STM32

常见术语

VDD: 电源正极高电平
VSS: 电源负极低电平

位操作

P置位第n位: P |= (1 << n)
Q清零第n位: Q &= ~(1 << n)
R反转第n位: R ^= (1 << n)

位带操作

转换: (Addr & 0xF0000000)+0x02000000+((Addr & 0x00ffffff)<<5) + (n<<2)

内存映射是对地址的封装，直接操作内存也可以实现。

引脚分类

电源
晶振IO
BOOT IO
复位IO
以上IO组成的系统称最小系统

RCC

RCC_CR
RCC_CFGR
RCC_CIR
RCC_APB2RSTR
RCC_APB1RSTR
RCC_AHBENR
RCC_AHBENR
RCC_AHB2ENR
RCC_AHB1ENR
RCC_BDCR
RCC_CSR

GPIO:

专用总线:I2C, SPI, SDIO, FSMC, DCMI
普通总线: 蜂鸣器, LED, 按键

寄存器描述

CRL 配置低寄存器
CRH 配置高寄存器
ODR 输入数据寄存器
IDR 输入数据寄存器
BSRR 位设置/清楚寄存器
BRR 位清除寄存器
LCKR 配置锁定寄存器

1. 模拟输入: 不经过施密特触发器(TTL)直接接入
2. 浮空输入: 即高阻输入,相当于电压表。但外界没有输入时，容易受到外界电磁干扰.
3. 下拉输入: 无输入信号时端口电平被拉到低电平
4. 上拉输入: 无输入信号时端口电平被拉到高电平
5. 开漏输出: 只能输出低电平，只有接上拉电阻才能输出1。好处是更换外部电源即可以更改输出电源。
6. 推挽输出: 可以输出高低电平,高电平由VDD决定,低电平由VSS决定。由两个三极管互补信号控制,电流大,驱动能力强.
7. 复用开漏输出: 数据来自片上外设,而普通开漏输出来自输出数据寄存器(ODR)数据
8. 复用推挽输出: 同上

IWDG 独立看门狗

递减计数器到0后，会自动复位，所以启用iwdg后要及时重装载计数器的值。12位，最大4096

是异常处理的最后手段，不可依赖，应在设计时尽量避免异常的发生。

没有中断，而WWDG有。

工作原理

启用iwdg后，LSI(内部低速时钟40khz)会自动开启

键寄存器iwdg_kr

写入0xAAAA,喂狗
写入0x5555,解除pr和rlr寄存器的写保护
写入0xCCCC,启用iwdg工作

预分频寄存器iwdg_pr,设置时钟的预分频系数。psc=4*2^prer.

重装载寄存器iwdg_rlr,存放重装载值，低12位有效。

状态寄存器iwdg_sr,用于判断预分频值和重装载值是否已经被更改。

溢出时间计算

$$
T (out)=\frac{pscrlr}{f_{iwdg}}=\frac{42^{prer}*rlr}{f_{iwdg}}， f_{iwdg}:iwdg的时钟频率
$$

WWDG 窗口看门狗

主要用于检测软件异常

递减计数器，能产生系统复位信号和提前唤醒中断.

计数器从0x40减到0x3F时产生复位（即T6位跳变到0）

计数器值大于W[6:0]时喂狗会复位

提前唤醒中断(EWI):计数器等于0x40时可产生

在窗口期内重装载计数器的值，防止复位。

使用PCLK1外部总线时钟，计数器寄存器7位，最大127~63

工作原理

T[6:0]从0x7F(127)开始递减计数，减到W[6:0] (窗口上限值，大于这个值时喂狗会产生复位，在上限值和下限值之间喂狗不会产生复位)，减到0x40(64)时可产生中断，减到0x3F(63)(窗口下限值)，产生复位。

超时时间计算

WWDG_CR控制寄存器，[6:0]有效，计数器（MSB到LSB，T6为0会产生复位）,[7]是WDGA 激活位，0:禁用WWDG；1:使能看门狗

WWDG_CFR:配置寄存器。T9 ：提前唤醒终端，计数器递减到0x40时产生中断，此中断中有复位后才能由硬件清零（还要使能NVIC）。T8:7 WDGTB:定时器时基。 2^WDGTB^计算分频器

WWDG_SR 状态寄存器。T0 EWIF：提前唤醒中断标志，当计数器递减到0x40时由硬件置1.且只能由软件方式写0，如果不使能EWIF，此位也为1. 使能EWIF，信号会传到NVIC。

4096是固定预分频系数

WWDG超时间计算

$$
T_{out}=\frac{40962^{WDGTB}(T[5:0]+1)}{F_{wwdg}}
$$

WWDG配置步骤

WWDG工作参数初始化 HAL_WWDG_Init()
WWDG MSP初始化 HAL_WWDG_MspInit() 配置NVIC,Clock等
设置优先级，使能中断 HAL_NVIC_SetPriority() HAL_NVIC_Enable
编写中断服务函数 WWDG_IRQHandler()–>HAL_WWDG_IRQHHandler
重定义提前唤醒回调函数 HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback()
在窗口器内喂狗 HAN_WWDG_Refresh()

定时器

简介

软件定时（cpu死等）

时钟频率分之一就是一条指令的时间，使用循环运行空指令__nop()来实现延时。不精准，且造成cpu资源浪费

// stm32 延时
void delay_us(uint32_t us){
	us *= 72;
    while(us--);
}

定时器原理

时钟源（精准时钟），经过预分频器，到计数器计数，产生溢出表示时间到了，自动重装载寄存器会把计时器重装载。

计时器分类

常规定时器

基本/通用/高级定时器

专用定时器

独立看门狗，窗口看门狗，实时时钟TRC，低功耗定时器

内核定时器

SysTick定时器

定时器特征表

有八个定时器: 基本TIM6/7; 通用TIM2/3/4/5; 高级TIM1/8

F1特征表（芯片不一样要查手册）:

类型	定时器	位数	计数模式	预分频系数	DMA请求	捕获/比较通道	互补输出
基本	TIM6/7	16	递增	1~65535	yes	0	no
通用	TIME2 /3/4/5	16	递增/递减/中央对齐	1~65535	yes	4	no
高级	TIM1/8	16	递增/递减/中央对齐	1~65535	yes	4	yes

区别

类型	主要功能
基本	只有输入输出通道，常用作时基，即定时功能
通用	具有多路独立通道，可用于输入捕获/输出比较，可以用作时基
高级	除既有通用的功能外，还具备带死区控制的互补信号输出，刹车输入等功能（可用于电机控制，数字电源设计等）

基本定时器

简介

TIM6/7
特性：16位递增计时器(0~65535)，16位预分频器(1-65536)，可触发DAC，在更新事件时，可产生中断/DMA请求

框图

graph TB
	A(RCC) --> B[触发控制器 复位,使能,计数]
	B --> |TRGO UI事件| C[DAC]
    B --> D[预分频器]
    D --> E[计数器]
    F[重装载计数器ARR] --> E
    FL[ARPE决定ARR是否具有缓冲] --> F
    E --> G[溢出条件CNT==ARR]
    G --> H[UI事件]
    G --> I[U中断和DMA输出]

计数模式及溢出条件

计数器模式	溢出条件
递增	CNT==ARR(max)
递减	CNT==0
中心对齐	CNT == ARR-1, CNT == 1

计时器终端相关寄存器

TIMx_CR1

bit7 ARPE: 自动重装载预装载使能，决定ARR寄存器是否有缓冲

bit0 CEN: 计数器使能

TIMx_DIER

bit8 UDE: 更新DMA请求使能

bit0 UIE: 更新中断使能

TIMx_SR

bit0 UIF: 更新中断标志

TIMx_CNT

bit[15:0] 计数器数值

TIMx_PSC 实际起作用是它的影子寄存器

bit[15:0] 预分频数值

TIMx_ARR 实际起作用是它的影子寄存器

bit[15:0] 自动重装载数值

寄存器溢出时间计算方法

$$
T_{out}=\frac{(ARR+1)*(PSC+1)}{F_t}
$$

定时器中断实验配置步骤

HAL_TIM_Base_Init()
HAL_TIM_Base_MspInit(), NVIC, CLOCK etc.
HAL_TIM_Base_Start_IT()
HAL_NVIC_SetPriority(), HAL_NVIC_EnableIRQ()
TIMx_IRQGandler() -> HAL_TIM_IRQHandler()

通用定时器

框图

graph TB

A[时钟源]
B[时钟源:APB 内部触发输入 IO口 定时器的通道1/2]
A --> C[触发控制器 从模式控制器 编码器接口]
C --> |TRGO| D[其他定时器到DAC/ADC]
C --> |复位 使能 递增 计数| E[时基单元 影子寄存器]
E --> |UI U| F[产生事件]
E --> G[捕获/比较公共]
J[外部IO] --> H
H[输入捕获] --> G
G --> |比较中断| I[输出比较]

时钟源

内部时钟(CK_INT),来自APB
外部时钟模式1:外部输入引脚(TIx),来自定时器通道1或2引脚的信号
外部时钟模式2:外部触发输入(RTR),来自可以复用为TIMx_ETR的IO引脚
内如触发输入(ITRx),用于与芯片内部其他通用/高级定时器级联

计数器时钟类型选择	设置方法
内部时钟 CK_INT	set TIMx_SMCR.SMS = 000
外部时钟模式1:外部输入引脚TIx & CH1 CH2	set TIMx_SMCR.SMS = 111
外部时钟模式2:外部输入引脚ETR	set TIMx_SMCR.ECE = 1
内部触发输入 ITRx	参考手册,用于定时器级联

寄存器

TIMx_CR1/CR2 控制寄存器

TIMx_SMCR 从模式控制寄存器

b[15] ETP 外部触发极性

b[14] ECE 外部时钟使能

b[13:12] ETPS 外部触发预分频

b[11:8] ETF 外部触发滤波

b[7] MSM 主/从模式

b[6:4] TS 触发选择

b[2:0] SMS 从模式选择

略（看手册）

嵌套使用

使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器

通用定时器中断

HAL_TIM_Base_Start_IT(); 函数要在TIM_GENERAL_Init函数里，而不是MspInit()函数里

中断判断： == SET 或 != RESET

if( __HAL_TIM_GET_ITSTATUS(&tim_HandleX, TIM_IT_UPDATE) == SET)

输出比较部分

PWM原理

PWM: 脉冲宽度调制

ARR 决定PWM周期

CCRX 决定PWM占空比

PWM周期/频率
$$
T_{out}=\frac{(ARR + 1)*(PSC + 1)}{F_t}
$$

输入捕获部分

捕获上升/下降沿触发，编写逻辑

查看数据手册，看定时器的输入捕获通道在哪些GPIO端口，启用复用功能或复用重定义功能。

外部时钟模式

配置定时器基本配置

配置从模式

高级定时器

构建HAL库工程（不使用cubemx）

必须文件

stm32f1xx_hal_conf.h 通过宏定义来include相应的外设头文件
stm32f1xx_it.h/c 中断相关的代码，weak声明的函数需要重定义
system_stm32f1xx.c 内核级别的依赖程序，系统内核时钟，总线时钟等
stm32f1xx_hal_msp.c 板级支持包，MCU相关的硬件初始化操作

初始化流程

HAL_Init(): 外设 flash 中断优先级 systemtick等
SystemClock_Config(): 配置倍频和总线频率
外设初始化

st-link 烧录程序

常用命令

st-flash reset

st-info –probe

st-flash read out.bin 0x8000000 0x40000

st-flash write xxx.bin 0x8000000

Arm-none-eabi-gcc

二进制复制

arm-none-eabi-objcopy -O binary xxx.elf xxx.bin

PlatforIO

openocd权限问题

sudo chown -R papillon:users /dev/stlinkv2_4

GDB stlink调试程序

arm-none-eabi-as -mthumb -mcpu=cortex-m3 -g xxx.s -o xxx.o -mthumb (16位指令集)
arm-none-eabi-ld xxx.o -T xxx.ld -o xxx.elf
先编译程序下载到板子上
运行st-util命令来打开 gdbserver, 并记住端口号 ${port}
arm-none-eabi-gdb xx.elf
target remote *: ${port}
stepi , next, finish, list , continue ，- (图形界面)，info break, display, bt (查看堆栈), jump 跳转到第几行， x (打印地址的值) 等命令

串口工具

minicom

sudo minicom -s 配置参数

sudo minicom -D /dev/bus/usb/001/012 连接串口

ctrl_A Z菜单

ARM 汇编

寄存器

cortex-M 系列使用armv7架构，使用thumb 指令集(T32)

模式: User, FIQ, IRQ, ABT, SVC, UND, MON, HYP

1. R0-R12通用寄存器，放通用数据，32bit
1. 各个模式R0-R12与User模式是共享的（除了 FIQ的R8-R12), PC, CPSR 是共享的
1. USER模式没有SPSR
  
  SP 栈指针，存储栈地址
  LR 链接寄存器，存储子程序返回地址
  PC 程序计数器
  APSR/CPSR 应用程序状态寄存器/当前程序状态寄存器