمات تایمر با دوره تناوب 100u 
• کانال 3 تایمر خروجی در حالت PWM mode 1 برای تولید پالس 10us در هر 100ms
• ثبت لبه ی بالارونده ی پالس تریگ با کانال یک و لبه ی پایین رونده با کانال دو و محاسبه ی عرض پالس (CCR2-CCR1) در اینتراپت CC2

lcd کاراکتری بدون delay با تایمر و DMA : پیاده سازی سخت افزاری ارتباط پارالل

• دیتاشیت lcd کاراکتری : پین ها، چگونگی نمایش کاراکتر، حافظه ها ROM و RAM، کامند ها، عملیات استارت lcd
• چگونگی پیاده سازی بستر سخت افزاری ارتباط پارالل با تایمر stm32f103
• پیاده سازی با روش اول : انتقال داده به باس پارالل در اینتراپت
• پینها GPIO : تعداد 8 پین برای باس دیتا ، پین E و RS
• محاسبات PSC ، ARR و CCR ها 
• تنظیمات TIMBASE برای دوره تناوب 60 میکروثانیه
• رجیستر RCR و حالت OPM برای کنترل تعداد بایت های ارسال شده به lcd کاراکتری
• کانال یک تایمر یک در حالت خروجی PWM mode 1 برای پین E
• کانال دو تایمر در حالت خروجی frozen با اینتراپت
• درخواست اینتراپت از کانال دو تایمر یک برای انتقال یک بایت به 8 پین و نوشتن اعداد در رجیستر BSRR
• آماده سازی بایتها برای نوشتن در رجیستر BSRR برای تغییر وضعیت باس پارالل
• نوشتن تابع ارسال داده و کامند و تابع استارت lcd و تست روش اول
• روش دوم : انتقال داده به باس پارالل توسط DMA با درخواست CC2
• استفاده از کانال سه DMA برای انتقال اعداد به رجیستر BSRR (گذاشتن داده روی باس) بجای انتقال داده توسط CPU در اینتراپت

سنسور دما و رطوبت AM2302 و پیاده سازی سخت افزاری ارتباط one wire با تایمر و DMA

• دیتاشیت سنسور دما و رطوبت AM2302 : پین ها، پروتکل ارتباطی 
• چگونگی پیاده سازی بستر سخت افزاری ارتباط one wire توسط تایمر stm32f103
• روش اول : خوندن بیت ها در 43 اینتراپت CCR2
• تنظیم TIMBASE با دوره تناوب شمارنده 65ms و دوره تناوب کلاک 1us
• کانال 3 تایمر برای زمین کردن باس در حالت خروجی pwm mode 2 و حالت پین AF OD
• یک کردن خروجی PWM بعد از توقف تایمر 
• کانال یک و دو هر دو ورودی و متصل به TI1، کانال یک ثبت عدد کانتر در لبه ی بالارونده و کانال دو لبه ی پایین رونده
• محاسبه ی 40 بیت در 43 اینتراپت لبه ی پایین رونده
• طراحی union برای نگهداری داده های سنسور
• شمارش لبه های بالارونده و پایین رونده
• محاسبه ی checksum
• تنظیم اینتراپت تایمر دوم برای استارت تایمر اصلی
• روش دوم: تایمر دوم master و تایمر اصلی slave
• تریگر خروجی تایمر master : آپدیت ،تایمر slave در حالت trigger mode 
• استفاده از کانال خروجی تایمر master برای زمین کردن باس  one wire
• روش دوم: انتقال اعداد از رجیسترهای CCR1 و CCR2 به حافظه توسط DMA و محاسبه ی بیت ها در یک اینتراپت TC
• تنظیم دو کانال DMA برای انتقال اعداد رجیستر ها CCR1 و CCR2 به دو آرایه 43 عضوی

سنسور دمای DS18B20 بدون delay و بصورت سخت افزاری با تایمر و DMA

• دیتاشیت سنسور دما DS18B20 : پینها، ترانزیستور C1815 برای زمین کردن باس one wire
• زمان بندی نوشتن و خوندن بیتهای 0 و 1 از باس و چگونگی خوندن و نوشتن از باس با PWM
• نوشتن بیت ها با کانال خروجی تایمر : مشخص کردن بیت با زمان زمین بودن پالس PWM
• خوندن بیت ها با کانال ورودی تایمر : رجیستر CCR1
• تنظیم TIMBASE با دوره تناوب شمارنده 80us و دوره تناوب کلاک 1us: مدت زمان نوشتن یا خوندن یک بیت
• تغییر تنظیم TIMBASE برای ارسال پالس استارت
• تنظیم کانال 5 DMA برای 8 بار نوشتن عدد در رجیستر CCR3 در 8 آپدیت ایونت، برای فرستادن یک بایت به DS18B20
• کانال 5 DMA برای 72 بار برداشتن عدد از رجیستر CCR1 در 72 آپدیت ایونت، برای خوندن 72 بیت 
• طراحی union برای ذخیره سازی بیتها
• اینتراپت DMA برای محاسبه ی بیت ها و CRC، کتابخانه ی CRC
• دیتاشیت DS18B20 : حافظه ها، بررسی transaction، کامند ROM و function،   
• تنظیم اینتراپت تایمر دوم برای مدیریت زمان بندی ارسال کامندها
• نوشتن تابع برای انجام 7 عملیات با فاصله ها زمانی نامنظم با استفاده از قابلیت پریلود رجیستر ARR تایمر STM32F103
• خوندن دما از DS18B20 با STM32 

آنالوگ با خروجی PWM، اندازه گیری فرکانس و دیوتی در ورودی PWM

• خروجی انکودر incremental، روتاری انکودر، تشخیص سرعت و جهت با شمردن لبه با توجه به وضعیت کانال دیگر 
• ورودی های TI1FP1 و TI2FP2 ، بررسی تفاوت سه حالت مختلف شمارش پالس های انکودر توسط تایمر STM32
• شمارش پالس های روتاری انکودر و تشخیص جهت با تایمر STM32

انکودر با تایمر STM32F103

• فیلتر پایین گذر خازن مقاومتی ، فرکانس شکست
• تنظیم عرض پالس PWM برای تنظیم ولتاژ آنالوگ خروجی فیلتر
• اندازه گیری فرکانس و مدت زمان یک بودن PWM ورودی با دو کانال ، TI1FP1 تریگر ورودی

کنترل سرعت و موقعیت استپر موتور با درایور TB6600 و DRV8825

• درایور DRV8825 : تغذیه ها، پین های enable, reset, sleep, step, dir, مشخص کردن رزولوشن و محدود کردن دما با پتانسیومتر
• مدار ایزوله کردن پین های STEP و DIR با دو اپتوکوپلر 6N137
• درایور TB6600 : تغذیه و اتصال به موتور و میکروکنترلر ، محدود کردن جریان و مشخص کردن رزولوشن با DIP switch
• دیتاشیت استپرموتور
• رابطه ی فرکانس PWM خروجی با مقدار رجیسترهای ARR و PSC
• رابطه ی فرکانس PWM با سرعت زاویه ای و رابطه ی سرعت زاویه ای به دور بر دقیقه با رجیسترهای ARR و PSC
• مقایسه ی رزولوشن تولید سرعت زاویه ای در بازه های مختلف سرعت برای دو حالت ARR=1 و PSC=0
• کانال یک در حالت PWM mode2 با ARR=1 و CCR1=1 برای پین STEP
• کانال دو در حالت PWM mode2 با CCR2=0or2 برای مشخص کردن جهت حرکت
• پروژه تنظیم سرعت و جهت استپر موتور با درایور ها DRV8825 و TB6600 : خروجی PWM با فرکانس متغیر
• استفاده از TIM1 برای شمارش آپدیت های TIM3 و توقف TIM3 توسط TIM1 بعد از ارسال تعداد مشخص پالس
• بررسی مقادیر بیت های TS, SMS, MMS برای TIM1 و TIM3 در حالت master/slave دو طرفه
• استفاده از RCR برای شمارش تعداد دور و CNT برای دور ناقص
• بررسی تاثیر تولید آپدیت بر رجیستر CNT
• کنترل موقعیت استپر موتور : مشخص کردن تعداد پالس های خروجی TIM3 با TIM1 با master/slave دو طرفه

فصل سوم : ADC و DMA

در فصل دوم آموزش برنامه نویسی میکروکنترلر ARM با STM32 : ورژن های زبان برنامه نویسی سی ، فایل ها سورس و هدر در زبان سی ، مراحل کامپایل کد سی ، جدول سمبل های کامپایلر ، کلاس های ذخیره سازی ، اکستنشن های GCC و آپشن های کامپایل بررسی میشن.

منابعی که در این فصل بررسی میشن:

• Using the GNU Compiler Collection

کنترل سرعت و موقعیت استپر موتور با

• معرفی نرم افزار keil و ساخت پروژه خالی در keil
• ورژن های c ، c80 ، c90 ، c99 ، c11 و c17
• محدودویت های ورژن  c89 در مورد for
• ورژن c  در  keil
• تغییر ورژن c  در  cubeide
• معرفی کامپایلر ARMCC در keil
• کامپایلر GCC در STM32CubeIDE
• معرفی GNU project
• فایلهای .c و .h و اضافه کردن به پروژه
• ساخت کتابخانه
• معرفی مکان فایل های .c و .h به نرم افزار STM32CubeIDE
• بررسی نحوه ی عملکرد و اجزای کامپایلر gcc و وظیفه ی هر بخش
• preprocessor , compiler , assembler , linker , locater
• فایل های .c , .h , .s , .i , .o , .a  در مراحل مختلف کامپایل
• section  ها و ساختار فایل assembly
• .text , .rodata , .data , .bss
• symbol table , import table , export table با مثال
• فرایند relocation در مرحله linker
• بررسی symbol resolution در مرحله linker
• مرحله locater و فایل linker script
• section های ram
• Section های flash
• بررسی تمام storage class ها با مثال
• کلاس ذخیره سازی static برای متغیر های local
• static برای متغیر های global
• کلاس ذخیره سازی static برای متغیر های داخل header file
• static برای توابع محدود به فایل
• کلاس ذخیره سازی extern برای متغیر global
• auto برای متغیر local
• کلاس ذخیره سازی register برای متغیر local