2010版微機(jī)應(yīng)用新技術(shù)第一部分AVR

1、1IMUST B&E LAB 2一、課程結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)一、課程結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)介紹及實(shí)踐當(dāng)前微機(jī)應(yīng)用的熱點(diǎn)內(nèi)容：介紹及實(shí)踐當(dāng)前微機(jī)應(yīng)用的熱點(diǎn)內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)及典型應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)及典型應(yīng)用 EDAEDA技術(shù)與可技術(shù)與可編程邏輯器件編程邏輯器件 (CPLD/FPGA,VHDL)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)(ARM,RTOS)其特點(diǎn)：其特點(diǎn)：沒有深?yuàn)W的理論，只有新觀念和新方?jīng)]有深?yuàn)W的理論，只有新觀念和新方法。實(shí)踐性較強(qiáng)，軟硬件結(jié)合。法。實(shí)踐性較強(qiáng)，軟硬件結(jié)合。 IMUST B&E LAB 3n通過課程及實(shí)驗(yàn)需要掌握： 1、單片機(jī)(以STM32為例）的典型技術(shù)及應(yīng)用。 2、 EDA新技術(shù)（Quartus

2、 | 使用、在FPGA/CPLD上構(gòu)建時(shí)序邏輯和建立Nios系統(tǒng)）。 3、嵌入式基礎(chǔ)及應(yīng)用(WinCE、uc Linux) 為研究課題奠定一定的基礎(chǔ)。二、課程目的二、課程目的4n形式：形式：講授+綜合實(shí)驗(yàn)（每2人一組，各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容討論確定）。n時(shí)間安排：時(shí)間安排： 講授：1012次課（含各部分軟硬件環(huán)境及方法介紹） ，綜合實(shí)驗(yàn)810次課（各實(shí)驗(yàn)24次，不足時(shí)可利用業(yè)余時(shí)間）。n考核：考核：綜合實(shí)驗(yàn)（4個(gè)） 50%、報(bào)告（4部分） 50%n綜合實(shí)驗(yàn)要求綜合實(shí)驗(yàn)要求： 根據(jù)綜合實(shí)驗(yàn)裝置提供的硬件環(huán)境，結(jié)合自己的研究方向，查找資料，選擇一、二單元內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用各部分新技術(shù)和手段實(shí)現(xiàn)。 具體要求：1

3、、方案說明文檔（項(xiàng)目的目的、意義、原理、功能等）。(背景背景:工藝流程工藝流程,技術(shù)發(fā)展情況論述技術(shù)發(fā)展情況論述.)(方案方案:系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖,功能描述功能描述.)2、電路原理圖及所選器件主要參數(shù) 3、軟件流程圖及部分程序清單。 IMUST B&E LAB 三、課程形式及考核辦法三、課程形式及考核辦法5參考書目 n1、微機(jī)控制新技術(shù) 姚燕南 西交大n2、STM32F10 x參考手冊(cè)_cn.pdf 電子版n3、 FPGA設(shè)計(jì)及應(yīng)用 諸振勇 西電大n4、 CPLD技術(shù)及其應(yīng)用 宋萬杰 西電大n5、基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 任愛鋒等 西電大n6、 DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)朱銘鋯 電子n7、電

4、動(dòng)機(jī)的DSP控制王曉明 北航n8、 TMS320LF240 xDSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用 劉和平 北航n9、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)王田苗 清華n10、基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用吳明暉 郵電n11、SOPC技術(shù)實(shí)用教程 潘松等 清華nhttp:/ 博客 B&E LAB 6 STM32單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用第一部分第一部分7需要掌握n掌握單片機(jī)的一般設(shè)計(jì)方法。n目前典型接口電路原理及應(yīng)用。n開發(fā)環(huán)境Keil 及編程工具的使用。n能夠設(shè)計(jì)建立基于單片機(jī)的系統(tǒng)。n設(shè)計(jì)完成一個(gè)基于STM32單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)。完成:系統(tǒng)描述,軟硬件設(shè)計(jì),調(diào)試結(jié)果并寫出報(bào)告。8n了解- 背景背景:工藝

5、流程工藝流程,技術(shù)發(fā)展情況論述技術(shù)發(fā)展情況論述.n掌握-原理論述、同類方案比較。n設(shè)計(jì)- 方案方案:系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖,功能描述功能描述.n實(shí)現(xiàn)-軟件流程、功能實(shí)現(xiàn)。實(shí)際工程應(yīng)用的一般步驟實(shí)際工程應(yīng)用的一般步驟9實(shí)際工程應(yīng)用的一般步驟實(shí)際工程應(yīng)用的一般步驟10一、一、STM32微控制器系列_cn.pdfnSTM32的主要優(yōu)點(diǎn)n 使用ARM最新的、先進(jìn)架構(gòu)的Cortex-M3內(nèi)核n 優(yōu)異的實(shí)時(shí)性能n 杰出的功耗控制n 出眾及創(chuàng)新的外設(shè)n 最大程度的集成整合n 易于開發(fā)，可使產(chǎn)品n 快速進(jìn)入市場(chǎng)11設(shè)計(jì)模式n基礎(chǔ)型：做好需要專業(yè)的軟硬件知識(shí)n智能型：在搭建的程序框架下設(shè)計(jì)n高級(jí)型：在操作系統(tǒng)管理下，

6、專注應(yīng)用。n介紹特色、擴(kuò)展內(nèi)容，比較學(xué)習(xí)。需要大家課下認(rèn)真消化資料，掌握基礎(chǔ)內(nèi)容。STM32F10 x參考手冊(cè)_cn.pdf12二、硬件二、硬件特色接口特色接口nI/On低功耗模式、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入捕獲nPWM(脈寬調(diào)變（Pulse-Width Modulation )nA/DnDMA(直接存儲(chǔ)器存?。╠irect memory access）) 、RTCnUSART、SPI(單個(gè)程序啟動(dòng)（Single Program Initiation） )nBOOT(計(jì)算機(jī)】 n 引導(dǎo)；自引；自展；啟動(dòng)n 引導(dǎo)程序,自展程序 (=bootstrap)13141516通用輸入輸出（General Pu

7、rpose Input/Output） 1718通用同步異步收發(fā)機(jī)（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter） 1920舉例：初始化I/O口nvoid GPIO_Configuration(void)n /* 在GPIO_Configuration中配置PD.1，2為輸出模式*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;n GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;n GPIO_InitStructure.GPI

8、O_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;n GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);n /按鍵F和+使用的GPIOB 的 Pin8 Pin9 端口n GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 |GPIO_Pin_9;n / GPIO口的速度 作為按鍵 10MHz 對(duì)于一般的用途 足以 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;n /按鍵端口設(shè)置為 上拉輸入n GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;n

9、 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);nn#define GPIO_Pin_1 (u16)0 x0002) /* Pin 1 selected */n#define GPIO_Pin_2 (u16)0 x0004) /* Pin 2 selected */nGPIO_Mode_Out_PP=0 x10/置模式寄存器某位nGPIO_Mode_IPU=0 x4821使用：n#define LED1_ON (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_1,Bit_SET)n#define LED1_OFF (GPIO_WriteBit(G

10、PIOD,GPIO_Pin_1,Bit_RESET)n#define LED2_ON (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_2,Bit_SET)n#define LED2_OFF (GPIO_WriteBit(GPIOD,GPIO_Pin_2,Bit_RESET) nF= GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_8);n J= GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_9);222324252627282930313233343536373839404142434445PWM技術(shù)nPWM（Pulse W

11、idth Modulation）控制脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。 nPWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。46PWM相關(guān)概念n占空比：就是輸出的PWM中，高電平保持的時(shí)間 與 該P(yáng)WM的時(shí)鐘周期的時(shí)間 之比。如，一個(gè)PWM的頻率是1000Hz，那么它的時(shí)鐘周期就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時(shí)間是200us，那么低電平的時(shí)間肯定是800us，占空比就是200：1000，也就是說PWM的占空比就是1：5。47PWM相關(guān)概

12、念n分辨率：也就是占空比最小能達(dá)到多少，如8位的PWM，理論的分辨率就是1：255(單斜率)， 16位的的PWM理論就是1：65535(單斜率)。如16位的PWM，它的分辨率達(dá)到了1：65535，要達(dá)到這個(gè)分辨率，T/C就必須從0計(jì)數(shù)到65535才能達(dá)到，如果計(jì)數(shù)從0計(jì)到80之后又從0開始計(jì)到80.，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是說PWM的輸出頻率高了。48PWM相關(guān)概念n雙斜率 / 單斜率： 假設(shè)一個(gè)PWM從0計(jì)數(shù)到80，之后又從0計(jì)數(shù)到80. 這個(gè)就是單斜率。n假設(shè)一個(gè)PWM從0計(jì)數(shù)到80，之后是從80計(jì)數(shù)到0. 這個(gè)就是雙斜率。n可見，雙斜率的計(jì)數(shù)時(shí)間多了一倍，

13、所以輸出的PWM頻率就慢了一半，但是分辨率卻是1：(80+80) 1：160，就是提高了一倍。49PWM相關(guān)概念n假設(shè)PWM是單斜率，設(shè)定最高計(jì)數(shù)是80，我們?cè)僭O(shè)定一個(gè)比較值是10，那么T/C從0計(jì)數(shù)到10時(shí)(這時(shí)計(jì)數(shù)器還是一直往上計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)到設(shè)定值80)，單片機(jī)就會(huì)根據(jù)你的設(shè)定，控制某個(gè)IO口在這個(gè)時(shí)候是輸出1還是輸出0還是端口取反，這樣，就是PWM的最基本的原理了。n根據(jù)控制器件特性的需要，研究了各種形式的PWM(SPWM,SVPWM等)50515253545556575859三、集成開發(fā)環(huán)境http:/ RealView MDK開發(fā)套件源自德國(guó)Keil公司，被全球超過10萬的嵌入式開

14、發(fā)工程師驗(yàn)證和使用，是ARM公司目前最新推出的針對(duì)各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具。RealView MDK集成了業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的技術(shù)，融合了中國(guó)多數(shù)軟件開發(fā)工程師所需的特點(diǎn)和功能。包括Vision3集成開發(fā)環(huán)境與 RealView編譯器，支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器，自動(dòng)配置啟動(dòng)代碼，集成Flash燒寫模塊，強(qiáng)大的Simulation設(shè)備模擬，性能分析等功能，與ARM之前的工具包ADS等相比，RealView編譯器的最新版本可將性能改善超過20。 62特色n菜鳥的阿拉伯飛毯 啟動(dòng)代碼生成向?qū)?，自?dòng)引導(dǎo)，一日千里 啟動(dòng)代碼和系統(tǒng)硬件結(jié)合緊密，必須用匯編語言編寫，因而成為許

15、多工程師難以跨越的門檻。RealView MDK開發(fā)工具可以幫您自動(dòng)生成完善的啟動(dòng)代碼，并提供圖形化的窗口，隨您輕松修改。無論對(duì)于初學(xué)者還是有經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)工程師，都能大大節(jié)省時(shí)間，提高開發(fā)效率。63特色n高手的無劍勝有劍 軟件模擬器，完全脫離硬件的軟件開發(fā)過程RealView MDK的設(shè)備模擬器可以仿真整個(gè)目標(biāo)硬件，包括快速指令集仿真、外部信號(hào)和I/O仿真、中斷過程仿真、片內(nèi)所有外圍設(shè)備仿真等。開發(fā)工程師在無硬件的情況下即可開始軟件開發(fā)和調(diào)試，使軟硬件開發(fā)同步進(jìn)行，大大縮短開發(fā)周期。而一般的ARM開發(fā)工具僅提供指令集模擬器，只能支持ARM內(nèi)核模擬調(diào)試。64n專家的哈雷望遠(yuǎn)鏡 性能分析器，看得更遠(yuǎn)

16、、看得更細(xì)、看得更清 RealView MDK的性能分析器好比哈雷望遠(yuǎn)鏡，讓您看得更遠(yuǎn)和更準(zhǔn)，它輔助您查看代碼覆蓋情況，程序運(yùn)行時(shí)間，函數(shù)調(diào)用次數(shù)等高端控制功能，指導(dǎo)您輕松的進(jìn)行代碼優(yōu)化，成為嵌入式開發(fā)高手。通常這些功能只有價(jià)值數(shù)千美元的昂貴的Trace工具才能提供。特色65n未來戰(zhàn)士的激光劍 Cortex-M3支持RealView MDK支持的Cortex-M3核是ARM公司最新推出的針對(duì)微控制器應(yīng)用的內(nèi)核，它提供業(yè)界領(lǐng)先的高性能和低成本的解決方案，未來幾年將成為MCU應(yīng)用的熱點(diǎn)和主流。目前國(guó)內(nèi)只有ARM公司的MDK和RVDS開發(fā)工具可以支持CortexM3芯片的應(yīng)用開發(fā)。特色66特色n業(yè)界

17、最優(yōu)秀的編譯器 RealView 編譯器，代碼更小，性能更高RealView MDK的RealView編譯器與ADS 1.2比較：n代碼密度：比ADS 1.2編譯的代碼尺寸小10%； n代碼性能：比ADS 1.2編譯的代碼性能高20%。 67特色n配備ULINK2仿真器+ Flash編程模塊，輕松實(shí)現(xiàn)Flash燒寫nRealView MDK無需尋求第三方編程軟件與硬件支持，通過配套的ULINK2仿真器與Flash編程工具，輕松實(shí)現(xiàn)CPU片內(nèi)FLASH、外擴(kuò)FLASH燒寫，并支持用戶自行添加FLASH編程算法；而且能支持FLASH整片刪除、扇區(qū)刪除、編程前自動(dòng)刪除以及編程后自動(dòng)校驗(yàn)等功能，輕松方

18、便。68特色n絕對(duì)的高性價(jià)比-國(guó)際品質(zhì)，本土價(jià)格：RealView MDK中國(guó)版保留了RealView MDK國(guó)際版的所有卓越性能，而產(chǎn)品價(jià)格也是針對(duì)國(guó)內(nèi)大多數(shù)用戶預(yù)算而專門定制的，力求給國(guó)內(nèi)開發(fā)工程師提供最高性價(jià)比的開發(fā)工具解決方案。 n更貼身的服務(wù)-專業(yè)的本地化的技術(shù)支持和服務(wù)RealView MDK中國(guó)版用戶將享受到專業(yè)的本地化的技術(shù)支持和服務(wù)，包括電話、Email、論壇、中文技術(shù)文檔等，這將有助于國(guó)內(nèi)工程師們開發(fā)出更有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。69Vision3 IDEnVision IDE在全球擁有龐大的用戶群，超過10萬開發(fā)工程師在使用Keil開發(fā)工具。國(guó)內(nèi)大多數(shù)單片機(jī)工程師都接觸和使用過Vi

19、sion開發(fā)環(huán)境，RealView MDK可以幫助國(guó)內(nèi)8位、16位MCU開發(fā)工程師平滑過度到32位ARM的應(yīng)用開發(fā)。Vision IDE簡(jiǎn)單易用，能讓您立馬上手。 7071安裝Vision3 IDEn運(yùn)行n解密：n1.1、拷貝BIN文件夾到keil的安裝目錄下（例如c:KeilARM）；n1.2、將windows文件夾拷貝到系統(tǒng)安裝目錄(例如c: 此步其實(shí)是安裝ULINK1的驅(qū)動(dòng))；n1.3、打開KEIL,選擇File菜單下的License Management，拷貝CID；n1.4、用Keil_lic_v3.2生成License并添加到KEIL里,最好別用Keil_lic_v3.4，n1.5、請(qǐng)注意區(qū)分內(nèi)核（在DEBUG介面設(shè)置）ULINK Cortex Debugger用于Cortex核；ULINK ARM Debugger是用于ARM7/9的調(diào)試；72n驅(qū)動(dòng)Jlinkn插上Jlink73n建立工程建立工程n1.選擇器件n2.配置路徑n3.編制（加載）頭文件四、編程