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STM32CUBEMx开发入门及应用 评分:

在微控制器(单片机)的开发过程中,利用寄存器操作或者库函数来初始化外设,配置所需功能的传统的开发模式占据了主导地位。初学者或者对微控制器不熟悉的人想要利用某个微控制器开发项目,就不得不从其基本配置方法学起,一步步深入开发。这样的传统开发模式速度慢且容易出错,往往一个错误就会耗费掉大量时间。编者们在微控制器编程实践中,逐渐发现诸如意法半导体(ST)公司的STM32CubeMX产品,瑞萨公司的CubeSuite+产品等,可以实现图形化配置大部分外设的功能,为开发者进行图形化快速开发提供了便利。因此,本书以STM32CubeMX开发STM32产品为例,进行图形化开发思想和实践操作的介绍。 本书大致分
微控制器图形开发实践 基于 编者:李卓林、南江河 版本 ersion 1.0 紫暮 2017 前言 在微控制器(单片机)的开发过程中,利用寄存器操作或者库函数来初始化外设,[置 所需功能的传统的廾发模式占据了主导地位。初学者或者对微控制器不熟悉的人想要利 用某个微控制器开发项目,就不得不从其基本配置方法学起,一步步深入开发。这样的 传统丌发模式速度慢且谷易岀错,往往一个错误就会耗费掉大量吋间。编者们在徴控制 器编程实践中,逐渐发现诸如意法半导体(ST公司的STM32 CubeMX产品,瑞萨公司的 Cubesⅰte+产品等,可以实现图形化配置大部分外设的功能,为开发者进行图形化快速 开发提供了便利。因此,本以STM32 ubeMX开发STM32产品为例,进行图形化开发 思想和实践操作的介绍 STM32是意法半导体(ST)公司基于 Cortex0、M3、M4、M7等内核的一系列微控制 器(MCU)的总称。因其丰富的外设,CPU强大的处理能力,以及低功耗,高性价比的特点 被广大廾发者熟知。近儿年来,ST利用 Cortex0和M7内核,分别在超高性价比和超强 性能两个方面做到了极致。相信在不久的未来,在要求高性能、低成本、低功耗的应用 场合中,STM32会占据更大的市场空间。本书选择STM32也是看中了其未来的发展。 本的开发过程中,需要使用李卓林,南江河设计的STM32F40丌VET6微控制器核心 板,代号zM(后面简称ZM核心板或zM开发板),核心板原理图对外开放,请参见附 录。本书利用zM开发板,结合ST公司的组态软件STM32 ubeMX作为主要开发方式, 并且穿插介绍了实时操作系统 FreeRTos以及强大的模型仿真工具 Simulink。从最基本的 微控制器简介开始,依次介绍图形化编程,组态软件应用, Simulink的使用,操作系统开 发等,层层深入,最终使读者可以做到快速,准确,高效地利用STM32开发产品 本书大致分为五个部分,第一部分介绍了STM32的棊本型号,STM32功能特点;第 二和第三部分介绍了组态软件STM32 ubeMX,介绍通过其快速开发STM32的操作方法 及操作技巧,又在快速开发的基础上,引导读者深入学习STM32基木操作,包括IO功 能,定时器,中断,通信等;第四个部分引入 Simulink,详细介绍了利用 simulink进行 微控制器开发的特点和应用实例;第五个部分引入操作系统,带领读者利用组态软件 STM32 ubeMX集成的 RreeRTOS操作系统来进行项目开发,例如利用操作系统简化逻辑 关系,减轻代码工作量,利用FPU强大的浮点数据处理能力(DSP指令)优化系统运行 效率等。* SIMULINK内容在后续版本实现* 祝凨各位读者能够在学习之中收获更多感悟。由于时间和编者们本身的水平有限, 因此文中难免错误和不严谨之处,恳请读者谅解指正, 编者于西安 2017年07月 目录 第一章STM32微控制器及其开发环境 11STM32总览 1.2STM32命名规则. 13STM32F407VET6功能筒介 14STM32F407开发环境介绍 14.1el软件 14.27M32 CubemX件, 14.3STM32 Cube4支持工具 14.4Jnk工具及其驱动 11 第二章通过STM32 CUBEMX开发STM3212 21STM32 CUBEMX操作演示 12 第三章STM32图形化开发基本示例 27 3.1GPO操作一-按键 27 32外部中断功能: 31 33串口异步通讯功能: 36 34DMA_降低微控制器处理压力: ∴42 35ADC功能 3.6DAC功能: 50 37定时器功能: 52 第四章STM32结合 FREERTOS操作系统 59 4.1 FREERTOS操作系统简介 4.2操作系统的基本规律 61 42.1务的概念 61 4,2.2运行状态. 61 4.2.3优先级 4.2.4操作系绕的调度算法.… 43STM32 CUBEMX结合 FREERTOS操作系统……… 63 431创建红务 63 4.3.2务程序解析; 4.4 FREERTOS系统示范优先级翻转 74 4.5 FREERTOS系统示范信号量 46 FREERTOS系统示范计数信号量 82 4.7 FREERTOS系统示范-可斥量 87 4.8 FREERTOS系统小范消息队列 91 49 FREERTOS系统示范-操作系统定时器 参考资料.. 3 第一章STM32微控制器及其开发环境 1.1STM32总览 STM32是意法半导休( STMicroelectronics)开发的一系列高性能,低功耗,采用ARM Cortex内核,32位微控制器的总称。目前STM32分为F0,F1,F4,F7等几个系列,其 各个系列官方总览图如图1.1所示. STM32 32-bit ARM Cortex MCUs STM32H7,: 2020 CoreMark aEOn 400 MH2 856 DMIPS SOMMITN STM32 F2 STM32 FA STM32F7,: 398 CoreMark: 608 CoreMark 1 082 CoreMark i 120 MHZ 180MH 216 MHZ i 150 DMIPS 225 DMIPS: 462 DMIPS STM32 FO : STM32 F1 SIIMR2 F3 106 Core Mark 177 CoreMark 1 245 Core Mark' 48 MHe 72 MHZ 72MH2 38 DMIPS 61 DMIPS 90 DMIP 鸟 STM LO STM32 L1 SIM2 LA 75 CoreMMark: 93 CoreMark: 273 CoreMark 32MH 32 MHz 80 MHZ 26 DMIPS 33 DMIPS. 100 DMPS Cortex-M0 /-MOd Cortex-ms Cortex-o 4 cortex-MI 图1.1STM32系列总览(截止2017年6月) 所有的如图1.1的STM32系列,笔者认为,从速度,功能,性能层面,尤其是性能 上层面上,可以总体划分为四个范围(系列 1)STM32F0,L0,L1系列:STM32F0属于 Cortex0内核,超低价格的代表作品 系列,以最常用的STM32F030为例,每片STM32F030的价格约为人民币2 元。即使价格如此低廉(几乎和最廉价的51单片机差不多),但是其拥有4个 16位定吋器,12通道的9/10位ADC转换功能,且具有SPI,IC, USART通讯 功能及48MHZ运行频率,已经完全超越普通51单片机,是比较在乎价格因素 但又需要比较强的性能的项目工程下位机的绝佳选择。 2)STM32F1,阝3,L4系列:STM32F1系列属于中低端的32位ARM微控制器,该 系列心片是意法半导体(ST)公司出品,其内核是 Cortex-M3,最高72MHz工 作频率。以其中常用的STM32F103为例,相比于STM32F0系列,STM32F103 核心频率增强至72MHz(超频状态下可以稳定工作在超过130MHZ),片內的 程序存储 FLASH更大,运行程序的RAM也更大,ADC模块提升至12位,且增 加了DAC模块和IIs,USB,CAN,SDIO总线通信功能,是目前最为常用的32 位微控制器入门学习器件。适用于各类场合,其高性能和强大的综合功能使其成 为最为炙于可热的微控制器。价格在每片十元人民币左右。而STM32F3则是整 合了DSP与FPU指令以及高级模拟外设(如可编程仪表放大器)、虽然工作频 率同样为72MHZ,但其内核为 ARM Cortex-M4内核再加上DsP指令,在执行数 字信号处理时优势不少,而STM32L4则主要为超低功耗而开发, 3)STM32F4,F2,7系列:STM32F2系列主要为了音视频处理而诞生,拥有全面 的功能及丰富的外设接口,适合企业、学校及科研单位进行音视频产品开发与科 学研究,但是其通用性不如STM32F4和F7系列。STM32F4系列是本书所选用 的控制器,STM32F407拥有高达168№hz的稳定运行速度,其内部同样拥有 DsP指令,可以以极快的速度完成FT等运算,ADC精度提升为16位,SPI, IC, USART,USB等通信接口的数量增加,并支持有线网络通信通信(需配合 其他芯片),绎过测试,其可以在220Mhz的速度下稳定工作。而STM32F7则 是STM32H7岀现之前最为功能强大,性能卓越的控制器,儿乎囊括了前面 STM32F1,F2,R3,F4系列的所有优点于一身,甚至更为优秀,但缺点就是价 格太高,每片约需要人民币100元,相比之下,F4系列每片约30元的价格就显 得性价比极高,所以本书选用STM32F407VET6作为主控。 4)STM32H7系列:STM32H7是2016年10月发布的最新控制器,但是笔者认为 H7已经不再仅仅是控制器的概念了,其400Mhz的运行频率直逼处理器的速 度,这样的速度可谓将 Cortex-M7内核的功力发挥到了极致。STM32H7采用了 ST最新40nm工艺,这种新工艺是H7采用更为高性能架构的基础,几乎和两年 前的于机处理器差不多。H7中还加入了 CAN FD和TT-CAN,标志着ST向汽车 电子前进的步伐。可情中国市场尚未刭货。 考虑到本书的大部分读者应该都是学生,面临的实际问题和经济能力考虑,故本书 釆用了STM32F40內VET6作为主控芯片来讲解。实际操作时,使用了紫暮电子绘制的 STM32开发板(简称ZM开发板)米进行程序示范。 1.2STM32命名规则 以STM32F407vVET6为例,命名规则如表1.1: 表1.1 STM32命名表 1|sT2|STM32代表 ARM Cortex Mi内核的32位微控制器。 2 F代表芯片子系列。 407 A07代表其为FA系列07型号芯片 V这一项代表引脚数,其屮T代表36脚,C代表48脚,R代表64脚,V代表100脚,Z代表144 脚,I代表176脚 E这一项代表内嵌 Flash容量,其中6代表32K字节 Flash,8代表64K字节Fash,B代表128K 字节 Flash,C代表256K字节 Flash,D代表384K字节F1ash,E代表512K字节 Flash,G代表1M 字节 Flash 6 T这一项代表封装,其中H代表BGA封装,T代表LQFP封装,U代表ⅥFQFN封装。 6 6这一项代表工作温度范围,其中6代表-40——85℃,7代表-40—-105℃。 1.3STM32F407VET6功能简介 STM32F407拥有168№hz的主频,其拥有浮点运算能力以及DSP处理指令,因此在 卷积运算等数字信号处理时优势眀显,拥有512KB的Fash和196KB的RAM。 除了基本功能外,STM32F4拥有照相机接口,加密处理器及USB功能。另外,CAN 总线等工业总线一应俱仝。 STM32F407vVET6功能总览如表12 表1.2 STW32VET6功能表 名称 数量 功能应用举例 定时器 10(通用)+2(高级)+2(基本)延时,测量频率,输出Pw波 以太网控制器1 通过有线网络通信 看门狗 制止程序跑飞 实时时钟 低功耗时钟 SPI/I2S TF卡SPI读取,SPI式F1ash读写 LIC 串行 EEPROM读取,各类传感器读取 3 USART/UART 4+2 串口通信 USB OTG USB读取U盘数据 CAN 汽车上电」设备之间通信 S)1 读取S卡 照相机控制器1 控制摄像头数据传输 ADC 16 模拟信号转换为数字信号 DAC 数字信号转化为模拟信号 GPIO 读取数据,外部中断等 DMA控制器 快速在外设及内存中交换数据,不经过CPL处理 温度传感器 ADCl第16通道功能,用于测量片内温度 DS指令 ISP源于STM32F4采用的不是单纯CP而是FU,H在浮 点运算上速度会大大加快,不过这个功能需要自己调用 STM32不会主动调用DP功能处理特姝运算 1.4STM32F407开发环境介绍 任何微控制器都需要一个外部开发环境,综合目前中国市场和应用情况,本书采用 Keil mdK5作为编程软件,以STM32 ubeMX软件作为辅助开发工具,米用STM32HAL 库函数进行编程。下面将Kei与STM32 ubeMX的安装作简要说明,STM32HAL库函数 将在下一章作介绍。 1.4.1Kei软件 Kei是美国Keil' Software公司出品的微控制器C语言软件开发系统,Ke提供了包 括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发 方案,通过一个集成开发环境(μ ision)将这些部分组合在一起,可以运行在WIN98、 NT、WIN2000、 WINXP、WIN7和WIN10操作系统 首先,进入Keil官网:htt://w.kei!com/,在页面中选择如图1.2所小链接,然 后根据页面提示进行下载。在国内的校园网网络环境下,这可能要花费较长的时间,建 议使用中国电信宽带进行下载操作

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2017-12-26 上传 大小:7.47MB
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利用STM32CubeMx快速开发是stm32工程。该资源里有6个开发实例:1.STM32Cube学习之一:点灯 2.STM32Cube学习之二:USART 3.STM32Cube学习之三:按键输入 4.STM32Cube学习之四:外部中断 5.STM32Cube学习之五:定时器中断 6.STM32Cube学习之六:时钟树配置

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