В свое время, более 5 лет, при поиске информации о 32-разрядных микроконтроллерах, обратил внимание, что практически все примеры для STM32 подразумевали использование SPL (Standard Peripherals Library). Цитата из Википедии:
В настоящее время, для снижения порога вхождения и ускорения разработки предлагается использовать STM32CUBE. Цитата с сайта STM:
На мой взгляд, для большинства проектов не нужны внешние библиотеки и проще использовать обращение к регистрам микроконтроллера, используя стандартную документацию.
Бытует мнение, что использование регистров микроконтроллера — это более сложный путь, чем использовать обертки из внешних библиотек. Попробую показать, что это не всегда так.
Примеры инициализации регистров с комментариями.
Для многих проектов нужно просто включать или выключать соответствующие ноги контроллера и считывать аналоговые значения.
Включение порта: 1 строчка кода:
Перевод 0 пина порта A в аналоговый режим 2 строчки:
Перевод 2 пина порта A в режим выхода (пуш-пулл) 1 строчка:
Использование альтернативных функций тоже не очень сложно. Часто микроконтроллер используется для управления полумостовым преобразователем. Для этого нужно соответствующие пины порта сконфигурировать, как комплементарные выходы ШИМ.
Определение выхода 8 порта А, как ШИМ выход CH1 счетчика TIM1 (3 строчки):
Определение выхода 13 порта B, как ШИМ выход CH1N счетчика TIM1:
Закономерный вопрос: где взять обозначения нужных регистров и битов? Ответ: в 3-ех документах (на примере 746).
1. Reference manual STM32F7.pdf
2. STM32F745xx.pdf
3. stm32f746xx.h
Этих 3 файлов полностью хватает для того, чтобы правильно обращаться ко всем регистрам микроконтроллера.
Пример инициализации АЦП для работы в режиме DMA. В этом режиме 4 канала АЦП2 автоматически переключаются по кругу и передают данные контроллеру DMA, который складывает данные в массив.
Инициализация одного потока ПДП для передачи данных из АЦП в массив (см. выше)
Пример конфигурации таймера с комплементарными 12-разрядными ШИМ выходами для управления 3 полумостами (3-фазный инвертор)
Пример конфигурации таймера для формирования прерываний по времени. Прерывания от этого таймера, как правило, используются для обновления данных в интерфейсах. В этом режиме внешние выходы таймера не используются.
Эти файлы конфигурации используются практически без изменения длительное время. Начиналось это все еще на 103 контроллере, сейчас используется на 7 серии :)
Конечно инициализация АЦП, таймеров и ПДП чуть сложнее, чем портов, но тоже простая задача.
При этом не используются внешние библиотеки, более компактный код, более предсказуемое поведение контроллера.
STM32F10x Standard Peripherals Library (сокр. STM32F10x SPL) — библиотека, созданная компанией STMicroelectronics на языке Си для своих микроконтроллеров семейства STM32F10x. Содержит функции, структуры и макросы для облегчения работы с периферией микроконтроллера."
В настоящее время, для снижения порога вхождения и ускорения разработки предлагается использовать STM32CUBE. Цитата с сайта STM:
STM32Cube embedded software libraries, including:
The HAL hardware abstraction layer, enabling portability between different STM32 devices via standardized API calls.
The Low-Layer (LL) APIs, a light-weight, optimized, expert oriented set of APIs designed for both performance and runtime efficiency.
A collection of Middleware components, like RTOS, USB library, file system, TCP/IP stack, Touch sensing library or Graphic Library (depending on the MCU series)
На мой взгляд, для большинства проектов не нужны внешние библиотеки и проще использовать обращение к регистрам микроконтроллера, используя стандартную документацию.
Бытует мнение, что использование регистров микроконтроллера — это более сложный путь, чем использовать обертки из внешних библиотек. Попробую показать, что это не всегда так.
Примеры инициализации регистров с комментариями.
Инициализация периферии.
Порты
.Для многих проектов нужно просто включать или выключать соответствующие ноги контроллера и считывать аналоговые значения.
Включение порта: 1 строчка кода:
//инициализация порта A************************* RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN;
Перевод 0 пина порта A в аналоговый режим 2 строчки:
//PA0 - PA0/ADC1_ADC2_ADC3_IN0 // GPIO_Pin_0 порта A аналоговый вход GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER0_0; GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER0_1;
Перевод 2 пина порта A в режим выхода (пуш-пулл) 1 строчка:
GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER2_0;
Использование альтернативных функций тоже не очень сложно. Часто микроконтроллер используется для управления полумостовым преобразователем. Для этого нужно соответствующие пины порта сконфигурировать, как комплементарные выходы ШИМ.
Определение выхода 8 порта А, как ШИМ выход CH1 счетчика TIM1 (3 строчки):
//PA8/TIM1_CH1 // Alternate function mode GPIOA->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER8_0; //0 GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER8_1; //1 //GPIO alternate function high register (GPIOx_AFRL) //AFR8[3:0] = 0001: AF1 GPIOA -> AFR[1] |= 0x00000001;
Определение выхода 13 порта B, как ШИМ выход CH1N счетчика TIM1:
//PB13/TIM1_CH1N // Alternate function mode GPIOB->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER13_0; //0 GPIOB->MODER |= GPIO_MODER_MODER13_1; //1 //GPIO alternate function high register (GPIOx_AFRL) //AFR13[3:0] = 0001: AF1 GPIOB -> AFR[1] |= 0x00100000;
Закономерный вопрос: где взять обозначения нужных регистров и битов? Ответ: в 3-ех документах (на примере 746).
1. Reference manual STM32F7.pdf
2. STM32F745xx.pdf
3. stm32f746xx.h
Этих 3 файлов полностью хватает для того, чтобы правильно обращаться ко всем регистрам микроконтроллера.
АЦП
Пример инициализации АЦП для работы в режиме DMA. В этом режиме 4 канала АЦП2 автоматически переключаются по кругу и передают данные контроллеру DMA, который складывает данные в массив.
void init_ADC1(void) { RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN; //подаем тактирование АЦП ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON; //включить АЦП ADC1->CR1 |= ADC_CR1_EOCIE; ADC1->CR1 |= ADC_CR1_SCAN; // Bit 8 SCAN: Scan mode ADC1->CR2 |= ADC_CR2_EOCS; //Bit 10 EOCS: End of conversion selection ADC1->CR2 |= ADC_CR2_DMA; //Bit 8 DMA: Direct memory access mode (for single ADC mode) ADC1->CR2 |= ADC_CR2_DDS; //Bit 9 DDS: DMA disable selection (for single ADC mode //Bits 23:20 L[3:0]: Regular channel sequence length (4) //0003: 4 conversion ADC1->SQR1 |= ADC_SQR1_L_0; //1 ADC1->SQR1 |= ADC_SQR1_L_1; //1 ADC1->SQR1 &= ~ADC_SQR1_L_2; //0 ADC1->SQR1 &= ~ADC_SQR1_L_3; //0 //Bits 4:0 SQ1[4:0]: 1st conversion in regular sequence PC0/ADC1_ADC2_ADC3_IN10 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ1_0; //0 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ1_1; //1 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ1_2; //0 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ1_3; //1 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ1_4; //0 //Bits 4:0 SQ2[4:0]: 2st conversion in regular sequence PC1/ADC1_ADC2_ADC3_IN11 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ2_0; //1 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ2_1; //1 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ2_2; //0 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ2_3; //1 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ2_4; //0 //Bits 4:0 SQ3[4:0]: 3st conversion in regular sequence PC2/ADC1_ADC2_ADC3_IN12 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ3_0; //0 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ3_1; //0 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ3_2; //1 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ3_3; //1 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ3_4; //0 //Bits 4:0 SQ4[4:0]: 4st conversion in regular sequence PC3/ADC1_ADC2_ADC3_IN13 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ4_0; //1 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ4_1; //0 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ4_2; //1 ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ4_3; //1 ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ4_4; //0 NVIC_EnableIRQ (ADC_IRQn); }
ПДП
Инициализация одного потока ПДП для передачи данных из АЦП в массив (см. выше)
//Тактирование DMA2 RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_DMA2EN; //Stream3 Channel 1 DMA2 - в массив ADC2_array 2 каналa //Bits 27:25 CHSEL[2:0]: Channel selection (1) DMA2_Stream3->CR |= DMA_SxCR_CHSEL_0; //1 DMA2_Stream3->CR &= ~DMA_SxCR_CHSEL_1; //0 DMA2_Stream3->CR &= ~DMA_SxCR_CHSEL_2; //0 //Bits 14:13 MSIZE[1:0]: Memory data size (16 bit) DMA2_Stream3->CR |= DMA_SxCR_MSIZE_0; //1 DMA2_Stream3->CR &= ~DMA_SxCR_MSIZE_1; //0 //Bits 12:11 PSIZE[1:0]: Peripheral data size (16 bit) DMA2_Stream3->CR |= DMA_SxCR_PSIZE_0; //1 DMA2_Stream3->CR &= ~DMA_SxCR_PSIZE_1; //0 //Bits 10 MINC: Memory increment mode DMA2_Stream3->CR |= DMA_SxCR_MINC; //Bits 7:6 DIR[1:0]: Data transfer direction (00: Peripheral-to-memory) DMA2_Stream3->CR &= ~DMA_SxCR_DIR_0; //0 DMA2_Stream3->CR &= ~DMA_SxCR_DIR_1; //0 //Bits 4 TCIE: Transfer complete interrupt enable DMA2_Stream3->CR |= DMA_SxCR_TCIE; //Bits 15:0 NDT[15:0]: Number of data items to transfer //1000 point x 4 channel DMA2_Stream3-> NDTR = 4000; //Bits 31:0 PAR[31:0]: Peripheral address DMA2_Stream3->PAR = (uint32_t) &(ADC2->DR); //Bits 31:0 M0A[31:0]: Memory 0 address DMA2_Stream3->M0AR = (uint32_t) ADC2_array; //Bits 0 EN: Stream enable / flag stream ready when read low DMA2_Stream3->CR |= DMA_SxCR_EN; NVIC_EnableIRQ (DMA2_Stream0_IRQn);
Таймеры
Пример конфигурации таймера с комплементарными 12-разрядными ШИМ выходами для управления 3 полумостами (3-фазный инвертор)
// TIM1 PWM RCC -> APB2ENR |= RCC_APB2ENR_TIM1EN; //тактирование TIM1 TIM1->CR1 |= TIM_CR1_CMS_0; //Center-aligned mode 1 TIM1->CR1 |= TIM_CR1_ARPE; //частота ШИМ //прескалер 8 и период 4000 - 3000 Гц //частота шины 108 МГц TIM1->PSC = 8; TIM1->ARR = 4000; TIM1->CCR1 = 1000; //начальные значения TIM1->CCR2 = 1000; TIM1->CCR3 = 1000; TIM1->CCMR1 &= ~TIM_CCMR1_OC1M_0; TIM1->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1M_1; TIM1->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1M_2; //110: PWM mode 1 TIM1->CCMR1 &= ~TIM_CCMR1_OC2M_0; TIM1->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC2M_1; TIM1->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC2M_2; //110: PWM mode 1 TIM1->CCMR2 &= ~TIM_CCMR2_OC3M_0; TIM1->CCMR2 |= TIM_CCMR2_OC3M_1; TIM1->CCMR2 |= TIM_CCMR2_OC3M_2; //110: PWM mode 1 TIM1->CCER |= TIM_CCER_CC1E; // Capture/Compare 1 output enable TIM1->CCER |= TIM_CCER_CC1NE; // Capture/Compare 1 complementary output enable TIM1->CCER |= TIM_CCER_CC2E; // Capture/Compare 2 output enable TIM1->CCER |= TIM_CCER_CC2NE; // Capture/Compare 2 complementary output enable TIM1->CCER |= TIM_CCER_CC3E; // Capture/Compare 3 output enable TIM1->CCER |= TIM_CCER_CC3NE; // Capture/Compare 3 complementary output enable //DTG[7:0]: Dead-time generator setup 1 mks TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_DTG_0; TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_DTG_1; TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_DTG_2; TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_DTG_3; TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_DTG_4; TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_DTG_5; TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_DTG_6; TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_DTG_7; TIM1->DIER |= TIM_DIER_CC1IE; //Capture/Compare 1 interrupt enable //TIM1->DIER |= TIM_DIER_CC2IE; //Capture/Compare 2 interrupt enable //TIM1->DIER |= TIM_DIER_CC3IE; //Capture/Compare 3 interrupt enable TIM1->CR1 |= TIM_CR1_CEN; //Bit 0 CEN: Counter enable TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_MOE; //MOE: Main output enable NVIC_EnableIRQ (TIM1_CC_IRQn); //разрешить прерывания от таймера
Пример конфигурации таймера для формирования прерываний по времени. Прерывания от этого таймера, как правило, используются для обновления данных в интерфейсах. В этом режиме внешние выходы таймера не используются.
// TIM3 100 мсек RCC -> APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM3EN; //TIM3 Timer clock enable TIM3->CR1 |= TIM_CR1_CEN; //Bit 0 CEN: Counter enable TIM3->CR1 |= TIM_CR1_ARPE; //Bit 7 ARPE: Auto-reload preload enable TIM3->DIER |= TIM_DIER_UIE; //Bit 0 UIE: Update interrupt enable TIM3->PSC = 2000; TIM3->ARR = 5400; NVIC_EnableIRQ (TIM3_IRQn); //разрешить прерывания от таймера
Эти файлы конфигурации используются практически без изменения длительное время. Начиналось это все еще на 103 контроллере, сейчас используется на 7 серии :)
Конечно инициализация АЦП, таймеров и ПДП чуть сложнее, чем портов, но тоже простая задача.
При этом не используются внешние библиотеки, более компактный код, более предсказуемое поведение контроллера.
