STM32外设使用要点

 

 

========================== Reset/Clock Control ======================= 
1、时钟安全系统(CSS) 
   时钟安全系统被激活后，时钟监控器将实时监控外部高速振荡器；如果HSE时钟发生故障，外部振荡器自动被关闭，产生时钟安全中断，该中断被连接到Cortex-M3的NMI的中断；同时CSS将内部RC振荡器切换为STM32的系统时钟源(对于STM32F103，时钟失效事件还将被送到高级定时器TIM1的刹车输入端，用以实现电机保护控制)。 
   操作流程： 
   1)、启动时钟安全系统CSS：   RCC_ClockSecuritySystemCmd(ENABLE); (NMI中断是不可屏蔽的！) 

   2)外部振荡器失效时，产生NMI中断，对应的中断程序： 
    void NMIException(void) 
    { 
      if (RCC_GetITStatus(RCC_IT_CSS) != RESET) 
        {      // HSE、PLL已被禁止(但是PLL设置未变) 
          …… // 客户添加相应的系统保护代码处 
               // 下面为HSE恢复后的预设置代码 
          RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);           // 使能HSE 
          RCC_ITConfig(RCC_IT_HSERDY, ENABLE); // 使能HSE就绪中断 
          RCC_ITConfig(RCC_IT_PLLRDY, ENABLE); // 使能PLL就绪中断 
          RCC_ClearITPendingBit(RCC_IT_CSS);   // 清除时钟安全系统中断的挂起位 
          // 至此，一旦HSE时钟恢复，将发生HSERDY中断，在RCC中断处理程序里， 系统时钟可以设置到以前的状态 
        } 
    } 

   3)、在RCC的中断处理程序中，再对HSE和PLL进行相应的处理。 

注意：一旦CSS被激活，当HSE时钟出现故障时将产生CSS中断，同时自动产生 NMI。NMI将被不断执行，直到CSS中断挂起位被清除。因此，在NMI的处理程序中 必须通过设置时钟中断寄存器(RCC_CIR)里的CSSC位来清除CSS中断。 

2、SysTick工作原理 
   Cortex-M3的内核中包含一个SysTick时钟。SysTick 为一个24位递减计数器，SysTick设定初值并使能后， 每经过1个系统时钟周期，计数值就减1。计数到0时， SysTick计数器自动重装初值并继续计数，同时内部的 COUNTFLAG标志会置位，触发中断(如果中断使能)。 


3、内部时钟输出PA.8(MCO) 
   STM32的PA.8引脚具有复用功能——时钟输出(MCO)， 该功能能将STM32内部的时钟通过PA.8输出. 
   操作流程： 
   1)、设置PA.8为复用Push-Pull模式。 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 

   2)、选择输出时钟源。 
    时钟的选择由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)中的MCO[2:0]位控制。 
    RCC_MCOConfig(RCC_MCO); 
    参数RCC_MCO为要输出的内部时钟： 
      RCC_MCO_NoClock --- 无时钟输出 
      RCC_MCO_SYSCLK --- 输出系统时钟（SysCLK） 
      RCC_MCO_HSI --- 输出内部高速8MHz的RC振荡器的时钟（HSI） 
      RCC_MCO_HSE --- 输出高速外部时钟信号（HSE） 
      RCC_MCO_PLLCLK_Div2 --- 输出PLL倍频后的二分频时钟（PLLCLK/2） 

注：由于STM32 GPIO输出管脚的最大响应频率为50MHz，如果输出频率超过50MHz，则输出的波形会失真。 

4、可编程电压监测器(PVD) 
   STM32内部自带PVD功能，用于对MCU供电电压VDD进行监控。通过电源控制寄存器中的PLS[2:0]位可以用来设定监控电压的阀值，通过对外部电压进行比较来监控电源。当条件触发，需要系统进入特别保护状态，执行紧急关闭任务：对系统的一些数据保存起来，同时对外设进行相应的保护操作。 
   操作流程： 
    1)、系统启动后启动PVD，并开启相应的中断。 
    PWR_PVDLevelConfig(PWR_PVDLevel_2V8); // 设定监控阀值  
    PWR_PVDCmd(ENABLE); // 使能PVD  
    EXTI_StructInit(&EXTI_InitStructure);  
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line16; // PVD连接到中断线16上  
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //使用中断模式  
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Raising;//电压低于阀值时产生中断  
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能中断线  
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); // 初始 
       EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger的赋值可选项： 
              EXTI_Trigger_Rising---表示电压从高下降到低于设定阀值时产生中断； 
       EXTI_Trigger_Falling---表示电压从低上升到高于设定阀值时产生中断； 
              EXTI_Trigger_Rising_Falling---表示电压上升或下降越过设定阀值时都产生中断。 

    2)、当工作电压低于设定阀值时，将产生PVD中断，在中断程序中进行相应的处理： 
    void PVD_IRQHandler(void)  
    { 
      EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line16); 
      …… // 用户添加紧急处理代码处 
    } 

5、STM32上不使用外部晶振，OSC_IN和OSC_OUT的接法  
   1)、对于100脚或144脚的产品，OSC_IN应接地，OSC_OUT应悬空。 
   2)、对于少于100脚的产品，有2种接法： 
     2.1)、OSC_IN和OSC_OUT分别通过10K电阻接地。 
           此方法可提高EMC性能。 
     2.2)、分别重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1，再配置PD0和PD1为推挽输出并输出'0'。 
           此方法可以减小功耗并(相对上面2.1)，并节省2个外部电阻。 


============================ Interrupt/Evens ========================= 
1、NVIC的优先级概念 
   占先式优先级 (pre-emption priority)： 
   高占先式优先级的中断事件会打断当前的主程序/中断程序运行— —抢断式优先响应，俗称中断嵌套。 

   副优先级(subpriority)： 
   在占先式优先级相同的情况下，高副优先级的中断优先被响应； 
   在占先式优先级相同的情况下，如果有低副优先级中断正在执行， 高副优先级的中断要等待已被响应的低副优先级中断执行结束后才 能得到响应——非抢断式响应(不能嵌套)。 

2、判断中断是否会被响应的依据 
    首先是占先式优先级，其次是副优先级； 
    占先式优先级决定是否会有中断嵌套； 
    Reset、NMI、Hard Fault 优先级为负(高于普通中断优先级)且不可调整。 

3、STM32中用到的Cortex-M3寄存器说明 
   在STM32中用到了Cortex-M3定义的三组寄存器，有关这三组寄存器的说明不在STM32的技术手册中，需要参考ARM公司发布的Cortex-M3 Technical Reference Manual (r2p0)。 
   在STM32的固件库中定义了三个结构体与这三个寄存器组相对应，这三个结构体与ARM手册中寄存器的对应关系如下： 

   1)、NVIC寄存器组 
       STM32的固件库中有如下定义： 
       typedef struct 
       { 
         vu32 ISER[2]; 
         u32 RESERVED0[30]; 
         vu32 ICER[2]; 
         u32 RSERVED1[30]; 
         vu32 ISPR[2]; 
         u32 RESERVED2[30]; 
         vu32 ICPR[2]; 
         u32 RESERVED3[30]; 
         vu32 IABR[2]; 
         u32 RESERVED4[62]; 
         vu32 IPR[11]; 
       } NVIC_TypeDef; 

       它们对应ARM手册中的名称为 
       ISER = Interrupt Set-Enable Registers 
       ICER = Interrupt Clear-Enable Registers 
       ISPR = Interrupt Set-Pending Register 
       ICPR = Interrupt Clear-Pending Register 
       IABR = Active Bit Register 
       IPR = Interrupt Priority Registers 

       每个寄存器有240位，以Interrupt Set-Enable Registers说明，ISER[0]对应中断源0~31，ISER[1]对应中断源32~63，STM32只有60个中断源，所以没有ISER[2:7]。 

       参考STM32技术参考手册中的中断向量表，中断源的位置为： 
       位置0 - WWDG = Window Watchdog interrupt 
       位置1 - PVD = PVD through EXTI Line detection interrupt 
       位置2 - TAMPER = Tamper interrupt 
       ...... 
       位置58 - DMA2_Channel3 = DMA2 Channel3 global interrupt 
       位置59 - DMA2_Channel4_5 = DMA2 Channel4 and DMA2 Channel5 global interrupts 

  
   2)、系统控制寄存器组 
       STM32的固件库中有如下定义： 
       typedef struct 
       { 
         vuc32 CPUID; 
         vu32 ICSR; 
         vu32 VTOR; 
         vu32 AIRCR; 
         vu32 SCR; 
         vu32 CCR; 
         vu32 SHPR[3]; 
         vu32 SHCSR; 
         vu32 CFSR; 
         vu32 HFSR; 
         vu32 DFSR; 
         vu32 MMFAR; 
         vu32 BFAR; 
         vu32 AFSR; 
       } SCB_TypeDef; /* System Control Block Structure */ 
        
       它们对应ARM手册中的名称为 
       CPUID = CPUID Base Register 
       ICSR = Interrupt Control State Register 
       VTOR = Vector Table Offset Register 
       AIRCR = Application Interrupt/Reset Control Register 
       SCR = System Control Register 
       CCR = Configuration Control Register 
       SHPR = System Handlers Priority Register 
       SHCSR = System Handler Control and State Register 
       CFSR = Configurable Fault Status Registers 
       HFSR = Hard Fault Status Register 
       DFSR = Debug Fault Status Register 
       MMFAR = Mem Manage Address Register 
       BFAR = Bus Fault Address Register 
       AFSR = Auxiliary Fault Status Register 

   3)、系统时钟寄存器组 
       STM32的固件库中有如下定义： 
       typedef struct 
       { 
         vu32 CTRL; 
         vu32 LOAD; 
         vu32 VAL; 
         vuc32 CALIB; 
       } SysTick_TypeDef; 

       它们对应ARM手册中的名称为 
       CTRL = SysTick Control and Status Register 
       LOAD = SysTick Reload Value Register 
       VAL = SysTick Current Value Register 
       CALIB = SysTick Calibration Value Register 


================================= DMA ================================ 
1、DMA普通模式和循环模式的区别 
   循环模式：用于处理一个环形的缓冲区，每轮传输结束时数据传输 的配置会自动地更新为初始状态，DMA传输会连续不断地进行。 
   普通模式：在DMA传输结束时，DMA通道被自动关闭，进一步的 DMA请求将不被满足。 

2、DMA传输需要指定的条件： 
   传输源：DMA控制器从传输源读出数据； 
   传输目标：DMA控制器将数据传输的目标； 
   触发信号：用于触发一次数据传输的动作，执行一个单位的传输源至传输目标的数据传输。可以用来控制传输的启动条件。 



================================= ADC ================================ 
1、STM32的内部温度传感器 
   STM32内部温度传感器与ADC的通道16相连，与ADC配 合使用实现温度测量。测量范围–40~125℃，精度 ± 1.5℃ 
   操作流程： 
   1)、设置ADC相关参数 
   // ADC1 configuration ----------------------------- 
   ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; 
   ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE; 
   ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 
   ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; 
   ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; 
   ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; 
   ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); 

   2)、选中ADC1的通道16作为输入，设置采样时间17.1us ( Ncycle × tADC = 17.1靤 )。 
   // ADC1 regular channel16 Temp Sensor configuration 
   ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); 

   3)、设置寄存器ADC_CR2中的TSVREFE位激活温度传感器 
   // Enable the temperature sensor and vref internal channel 
   ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE); 
   
   4)、转换采样值为温度 
   ADC转换结束以后，读取ADC_DR寄存器中的结果，转换温度值计算公式如下： 
           V25 - VSENSE 
   T(℃) = ------------  + 25 
            Avg_Slope 
      V25：  温度传感器在25℃时 的输出电压，典型值1.43 V。 
     VSENSE：温度传感器的当前输出电压，与ADC_DR 寄存器中的结果ADC_ConvertedValue之间的转换关系为：  
                       ADC_ConvertedValue * Vdd 
             VSENSE = -------------------------- 
                       Vdd_convert_value(0xFFF) 
     Avg_Slope：温度传感器输出电压和温度的关联参数，典型值4.3 mV/℃。 

     //Converted Temperature 
     Vtemp_sensor = ADC_ConvertedValue * Vdd / Vdd_convert_value; 
     Current_Temp = (V25 - Vtemp_sensor)/Avg_Slope + 25; 

2、VDDA的电压范围 
    STM32的数据手册规定，VDD与VDDA之间的压差不能大于300mV。ADC的工作电压范围在2.4V～3.6V，供电电压VDD范围在2.0V～3.6V. 


================================= DAC ================================ 


============================= Advanced Timer ========================= 


============================== General Timer ========================= 


================================ Base Timer ========================== 


============================= Real-Time Clock ======================== 


=========================== Independent watchdog ===================== 


============================= Windows Watchdog ======================= 


================================== FSMC ============================== 


================================== SDIO ============================== 


================================== USB =============================== 
1、STM32的USB中断说明  
   STM32的USB模块可产生三种中断：USB唤醒中断、USB高优先级中断和USB低优先级中断，这三种中断对应事件如下： 
   1)、USB唤醒中断 － 在中断向量表中的位置是42 
   这个中断在USB设备从暂停模式唤醒时产生，唤醒事件由USB_ISTR寄存器的WKUP位标识。 

   2)、USB高优先级中断 － 在中断向量表中的位置是19 
   这个中断仅由USB同步(Isochronous)模式传输或双缓冲块(Bulk)传输模式下的正确传输事件产生，正确传输事件由USB_ISTR寄存器的CTR位标识。 

   3)、USB低优先级中断 － 在中断向量表中的位置是20 
   这个中断由所有其它的USB事件产生，例如正确传输(不包括同步模式和双缓冲块模式)、USB复位等，事件标志位在USB_ISTR寄存器中。 

   在STM提供的STM32 USB 开发包中的例程包含了上述三种中断的处理方法。例如在USB Speaker例程中，CTR_HP函数处理USB高优先级中断；在所有例子中都有USB_Istr()函数处理USB低优先级中断。 



================================= bxCAN ============================== 
1、CAN波特率的设定计数 
    
================================ Etherne ============================== 


================================== SPI =============================== 
1、SPI外设的NSS引脚设置为通用IO口 
   由于SPI外设的SPI_CR1寄存器中SSM置1时，NSS引脚可被被释放用于GPIO使用，因此无论是在SPI的主模式或是从模式下均可以将NSS引脚释放，由软件或硬件进行NSS管理； 
   操作流程： 
   1)、初始化SPI外设，设置NSS由软件管理： 
   SPI_InitStructure.SPI_NSS= SPI_NSS_Soft; 
   2)、如果NSS引脚用于其他外设时，需要使能NSS输出： 
   SPI_SSOutputCmd(SPIx, ENABLE)； 

2、SPI 单线传输 
   此模式下限制：只能用作输入或者输出，或者工作在半双工模式下。 



================================== I2C =============================== 


================================= USART ============================== 


============================ Device Signature ======================== 
1、    STM32F10xxx系列MCU内部含有一个出厂被固化的96bit唯一识别ID，该ID可以用于芯片加密、设备识别等一类特殊应用。 
读取该ID的方法： 
    u32 DevID[3]; 
    DevID[0] = *(vu32*)(0x1ffff7e8); 
    DevID[1] = *(vu32*)(0x1ffff7ec); 
    DevID[2] = *(vu32*)(0x1ffff7f0); 

    数组DevID[3]中即保存了MCU的ID。 

注：256K Flash或以上容量的STM32，仅“Z”版本才有，之前的“A”版本没有。 


2、 


================================== I2C =============================== 



================================= Flash ============================== 
1、STM32对内部Flash的保护措施  
   所有STM32的芯片都提供对Flash的保护，防止对Flash的非法访问 - 写保护和读保护。 
   1)、读保护即大家通常说的“加密”，是作用于整个Flash存储区域。一旦设置了Flash的读保护，内置的Flash存储区只能通过程序的正常执行才能读出，而不能通过下述任何一种方式读出： 
　　通过调试器(JTAG或SWD)； 
　　从RAM中启动并执行的程序； 
   2)、写保护是以四页(1KB/页) Flash存储区为单位提供写保护，对被保护的页实施编程或擦除操作将不被执行，同时产生操作错误标志。   
   读与写设置的效果见下表： 
   读保护　　写保护　　     对Flash的操作功能 
    有效　　　有效　　　CPU只能读，禁止调试和非法访问。 
    有效　　　无效　　　CPU可以读写，禁止调试和非法访问，页0~3为写保护。 
    无效　　　有效　　　CPU可读，允许调试和非法访问。 
    无效　　　无效　　　CPU可以读写，允许调试和非法访问。 

2、当Flash读保护生效时，CPU执行程序可以读受保护的Flash区，但存在两个例外情况： 
   1)、调试执行程序时； 
   2)、从RAM启动并执行程序时 

   STM32还提供了一个特别的保护，即对Flash存储区施加读保护后，即使没有启用写保护，Flash的第 0 ～ 3 页也将处于写保护状态，这是为了防止修改复位或中断向量而跳转到RAM区执行非法程序代码。 

3、Flash保护相关函数 
   FLASH_Unlock();   //Flash解锁 
   FLASH_ReadOutProtection(DISABLE);  //Flash读保护禁止   
   FLASH_ReadOutProtection(ENABLE);   //Flash读保护允许 


================================== CRC =============================== 
1、CRC计算公式 
   所有的STM32芯片都内置了一个硬件的CRC计算模块，可应用到通信程序中，这个CRC计算模块使用常见的、在以太网中使用的计算多项式： 
    X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 +X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1 
   写成16进制就是：0x04C11DB7 

2、使用这个内置CRC模块操作步骤： 
   复位CRC模块(设置CRC_CR=0x01)，这个操作把CRC计算的余数初始化为0xFFFFFFFF 
   把要计算的数据按每32位分割为一组数据字，并逐个地把这组数据字写入CRC_DR寄存器(既下图中的绿色框) 
   写完所有的数据字后，就可以从CRC_DR寄存器(既下图中的兰色框)读出计算的结果。 

注意：虽然读写操作都是针对CRC_DR寄存器，但实际上是访问的不同物理寄存器。 

3、C语言描述的这个计算模块算法。可放在通信的另一端，对通信的正确性进行验证： 

   DWORD dwPolynomial = 0x04c11db7; 
   DWORD cal_crc(DWORD *ptr, int len) 
   { 
    DWORD xbit; 
    DWORD data; 
    DWORD CRC = 0xFFFFFFFF; // init 
    while (len--)  
    {    
      xbit = 1 << 31; 

      data = *ptr++; 
      for (int bits = 0; bits < 32; bits++)  
      { 
        if (CRC & 0x80000000)  
        { 
          CRC <<= 1; 
          CRC ^= dwPolynomial; 
        }else 
        CRC <<= 1; 
       if (data & xbit) 
       CRC ^= dwPolynomial; 

       xbit >>= 1; 
      } 
     } 
     return CRC; 
    } 

注意： 
1)、上述算法中变量CRC，在每次循环结束包含了计算的余数，它始终是向左移位(既从最低位向最高位移动)，溢出的数据位被丢弃。 
2)、输入的数据始终是以32位为单位，如果原始数据少于32位，需要在低位补0，当然也可以高位补0。 
3)、假定输入的DWORD数组中每个分量是按小端存储。 
4)、输入数据是按照最高位最先计算，最低位最后计算的顺序进行。 
例如： 
如果输入0x44434241，内存中按字节存放的顺序是：0x41, 0x42, 0x43, 0x44。计算的结果是：0xCF534AE1 
如果输入0x41424344，内存中按字节存放的顺序是：0x44, 0x43, 0x42, 0x41。计算的结果是：0xABCF9A63 





====================================================================== 



                             按照使用编译器 
====================================================================== 
================================== IAR =============================== 
1、IAR环境下如果链接工程文件，出现堆栈溢出错误，该如何处理？ 

   打开链接文件lnkarm_flash.xcl或者是lnkarm_ram.xcl  
//*************************************************************************  
// Stack and heap segments.  
//*************************************************************************  

-D_CSTACK_SIZE=400 <----------------------------------------修改这里  

注：该修改方式仅适合IAR for ARM 4.xx版本。 

2、IAR编译输出HEX格式的目标文件 
   1)、Options->C/C++ Compiler->Output->Generate debug information        选项前的钩去掉 
   2)、Options->Assembler->Output->Generate debug information             选项前的钩去掉 
   3)、Options->Linker->Output->Output File->Override default             选项前的钩选上并把文件名的后缀改成.hex 
   4)、Options->Linker->Output->Output File->Format->Other                选项前的钩选上并把Output格式改为intel-extended 
   经过以上设置，在Rebuld All之后会在/Debug/Exe下生成.hex格式目标文件  

3、IAR编译输出BIN格式的目标文件 
   1)、Options->C/C++ Compiler->Output->Generate debug information        选项前的钩去掉 
   2)、Options->Assembler->Output->Generate debug information             选项前的钩去掉 
   3)、Options->Linker->Output->Output File->Override default             选项前的钩选上并把文件名的后缀改成.bin 
   4)、Options->Linker->Output->Output File->Format->Other                选项前的钩选上并把Output格式改为row-binary 
   经过以上设置，在Rebuld All之后会在/Debug/Exe下生成.bin格式目标文件  


================================== MDK =============================== 
1、在MDK代码编辑环境下不能使用Goto Definition(用于查找某个变量的类型及定义)、Goto Reference(用于查找某个函数申明的原型)功能？ 

解决：打开Project->Target-Options->Output，将Browse Information复选框勾上。 


2、当使用STM32固件库与RTX Kernel时，使用isr_evt_set()，事件无响应？ 

解决：编辑STM32固件库的“stm32f10x_vector.s”文件： 
... 
    IMPORT  SVC_Handler     ;name changed according to RTX usage 
    IMPORT  DebugMonitor 
    IMPORT  PendSV_Handler  ;修改加入 
    IMPORT  SysTick_Handler ;name changed according to RTX usage 
... 
    DCD  SVC_Handler 
    DCD  DebugMonitor 
    DCD  0                   ; Reserved 
    DCD  PendSV_Handler      ;修改加入 
    DCD  SysTick_Handler