Это книга Leanpub. Leanpub расширяет возможности авторов и издателей в процессе Lean Publishing. Lean Publishing – это процесс публикации находящейся в разработке электронной книги с использованием простых инструментов и множества итераций по получению обратной связи от читателя, осуществляющийся до тех пор, пока не появится готовая книга, и набор оборотов после ее написания.

Напишите твит об этой книге!

Пожалуйста, помогите Кармину Новиелло, распространяя информацию об этой книге в

Twitter!

Предлагаемый хештег для данной книги #MasteringSTM32.

Чтобы узнать, что другие люди говорят о книге, нажмите на эту ссылку, чтобы найти представленный хештег в Twitter:

#MasteringSTM32

Предисловие ......................................................................................................................................	i
Почему я написал книгу?................................................................................................	i
Для кого эта книга?...........................................................................................................	ii
Как использовать эту книгу?........................................................................................	iv
Как организована книга?...............................................................................................	iv
Об авторе ............................................................................................................................................	viii
Ошибки и предложения ................................................................................................................	ix
Поддержка книги..............................................................................................................................	ix
Как помочь автору............................................................................................................................	ix
Отказ от авторского права ..............................................................................................................	x
Благодарность за участие ...............................................................................................................	x
Перевод ..................................................................................................................................................	x
Благодарности ................................................................................................................................	xi

I	Введение ...................................................................................................			1
1. Введение в ассортимент микроконтроллеров STM32...............................................				2
	1.1.	Введение в процессоры на базе ARM..........................................................................		2
		1.1.1. Cortex и процессоры на базе Cortex-M .......................................................		4
		1.1.1.1.	Регистры ядра....................................................................................	5
		1.1.1.2.	Карта памяти .....................................................................................	6
		1.1.1.3.	Технология битовых лент (bit-banding) ...................................	8
		1.1.1.4.	Thumb-2 и выравнивание памяти ..........................................	11
		1.1.1.5.	Конвейер ..........................................................................................	13
		1.1.1.6.	Обработка прерываний и исключений................................	15
		1.1.1.7.	Системный таймер SysTick........................................................	17
		1.1.1.8.	Режимы питания ..........................................................................	17
		1.1.1.9.	CMSIS.................................................................................................	19
		1.1.1.10.	Внедренные функции Cortex-M в ассортименте STM32 20
	1.2.	Введение в микроконтроллеры STM32....................................................................		21

1.2.1.Преимущества ассортимента STM32…. ................................................... 21

	1.2.2.	….И его недостатки..........................................................................................	22
1.3.	Краткий обзор подсемейств STM32 ..........................................................................		24
	1.3.1.	Серия F0...............................................................................................................	27
	1.3.2.	Серия F1...............................................................................................................	28
	1.3.3.	Серия F2...............................................................................................................	29
	1.3.4.	Серия F3...............................................................................................................	30
	1.3.5.	Серия F4...............................................................................................................	32
	1.3.6.	Серия F7...............................................................................................................	33
	1.3.7.	Серия H7..............................................................................................................	34

ОГЛАВЛЕНИЕ
	1.3.8.	Серия L0 ..............................................................................................................	35
	1.3.9.	Серия L1 ..............................................................................................................	36
	1.3.10.	Серия L4 ..............................................................................................................	37
	1.3.11.	Серия L4+............................................................................................................	38
	1.3.12.	Серия STM32WB...............................................................................................	40
	1.3.13.	Как правильно выбрать для себя микроконтроллер? ........................	42
1.4.	Отладочная плата Nucleo ..............................................................................................		45
2. Установка инструментария .............................................................................................			50
2.1.	Почему выбирают Eclipse/GCC в качестве инструментария для STM32.....		51
	2.1.1.	Два слова о Eclipse…........................................................................................	52
	2.1.2.	… и о GCC ...........................................................................................................	53
2.2.	Windows – Установка инструментария ...................................................................		54
	2.2.1.	Windows – Установка Eclipse .......................................................................	54
	2.2.2.	Windows – Установка плагинов Eclipse ...................................................	56
	2.2.3.	Windows – Установка GCC ARM Embedded ............................................	59
	2.2.4.	Windows – Установка инструментов сборки.........................................	61
	2.2.5.	Windows – Установка OpenOCD.................................................................	61
	2.2.6.	Windows – Установка инструментов ST и драйверов........................	62
		2.2.6.1. Windows – Обновление микропрограммного
		обеспечения ST-LINK...................................................................	62
2.3.	Linux – Установка инструментария ..........................................................................		63
	2.3.1.	Linux – Установка библиотек среды выполнения i386 на 64-
		разрядную ОС Ubuntu ....................................................................................	63
	2.3.2.	Linux – Установка Java....................................................................................	64
	2.3.3.	Linux – Установка Eclipse ..............................................................................	64
	2.3.4.	Linux – Установка плагинов Eclipse ..........................................................	65
	2.3.5.	Linux – Установка GCC ARM Embedded ...................................................	70
	2.3.6.	Linux – Установка драйверов Nucleo.........................................................	70

2.3.6.1.Linux – Обновление микропрограммного обеспечения

	ST-LINK .............................................................................................	70
	2.3.7. Linux – Установка OpenOCD ........................................................................	71
	2.3.8. Linux – Установка инструментов ST.........................................................	73
2.4.	Mac – Установка инструментария .............................................................................	75
	2.4.1. Mac – Установка Eclipse .................................................................................	75
	2.4.2. Mac – Установка плагинов Eclipse .............................................................	77
	2.4.3. Mac – Установка GCC ARM Embedded ......................................................	81
	2.4.4. Mac – Установка драйверов Nucleo ...........................................................	81

2.4.4.1.Mac – Обновление микропрограммного обеспечения ST-

	LINK....................................................................................................	81
	2.4.5. Mac – Установка OpenOCD...........................................................................	82
	2.4.6. Mac – Установка инструментов ST............................................................	84
3. Hello, Nucleo! ........................................................................................................................		86
3.1.	Прикоснитесь к Eclipse IDE ..........................................................................................	87
3.2.	Создание проекта ............................................................................................................	90
3.3.	Подключение Nucleo к ПК ............................................................................................	96

3.4.Перепрограммирование Nucleo с использованием STM32CubeProgrammer

	................................................................................................................................................	97
3.5.	Изучение сгенерированного кода.............................................................................	98

ОГЛАВЛЕНИЕ
4. Инструмент STM32CubeMX ..........................................................................................				100
4.1.	Введение в инструмент CubeMX .............................................................................			100
	4.1.1.	Представление Pinout...................................................................................		103
		4.1.1.1.	Представление Chip ...................................................................	104
		4.1.1.2.	IP tree pane .....................................................................................	105
	4.1.2.	Представление Clock Configuration .........................................................		107
	4.1.3.	Представление Configuration.....................................................................		108
	4.1.4. Представление Power Consumption Calculator.....................................			108
4.2.	Генерация проекта.........................................................................................................			109
	4.2.1. Генерация проекта Си при помощи CubeMX.....................................			109
		4.2.1.1.	Изучение сгенерированного кода ........................................	111
	4.2.2.	Создание проекта Eclipse............................................................................		113

4.2.3.Ручное импортирование сгенерированных файлов в проект

Eclipse .................................................................................................................

115

4.2.4.Автоматический импорт файлов, созданных с помощью CubeMX,

		в проект Eclipse ...............................................................................................	120
4.3.	Изучение сгенерированного кода приложения ................................................		121
	4.3.1. Добавим что-нибудь полезное в микропрограмму .........................		126
4.4.	Загрузка исходного кода примеров книги..........................................................		127
5. Введение в отладку...........................................................................................................			130
5.1.	Начало работы с OpenOCD.........................................................................................		130
	5.1.1.	Запуск OpenOCD............................................................................................	132
		5.1.1.1. Запуск OpenOCD на Windows ................................................	132
		5.1.1.2. Запуск OpenOCD на Linux и на MacOS X...........................	133
	5.1.2. Подключение к OpenOCD Telnet Console..............................................		135
	5.1.3.	Настройка Eclipse...........................................................................................	136
	5.1.4.	Отладка в Eclipse ............................................................................................	142
5.2.	Полухостинг ARM..........................................................................................................		146
	5.2.1. Включение полухостинга в новом проекте.........................................		147
		5.2.1.1. Использование полухостинга со Стандартной
		библиотекой Си...........................................................................	149
	5.2.2. Включение полуохостинга в существующем проекте ....................		152
	5.2.3.	Недостатки полухостинга ..........................................................................	152
	5.2.4.	Как работает полухостинг ..........................................................................	153

II	Погружение в HAL ...................................................................			157
6.	Управление GPIO ..............................................................................................................			158
	6.1.	Отображение периферийных устройств STM32 и дескрипторы HAL........		158
	6.2.	Конфигурация GPIO .....................................................................................................		163
		6.2.1.	Режимы работы GPIO...................................................................................	165
		6.2.2. Режим альтернативной функции GPIO ................................................		167
		6.2.3.	Понятие скорости GPIO ...............................................................................	168
	6.3.	Управление GPIO ...........................................................................................................		172
	6.4.	Деинициализация GPIO..............................................................................................		172
7.	Обработка прерываний ...................................................................................................			174
	7.1.	Контроллер NVIC ...........................................................................................................		174
		7.1.1. Таблица векторов в STM32 .........................................................................		175

ОГЛАВЛЕНИЕ
7.2.	Разрешение прерываний............................................................................................		179
	7.2.1. Линии запроса внешних прерываний и контроллер NVIC..........		180
	7.2.2. Разрешение прерываний в CubeMX.......................................................		184
7.3.	Жизненный цикл прерываний................................................................................		185
7.4.	Уровни приоритета прерываний ............................................................................		189
	7.4.1.	Cortex-M0/0+ ....................................................................................................	189
	7.4.2.	Cortex-M3/4/7...................................................................................................	193
	7.4.3. Установка уровня прерываний в CubeMX............................................		200
7.5.	Реентерабельность прерываний...............................................................................		201

7.6.Разовое маскирование всех прерываний или на приоритетной основе.. 202

8. Универсальные асинхронные последовательные средства связи ....................			205
8.1.	Введение в UART и USART.........................................................................................		205
8.2.	Инициализация UART.................................................................................................		209
	8.2.1. Конфигурация UART с использованием CubeMX.............................		216
8.3.	UART-связь в режиме опроса ......................................................................................		216
	8.3.1. Установка консоли последовательного порта в Windows ..............		220
	8.3.2. Установка консоли последовательного порта в Linux и MacOS X222
8.4.	UART-связь в режиме прерываний............................................................................		223
	8.4.1.	Прерывания, относящиеся к UART .........................................................	224
8.5.	Обработка ошибок.........................................................................................................		231
8.6.	Перенаправление ввода-вывода...............................................................................		232
9. Управление DMA...............................................................................................................			236
9.1.	Введение в DMA.............................................................................................................		237
	9.1.1. Необходимость DMA и роль внутренних шин ..................................		237
	9.1.2.	Контроллер DMA ...........................................................................................	240
		9.1.2.1. Реализация DMA в микроконтроллерах F0/F1/F3/L1.....	241
		9.1.2.2. Реализация DMA в микроконтроллерах F2/F4/F7...........	244
		9.1.2.3. Реализация DMA в микроконтроллерах L0/L4 ................	247
9.2.	Модуль HAL_DMA ...............................................................................................................		248
	9.2.1. DMA_HandleTypeDef в HAL для F0/F1/F3/L0/L1/L4...................................		249
	9.2.2. DMA_HandleTypeDef в HAL для F2/F4/F7.....................................................		251
	9.2.3. DMA_HandleTypeDef в HAL для L0/L4 ..........................................................		255
	9.2.4. Как выполнять передачи в режиме опроса .........................................		255
	9.2.5. Как выполнять передачи в режиме прерываний..............................		257
	9.2.6. Как выполнять передачи типа периферия-в-периферию...................		259
	9.2.7. Использование модуля HAL_UART для передачи в режиме DMA ..		260
	9.2.8. Разнообразные функции модулей HAL_DMA и HAL_DMA_Ex ................		263
9.3.	Использование CubeMX для конфигурации запросов к DMA .....................		264
9.4.	Правильное выделение памяти буферам DMA..................................................		264

9.5.Пример из практики: анализ производительности передачи типа

	память-в-память модулем DMA.............................................................................	265
10. Схема тактирования ........................................................................................................		271
10.1.	Распределение тактового сигнала...........................................................................	271
	10.1.1. Обзор схемы тактирования STM32 .........................................................	273
	10.1.1.1. Многочастотный внутренний RC-генератор в семействах
	STM32L ............................................................................................	276
	10.1.2. Конфигурирование схемы тактирования с помощью CubeMX...	278

ОГЛАВЛЕНИЕ
	10.1.3. Варианты источников тактового сигнала в платах Nucleo............		280
		10.1.3.1. Подача тактового сигнала от высокочастотного
		генератора......................................................................................	280
		10.1.3.2. Подача тактового сигнала от 32кГц генератора...............	281
10.2.	Обзор модуля HAL_RCC...................................................................................................		282
	10.2.1. Вычисление тактовой частоты во время выполнения ....................		284
	10.2.2.	Разрешение Выхода синхронизации .........................................................	285
	10.2.3. Разрешение Системы защиты тактирования...................................		285
10.3.	Калибровка HSI-генератора........................................................................................		286
11. Таймеры ...............................................................................................................................			288
11.1.	Введение в таймеры .....................................................................................................		288
	11.1.1. Категории таймеров в микроконтроллере STM32 ............................		289
	11.1.2. Доступность таймеров в ассортименте STM32...................................		291
11.2.	Базовые таймеры...........................................................................................................		293
	11.2.1. Использование таймеров в режиме прерываний ................................		296
		11.2.1.1. Генерация временного отсчета в таймерах расширенного
		управления......................................................................................	299
	11.2.2. Использование таймеров в режиме опроса...........................................		299
	11.2.3. Использование таймеров в режиме DMA..............................................		300
	11.2.4.	Остановка таймера........................................................................................	302
	11.2.5. Использование CubeMX для конфигурации базового таймера ....		302
11.3.	Таймеры общего назначения....................................................................................		303
	11.3.1. Генератор временного отсчета с внешними источниками
		тактового сигнала..........................................................................................	303
		11.3.1.1. Режим внешнего тактирования 2.........................................	305
		11.3.1.2. Режим внешнего тактирования 1.........................................	309
		11.3.1.3. Использование CubeMX для конфигурации источника
		тактового сигнала таймера общего назначения ................	313
	11.3.2. Режимы синхронизации ведущего/ведомого таймеров................		315
		11.3.2.1. Разрешение прерываний, относящихся к триггерной
		цепи .................................................................................................	320
		11.3.2.2. Использование CubeMX для конфигурации
		синхронизации ведущего/ведомого устройств..............	320
	11.3.3. Программная генерация связанных с таймером событий ............		321
	11.3.4.	Режимы отсчета .............................................................................................	323
	11.3.5. Режим захвата входного сигнала ............................................................		324
		11.3.5.1. Использование CubeMX для конфигурации режима
		захвата входного сигнала ........................................................	330
	11.3.6. Режим сравнения выходного сигнала...................................................		331
		11.3.6.1. Использование CubeMX для конфигурации режима
		сравнения выходного сигнала...............................................	336
	11.3.7.	Генерация широтно-импульсного сигнала.........................................	336
		11.3.7.1. Генерация синусоидального сигнала при помощи ШИМ
		............................................................................................................	340
		11.3.7.2. Использование CubeMX для конфигурации режима
		ШИМ................................................................................................	345
	11.3.8.	Одноимпульсный режим...........................................................................	345

ОГЛАВЛЕНИЕ

	11.3.8.1.	Использование CubeMX для конфигурации
		одноимпульсного режима ......................................................	347
11.3.9.	Режим энкодера .............................................................................................		348
	11.3.9.1.	Использование CubeMX для конфигурации режима
		энкодера...........................................................................................	353
11.3.10.	Другие функции, доступные в таймерах общего назначения и
	расширенного управления.............................................................................		353
	11.3.10.1. Режим датчика Холла ...............................................................		354
	11.3.10.2. Комбинированный режим трехфазной ШИМ и другие
		функции управления двигателем........................................	354

11.3.10.3.Вход сброса таймера и блокировка регистров таймера355

11.3.10.4.Предварительная загрузка регистра автоперезагрузки355

11.3.11. Отладка и таймеры .......................................................................................	356
11.4. Системный таймер SysTick ........................................................................................	357

11.4.1.Использование другого таймера в качестве источника системного

временного отсчета.......................................................................................

358

11.5.Пример из практики: как точно измерить микросекунды с помощью

	микроконтроллеров STM32........................................................................................	359
12. Аналого-цифровое преобразование............................................................................		365
12.1.	Введение в АЦП последовательного приближения .........................................	365
12.2.	Модуль HAL_ADC ...............................................................................................................	370
	12.2.1. Режимы преобразования............................................................................	372

12.2.1.1.Режим однократного преобразования одного канала.. 373

12.2.1.2.Режим сканирования с однократным преобразованием

		............................................................................................................	373
	12.2.1.3. Режим непрерывного преобразования одного канала. 374
	12.2.1.4.	Режим сканирования с непрерывным преобразованием
		............................................................................................................	374
	12.2.1.5. Режим преобразования инжектированных каналов.....		375
	12.2.1.6.	Парный режим.............................................................................	375
12.2.2.	Выбор канала...................................................................................................		376
12.2.3.	Разрядность АЦП и скорость преобразования....................................		377
12.2.4.	Аналого-цифровые преобразования в режиме опроса ...................		377
12.2.5.	Аналого-цифровые преобразования в режиме прерываний .......		381
12.2.6.	Аналого-цифровые преобразования в режиме DMA.......................		382
	12.2.6.1.	Многократное преобразование одного канала в режиме
		DMA .................................................................................................	386
	12.2.6.2.	Многократные и не непрерывные преобразования в
		режиме DMA.................................................................................	386
	12.2.6.3. Непрерывные преобразования в режиме DMA ..............		386
12.2.7.	Обработка ошибок.........................................................................................		386
12.2.8.	Преобразования, управляемые таймером............................................		387
12.2.9.	Преобразования, управляемые внешними событиями..................		390
12.2.10. Калибровка АЦП.............................................................................................			390
12.3. Использование CubeMX для конфигурации АЦП.............................................			391
13. Цифро-аналоговое преобразование ............................................................................			393
13.1. Введение в периферийное устройство ЦАП........................................................			393
13.2. Модуль HAL_DAC		...............................................................................................................	396

ОГЛАВЛЕНИЕ
	13.2.1.	Управление ЦАП вручную .........................................................................		397
	13.2.2. Управление ЦАП в режиме DMA с использованием таймера .....			399
	13.2.3.	Генерация треугольного сигнала.............................................................		402
	13.2.4.	Генерация шумового сигнала...................................................................		404
14. I2C ...........................................................................................................................................				405
14.1.	Введение в спецификацию I²C .................................................................................			405
	14.1.1.	Протокол I²C.....................................................................................................		407
		14.1.1.1.	START- и STOP-условия ...........................................................	408
		14.1.1.2.	Формат байта ................................................................................	408
		14.1.1.3.	Кадр адреса....................................................................................	409
		14.1.1.4. Биты «Подтверждено» (ACK) и «Не подтверждено»
			(NACK).............................................................................................	409
		14.1.1.5.	Кадры данных..............................................................................	410
		14.1.1.6.	Комбинированные транзакции ............................................	411
		14.1.1.7.	Удержание синхросигнала......................................................	412

14.1.2.Наличие периферийных устройств I²C в микроконтроллерах

	STM32 .................................................................................................................		412
14.2.	Модуль HAL_I2C ...............................................................................................................		413
	14.2.1. Использование периферийного устройства I²C в режиме ведущего
	..............................................................................................................................		417
	14.2.1.1.	Операции I/O MEM.....................................................................	425
	14.2.1.2.	Комбинированные транзакции ............................................	426
	14.2.1.3. Замечание о конфигурации тактирования в семействах
		STM32F0/L0/L4 ..............................................................................	428

14.2.2.Использование периферийного устройства I²C в режиме ведомого

.............................................................................................................................. 428

14.3.Использование CubeMX для конфигурации периферийного устройства

	I²C.........................................................................................................................................	434
15. SPI ...........................................................................................................................................		436
15.1.	Введение в спецификацию SPI.................................................................................	436
	15.1.1. Полярность и фаза тактового сигнала ...................................................	438
	15.1.2. Управление сигналом Slave Select...........................................................	440
	15.1.3. Режим TI периферийного устройства SPI .............................................	440
	15.1.4. Наличие периферийных устройств SPI в микроконтроллерах
	STM32 .................................................................................................................	440
15.2.	Модуль HAL_SPI ...............................................................................................................	442
	15.2.1. Обмен сообщениями с использованием периферийного
	устройства SPI .................................................................................................	444
	15.2.2. Максимальная частота передачи, достижимая при использовании
	CubeHAL............................................................................................................	446

15.3.Использование CubeMX для конфигурации периферийного устройства

SPI ........................................................................................................................................	446
16. Циклический контроль избыточности ......................................................................	447
16.1. Введение в расчет CRC.................................................................................................	448
16.1.1. Расчет CRC в микроконтроллерах STM32F1/F2/F4/L1.......................	450
16.1.2. Периферийное устройство CRC в микроконтроллерах
STM32F0/F3/F7/L0/L4......................................................................................	452

ОГЛАВЛЕНИЕ
16.2.	Модуль HAL_CRC ...............................................................................................................		453
17. Независимый и оконный сторожевые таймеры ....................................................			456
17.1.	Независимый сторожевой таймер..........................................................................		456
	17.1.1.	Использование CubeHAL для программирования таймера IWDG
		..............................................................................................................................	457
17.2. Системный оконный сторожевой таймер ...........................................................			458
	17.2.1.	Использование CubeHAL для программирования таймера WWDG
		..............................................................................................................................	460

17.3.Отслеживание системного сброса, вызванного сторожевым таймером .. 461

17.4.	Заморозка сторожевых таймеров во время сеанса отладки ..........................			462
17.5.	Выбор сторожевого таймера, подходящего для вашего приложения .......			462
18. Часы реального времени ................................................................................................				463
18.1.	Введение в периферийное устройство RTC ........................................................			463
18.2.	Модуль HAL_RTC		...............................................................................................................	465
	18.2.1.	Установка ...............................и получение текущей даты/времени		466
	18.2.1.1.	Правильный .....................способ чтения значений даты/времени		468
	18.2.2.	Конфигурирование ...........................................................будильников		469
	18.2.3.	Блок периодического .......................................................пробуждения		471
	18.2.4.	Генерация временной отметки и обнаружение
		несанкционированного ..............................................................доступа		473
	18.2.5.	Калибровка .............................................................................................RTC		474
		18.2.5.1. .............................................................	Грубая калибровка RTC	474
		18.2.5.2. ............................................................	Тонкая калибровка RTC	475
		18.2.5.3. ......................Обнаружение опорного тактового сигнала		476
18.3.	Использование .............................................................................резервной SRAM			477

III	Дополнительные темы........................................................			478
19.	Управление питанием		....................................................................................................	479
	19.1. Управление питанием в микроконтроллерах на базе Cortex-M..................			479
	19.2. Как микроконтроллеры Cortex-M управляют рабочим и спящим режимами
	..............................................................................................................................................			481
	19.2.1. Переход ...................................................в/выход из спящих режимов			483
		19.2.1.1. .................................................«Спящий режим по выходу»		486
	19.2.2. Спящие .............режимы в микроконтроллерах на базе Cortex-M			486
	19.3. Управление питанием ....................................в микроконтроллерах STM32F			487
	19.3.1.	Источники ......................................................................................питания		487
	19.3.2.	Режимы ...........................................................................................питания		488
		19.3.2.1. ............................................................................	Рабочий режим	489
			19.3.2.1.1. Динамическое изменение напряжения в
		.....................	микроконтроллерах STM32F4/F7	490
			19.3.2.1.2. Режим высоко - / малоинтенсивной работы в
		.....................	микроконтроллерах STM32F4/F7	490
		19.3.2.2. ............................................................................	Спящий режим	491
		19.3.2.3. ...........................................................................	Режим останова	492
		19.3.2.4. ........................................................................	Режим ожидания	493
		19.3.2.5. Пример работы в режимах пониженного
		.....................................................................	энергопотребления	493

ОГЛАВЛЕНИЕ
19.3.3. Важное предупреждение о микроконтроллерах STM32F1.............			497
19.4. Управление питанием в микроконтроллерах STM32L....................................			499
19.4.1.	Источники питания......................................................................................		499
19.4.2.	Режимы питания ...........................................................................................		500
	19.4.2.1.	Рабочие режимы .........................................................................	501
	19.4.2.2.	Спящие режимы .........................................................................	503
		19.4.2.2.1. Режим пакетного сбора данных ......................	504
	19.4.2.3.	Режимы останова........................................................................	504
	19.4.2.4.	Режимы ожидания .....................................................................	505
	19.4.2.5.	Режим выключенного состояния..........................................	506
19.4.3.	Переходы между режимами питания ...................................................		506

19.4.4.Периферийные устройства с пониженным энергопотреблением

	..............................................................................................................................		507
	19.4.4.1.	LPUART ...........................................................................................	507
	19.4.4.2.	LPTIM...............................................................................................	508
19.5.	Инспекторы источников питания...........................................................................		508
19.6.	Отладка в режимах пониженного энергопотребления...................................		509
19.7.	Использование калькулятора энергопотребления CubeMX..........................		510

19.8.Пример из практики: использование сторожевых таймеров в режимах

	пониженного энергопотребления...........................................................................		511
20. Организация памяти........................................................................................................			512
20.1.	Модель организации памяти в STM32 ..................................................................		512
	20.1.1. Основы процессов компиляции и компоновки ................................		514
20.2.	Действительно минимальное приложение STM32 ..........................................		517
	20.2.1.	Исследование бинарного ELF-файла......................................................	521
	20.2.2. Инициализация секций .data и .bss .....................................................		523
		20.2.2.1. Пара слов о секции COMMON .......................................................	529
	20.2.3.	Секция .rodata ................................................................................................	530
	20.2.4. Области Стека и Кучи..................................................................................		532
	20.2.5. Проверка размера Кучи и Стека на этапе компиляции .................		535
	20.2.6. Различия с файлами скриптов инструментария...............................		536
20.3.	Как использовать CCM-память.................................................................................		537
	20.3.1.	Перемещение таблицы векторов в CCM-память...............................	539

20.4.Как использовать модуль MPU в микроконтроллерах STM32 на базе

	Cortex-M0+/3/4/7 .............................................................................................................		543
	20.4.1. Программирование MPU с использованием CubeHAL...................		546
21. Управление Flash-памятью............................................................................................			550
21.1.	Введение во Flash-память STM32 .............................................................................		550
21.2.	Модуль HAL_FLASH ...........................................................................................................		554
	21.2.1.	Разблокировка Flash-памяти .....................................................................	554
	21.2.2.	Стирание Flash-памяти ...............................................................................	554
	21.2.3.	Программирование Flash-памяти ...........................................................	556
	21.2.4. Доступ к чтению Flash-памяти во время программирования и
		стирания............................................................................................................	557
21.3.	Байты конфигурации...................................................................................................		558
	21.3.1. Защита от чтения Flash-памяти ...............................................................		560
21.4.	Дополнительные памяти OTP и EEPROM ............................................................		561
21.5.	Задержка чтения Flash-памяти и ускоритель ART™ Accelerator .................		563

ОГЛАВЛЕНИЕ

21.5.1. Роль TCM-памятей в микроконтроллерах STM32F7.........................

565

21.5.1.1.Как обратиться к Flash-памяти через интерфейс TCM . 571

21.5.1.2.Использование CubeMX для конфигурации интерфейса

		Flash-памяти .................................................................................	572
22. Процесс начальной загрузки.........................................................................................			574
22.1.	Единая система памяти Cortex-M и процесс начальной загрузки.............		574
	22.1.1.	Программное физическое перераспределение памяти .......................	576
	22.1.2.	Перемещение таблицы векторов.............................................................	576

22.1.3.Запуск микропрограммы из SRAM с помощью инструментария

GNU MCU Eclipse............................................................................................	578
22.2. Встроенный загрузчик ................................................................................................	579

22.2.1.Запуск загрузчика из встроенного программного обеспечения 582

22.2.2.Последовательность начальной загрузки в инструментарии GNU

		MCU Eclipse ......................................................................................................		583
22.3.	Разработка пользовательского загрузчика ..........................................................			587
	22.3.1.	Перемещение таблицы векторов в микроконтроллерах STM32F0
		..............................................................................................................................		597
	22.3.2. Как использовать инструмент flasher.py ............................................			599
23. Запуск FreeRTOS................................................................................................................				601
23.1.	Введение в концепции, лежащие в основе ОСРВ..............................................			602
23.2.	Введение во FreeRTOS и в оболочку CMSIS-RTOS............................................			609
	23.2.1. Структура файлов с исходным кодом FreeRTOS ...............................			609
		23.2.1.1. Как импортировать FreeRTOS вручную .............................		610
		23.2.1.2. Как импортировать FreeRTOS с использованием CubeMX
			и CubeMXImporter.......................................................................	612
		23.2.1.3. Как разрешить поддержку FPU в ядрах Cortex-M4F и
			Cortex-M7 .......................................................................................	613
23.3.	Управление потоками..................................................................................................			613
	23.3.1.	Состояния потоков........................................................................................		616
	23.3.2. Приоритеты потоков и алгоритмы планирования ..........................			617
	23.3.3. Добровольное освобождение от управления ......................................			620
	23.3.4.	Холостой поток idle .......................................................................................		620
23.4.	Выделение памяти и управление ею.....................................................................			622
	23.4.1. Модель динамического выделения памяти........................................			622
		23.4.1.1.	heap_1.c ...........................................................................................	623
		23.4.1.2.	heap_2.c ...........................................................................................	624
		23.4.1.3.	heap_3.c ...........................................................................................	624
		23.4.1.4.	heap_4.c ...........................................................................................	624
		23.4.1.5.	heap_5.c ...........................................................................................	625
		23.4.1.6. Как использовать malloc() и связанные с ней функции
			Си с FreeRTOS...............................................................................	625
		23.4.1.7.	Определение кучи FreeRTOS..................................................	626
	23.4.2. Модель статического выделения памяти .............................................			626
		23.4.2.1. Выделение памяти потоку idle при использовании
			модели статического выделения памяти ..........................	627
	23.4.3.	Пулы памяти ...................................................................................................		627
	23.4.4.	Обнаружение переполнения стека .........................................................		629
23.5.	Примитивы синхронизации.....................................................................................			631

ОГЛАВЛЕНИЕ
	23.5.1.	Очереди сообщений .....................................................................................		631
	23.5.2.	Cемафоры .........................................................................................................		635
	23.5.3.	Сигналы потоков ...........................................................................................		638
23.6.	Управление ресурсами и взаимное исключение ..............................................			638
	23.6.1.	Мьютексы..........................................................................................................		639
		23.6.1.1.	Проблема инверсии приоритетов ........................................	640
		23.6.1.2.	Рекурсивные мьютексы............................................................	641
	23.6.2.	Критические секции.....................................................................................		641
	23.6.3. Обработка прерываний совместно с ОСРВ ..........................................			642
		23.6.3.1. Приоритеты прерываний и API-функций FreeRTOS ....		643
23.7.	Программные таймеры ...............................................................................................			644
	23.7.1. Как FreeRTOS управляет таймерами ......................................................			646
23.8.	Пример из практики: Управление энергосбережением с ОСРВ..................			646
	23.8.1. Перехват холостого потока idle .................................................................			647
	23.8.2. Бестиковый режим во FreeRTOS ..............................................................			648
		23.8.2.1. Схема для бестикового режима..............................................		650
		23.8.2.2. Пользовательский алгоритм бестикового режима .........		653
23.9.	Возможности отладки..................................................................................................			661
	23.9.1.	Макрос configASSERT() .................................................................................		661

23.9.2.Статистика среды выполнения и информация о состоянии

		потоков		..............................................................................................................	662
23.10.	Альтернативы Fre .............................................................................................eRTOS				665
	23.10.1. ChibiOS		............................................................................................................		665
	23.10.2. ОС Contiki .........................................................................................................				666
	23.10.3. OpenRTOS .........................................................................................................				666
24. Продвинутые методы .....................................................................................отладки					667
24.1.	Введение в исключения ...........................................................отказов Cortex-M				668
	24.1.1.	Последовательность перехода в исключения Cortex-M и
		Соглашение ......................................................................ARM о вызовах			669
		24.1.1.1.	Как инструментарий GNU MCU Eclipse обрабатывает
			..................................................................	исключения отказов	674
		24.1.1.2.	Как интерпретировать содержимое регистра LR при
			............................................................	переходе в исключение	675
	24.1.2.	Исключения ............................................................отказов и их анализ			676
		24.1.2.1.	..........................................	Исключение Memory Management	677
		24.1.2.2.	................................................................	Исключение Bus Fault	678
		24.1.2.3.	............................................................	Исключение Usage Fault	679
		24.1.2.4.	..............................................................	Исключение Hard Fault	680
		24.1.2.5. ...Разрешение дополнительных обработчиков отказов			681
		24.1.2.6. ....Анализ отказов в процессорах на базе Cortex-M0/0+			681
24.2.	Продвинутые возможности ....................................................отладки в Eclipse				681
	24.2.1.	Представление .........................................................................Expressions			681
	24.2.1.1.	Мониторы .........................................................................................памяти			683
	24.2.2.	Точки наблюдения........................................................................................			683
	24.2.3.	Режим Instruction ..............................................................Stepping Mode			684
	24.2.4.	Keil Packs ..................................и представление Peripheral Registers			685
	24.2.5.	Представление ....................................................................Core Registers			688
24.3.	Средства отладки ..................................................................................от CubeHAL				688

ОГЛАВЛЕНИЕ
	24.4.	Внешние отладчики.....................................................................................................			689
		24.4.1.	Использование SEGGER J-Link для отладчика ST-LINK ..................		691
		24.4.2.	Использование интерфейса ITM и трассировка SWV......................		694
	24.5.	STM Studio.........................................................................................................................			695
	24.6.	Одновременная отладка двух плат Nucleo...........................................................			697
25.	Файловая система FAT ....................................................................................................				699
	25.1.	Введение в библиотеку FatFs.....................................................................................			699
		25.1.1.	Использование CubeMX для включения в ваши проекты
			библиотеки FatFs............................................................................................		702
			25.1.1.1. API-интерфейс Generic Disk Interface.....................................		703
			25.1.1.2. Реализация драйвера доступа к SD-картам по SPI.........		704
		25.1.2.	Наиболее важные структуры и функции FatFs ..................................		705
			25.1.2.1.	Монтирование файловой системы ......................................	705
			25.1.2.2.	Открытие файлов........................................................................	705
			25.1.2.3. Чтение и запись файла.............................................................		706
			25.1.2.4. Создание и открытие каталога..............................................		707
		25.1.3.	Как сконфигурировать библиотеку FatFs .............................................		710
26.	Разработка IoT-приложений .........................................................................................				712
	26.1.	Решения, предлагаемые ST для разработки IoT-приложений.....................			713
	26.2.	Ethernet контроллер W5500 ........................................................................................			716
		26.2.1.	Как использовать шилд W5500 и модуль ioLibrary_Driver ..........		719
			26.2.1.1.	Конфигурирование интерфейса SPI ....................................	720
			26.2.1.2. Настройка буферов сокетов и сетевого интерфейса......		722
		26.2.2.	API-интерфейсы сокетов.............................................................................		723
			26.2.2.1. Управление сокетами в режиме TCP...................................		725
			26.2.2.2. Управление сокетами в режиме UDP..................................		726
		26.2.3.	Перенаправление ввода-вывода на сокет TCP/IP ..............................		726
		26.2.4.	Настройка HTTP-сервера ............................................................................		728
			26.2.4.1.	Веб-осциллограф.........................................................................	731
27. Начало работы над новым проектом.........................................................................					743
	27.1.	Проектирование оборудования................................................................................			743
		27.1.1.	Послойная разводка печатной платы ....................................................		744
		27.1.2.	Корпус микроконтроллера.........................................................................		745
		27.1.3.	Развязка выводов питания.........................................................................		746
		27.1.4.	Тактирование..................................................................................................		747
		27.1.5.	Фильтрация вывода сброса RESET...........................................................		749
		27.1.6.	Отладочный порт ..........................................................................................		749
		27.1.7.	Режим начальной загрузки .......................................................................		751
		27.1.8.	Обратите внимание на совместимость с выводами… .....................		751
		27.1.9.	…и на выбор подходящей периферии ..................................................		752
		27.1.10. Роль CubeMX на этапе проектирования платы..................................			753
		27.1.11. Стратегии разводки платы ........................................................................			755
	27.2.	Разработка программного обеспечения................................................................			756
	27.2.1.	Генерация бинарного образа для производства ................................................			757

Приложение ...............................................................................................

760

ОГЛАВЛЕНИЕ
A. Прочие функции HAL и особенности STM32..........................................................	761
Принудительный сброс микроконтроллера из микропрограммы ............................	761
96-битный уникальный идентификатор ЦПУ STM32......................................................	761
B. Руководство по поиску и устранению неисправностей ......................................	763
Проблемы с установкой GNU MCU Eclipse ...........................................................................	763
Проблемы, связанные с Eclipse .................................................................................................	764
Eclipse не может найти компилятор.......................................................................	764
Eclipse постоянно прерывается при выполнении каждой инструкции во
время сеанса отладки ...................................................................................	765
Пошаговая отладка очень медленная ....................................................................	765
Микропрограмма работает только в режиме отладки ....................................	766
Проблемы, связанные с STM32 .................................................................................................	766
Микроконтроллер не загружается корректно.....................................................	766
Невозможно загрузить микропрограмму или отладить микроконтроллер
..............................................................................................................................	768
C. Схема выводов Nucleo .....................................................................................................	769
Nucleo-F446RE ..................................................................................................................................	770
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	770
Morpho-разъемы ............................................................................................................	770
Nucleo-F411RE ..................................................................................................................................	771
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	771
Morpho-разъемы ............................................................................................................	771
Nucleo-F410RB ..................................................................................................................................	772
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	772
Morpho-разъемы ............................................................................................................	772
Nucleo-F401RE ..................................................................................................................................	773
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	773
Morpho-разъемы ............................................................................................................	773
Nucleo-F334R8...................................................................................................................................	774
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	774
Morpho-разъемы ............................................................................................................	774
Nucleo-F303RE ..................................................................................................................................	775
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	775
Morpho-разъемы ............................................................................................................	775
Nucleo-F302R8...................................................................................................................................	776
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	776
Morpho-разъемы ............................................................................................................	776
Nucleo-F103RB ..................................................................................................................................	777
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	777
Morpho-разъемы ............................................................................................................	777
Nucleo-F091RC..................................................................................................................................	778
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	778
Morpho-разъемы ............................................................................................................	778
Nucleo-F072RB ..................................................................................................................................	779
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	779
Morpho-разъемы ............................................................................................................	779
Nucleo-F070RB ..................................................................................................................................	780
Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	780

ОГЛАВЛЕНИЕ
	Morpho-разъемы ............................................................................................................	780
	Nucleo-F030R8...................................................................................................................................	781
	Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	781
	Morpho-разъемы ............................................................................................................	781
	Nucleo-L476RG .................................................................................................................................	782
	Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	782
	Morpho-разъемы ............................................................................................................	782
	Nucleo-L152RE ..................................................................................................................................	783
	Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	783
	Morpho-разъемы ............................................................................................................	783
	Nucleo-L073R8 ..................................................................................................................................	784
	Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	784
	Morpho-разъемы ............................................................................................................	784
	Nucleo-L053R8 ..................................................................................................................................	785
	Разъемы, совместимые с Arduino............................................................................	785
	Morpho-разъемы ............................................................................................................	785
D.	Корпусы STM32..................................................................................................................	786
	LFBGA ..............................................................................................................................................	786
	LQFP ..............................................................................................................................................	786
	TFBGA ..............................................................................................................................................	787
	TSSOP ..............................................................................................................................................	787
	UFQFPN ..............................................................................................................................................	787
	UFBGA ..............................................................................................................................................	787
	VFQFP ..............................................................................................................................................	787
	WLCSP ..............................................................................................................................................	787
E.	Изменения книги ..............................................................................................................	789
	Выпуск 0.1 – Октябрь 2015 ..........................................................................................................	789
	Выпуск 0.2 – 28 октября 2015......................................................................................................	789
	Выпуск 0.2.1 – 31 октября 2015...................................................................................	789
	Выпуск 0.2.2 – 1 ноября 2015 ......................................................................................	789
	Выпуск 0.3 – 12 ноября 2015........................................................................................................	790
	Выпуск 0.4 – 4 декабря 2015........................................................................................................	790
	Выпуск 0.5 – 19 декабря 2015......................................................................................................	790
	Выпуск 0.6 – 18 января 2016........................................................................................................	790
	Выпуск 0.6.1 – 20 января 2016 ....................................................................................	790
	Выпуск 0.6.2 – 30 января 2016 ....................................................................................	790
	Выпуск 0.7 – 8 февраля 2016 .......................................................................................................	791
	Выпуск 0.8 – 18 февраля 2016.....................................................................................................	791
	Выпуск 0.8.1 – 23 февраля 2016..................................................................................	791
	Выпуск 0.9 – 27 марта 2016..........................................................................................................	791
	Выпуск 0.9.1 – 28 марта 2016 ......................................................................................	792
	Выпуск 0.10 – 26 апреля 2016 .....................................................................................................	792
	Выпуск 0.11 – 27 мая 2016............................................................................................................	792
	Выпуск 0.11.1 – 3 июня 2016 .......................................................................................	793
	Выпуск 0.11.2 – 24 июня 2016.....................................................................................	793
	Выпуск 0.12 – 4 июля 2016...........................................................................................................	793
	Выпуск 0.13 – 18 июля 2016.........................................................................................................	793
	Выпуск 0.14 – 12 августа 2016.....................................................................................................	793

ОГЛАВЛЕНИЕ
Выпуск 0.15 – 13			сентября 2016..................................................................................................	793
Выпуск 0.16 – 3		октября 2016......................................................................................................		794
Выпуск 0.17 – 24			октября 2016....................................................................................................	794
Выпуск 0.18 – 15			ноября 2016 .....................................................................................................	794
Выпуск 0.19 – 29			ноября 2016 .....................................................................................................	795
Выпуск 0.20 – 28			декабря 2016....................................................................................................	795
Выпуск 0.21 – 29			января 2017......................................................................................................	795
Выпуск 0.22 – 2		мая 2017..............................................................................................................		795
Выпуск 0.23 – 20			июля 2017.........................................................................................................	795
Выпуск 0.24	– 11		декабря 2017....................................................................................................	796
Выпуск 0.25	– 3	января 2018........................................................................................................		796
Выпуск 0.26	– 7	мая 2018..............................................................................................................		796

Оглавление

Нет комментариевНе стесняйтесь поделиться с нами вашим ценным мнением.