[STM32F3 教學] DMA

相信寫過8051的人，一定都知道，很多事都要8051「親恭親為」，而在ST STM 32F 系列，其實有一個非常好用的功能：DMA(Direct
memory access controller) ， 其實這個模組有點像是電腦上的直接存取記憶體，但又有點不太一樣。其實他的想法和原理是差不多的，就是希望有模組可以幫忙分擔MCU的處理，而這些事不需要及時且只是記憶體處理。

STM 32F 3 所支援的DMA有2組，每組可以支援的channel 數不同，每個channel 只能支援一個功能，也就是是一個有限的資源，自己在規劃的時候要注意一下。當DMA的資源都被分配完的時候，就只好讓MCU「親恭親為」了。DMA可以存取的資料長度為1BYTE(BYTE)/2BYTE(HALF WORD)/4BYTE(WORD)，這裡需要注意的是，只有AHB只能支援4BYTE(WORD)，而ST的DMA在優先權上分成四種。

–Very high
priority

– High
priority

– Medium
priority

–
Low priority

值得注意的地方是，當優先權一樣的時候，會看channel的數值，舉例來說：優先權一樣時，ch0會比ch4 優先處理。

ST的DMA支援三種中斷源，包含了，資料傳送完成後，資料傳送一半時和傳送錯誤。這樣可以增加DMA使用的調性，這部分會在未來有機會的時候多加介紹如何善用DMA。

下圖為DMA1可以操作的模組。

下圖為DMA2可以操作的模組。

下一篇： USART + DMA

[STM32F3 教學] USART

        雖然ST 出的discovery 都有附上ICE，而且現在的電腦也幾乎都把COM port拿掉了，但事實上UART，還是一個非常好用的介面，不過是拿來做除錯，或是要做電腦端的人機介面，都是一個非常實用的。UART 在此筆者就不多加介紹了，有興趣的話，可以去網路上找找相關的資料，這裡只是介紹要如何使用UART。

ST的USART其實是一個功能強大的加強型USART模組，他不只可以用來處理UART，也可以處理像是紅外線或是相關類似的周邊，可以從下圖可以得知不同的模組所支援的功能並不相同。

下圖是一個簡單的UART的原理介紹，有興趣的慢慢看，看不懂，原則上也不會影響使用上的結果，但如果需要硬體的debug時，這個就非常的重要。原則上只需要了解(start/data/parity/stop/clock) 大概的原理就行了。

另外ST的UART 是可以做「類操頻」的功能，一般的UART clock通常都是16個，而ST可以做到只需要8個clock就行了，如果需要非常高速的UART，這是一個不錯的選項，不過相對的，就是抗雜訊能力就會變差。

在使用USART時，就需要了解不同模組所處在的匯流排上，這樣才不會讓程式在初始化時，造成錯誤，只要模組選擇錯誤，可是真的會除錯很久的。

至於GPIO選擇，就要看每顆不同的設計，原則上就是選擇自己所需要的功能與相對應的GPIO，這樣就可以了。筆者所提供的範例會同時選擇USART1與USART2。

GPIO要如何選擇到相對應的功能，就要靠AF來選擇，可以參照下表，這部分和STM 32F 1xx 系列不太相容，使用上需要特別注意一下。

程式部分，在使用時，需要把相對應的clock都打開，才不會造成漏網之魚，記得就是GPIO的設定部分，需要特別處理AF的功能。

如果有使用到的中斷程式，記得要把NVIC所相對應的中斷打開。至於中斷優先權，
PREEMPT / SUB  你可以想像這是2組中斷優先權，PREEMPT 是主要的，SUB是次要的， 中斷優先權會以主要的為主，次要的為輔，數字愈低，中斷優先權愈高。

筆者所提供的範例就是 當Rx收什麼資料，就利用Tx把收到的資料送出去。

範例程式可以在「https://docs.google.com/file/d/0B2FFxTDyyRQAMkhQQ3dLZ0VtZk0/edit」

如果和筆者一樣是LKK的程度，不太會用GOOGLE 雲端的話，那麼就照著下面的方法，應該就可以載下來了。

點入上面的google drive，應該可以看到這樣的頁面。







「另存新檔」，或是點選「檔案」--> 「下載」






        接著把TX/RX 接到電腦上，開啟了Terminal， 可以看到資料已經開始傳送了。從電腦端送出的資料，會送到Discovery的板子上，Discovery 會把資料再送回電腦端。 大家不仿可以試試看。










下一篇：DMA 介紹

[STM32F3 教學] 中斷介紹

其實有些人對於ARM這個名詞，一直覺得是省電的代名詞，不過聽說之前ARM因為在MCU這個市場初期，因為中斷管理不像一般MCU那麼厲害，後來才出了Cortex這個系列來PK MCU這塊嵌入式市場，不過ARM cortex 系列除了省電，到底還有什麼地方厲害呢？ 其實就是他的中斷處理打破了以往的做法，讓MCU在處理中斷的程序簡化了許多，其實就是可以快速且有效的管理中斷源。有興趣的人，可以參考這一篇ARM的介紹「http://www.embedded-world.eu/fileadmin/user_upload/pdf/arm_entwicklerkonferenz_2011/Session_1/01%20-%20Cortex-M%20architecture.pdf」

不過因為筆者是寫系統的工程師，並不是設計IC的工程師，就只簡單的帶過幾個比較厲害的地方，所以在此就不多加介紹了，筆者只是覺得ARM cortex系列的中斷，真的做得是非常的厲害。

從上圖你看出Cortex 在處理中斷的push和pop的厲害之處了嗎？ 其實就是讓push和pop的次數變少，這樣就可以有效的處理中斷了，至於Cortex到底怎麼辦到這件事的，會不會有什麼問題？ 這些問題筆者到是不擔心，畢竟人家敢拿東西出來賣，就是有十足的把握，況且，這些還都是硬體行為！！！

我們要開始介紹ST的中斷向量了， 因為ST的SPEC真的寫得非常得多元，真的讓初學者很難適應，他的中斷的介紹寫在programming
manual裡。而 reference manual 裡面竟然沒有多加介紹，這地方筆者真的是希望ST可以把這一部分加入，讓找資料比較容易；避免造成找SPEC 時的麻煩，更別說每本都有數百頁之多。

ST的中斷向量分成一般的IRQ和NMI(non-masked interrupt)， NMI就是我們沒有辦法透過程式的方式控制，也就是我們只能操作IRQ，而中斷優先權數值愈低，中斷優先權愈高。

程式方式，中斷向量是寫在startup.s裡，而程式中，中斷副程式和一般的程式其實並沒有差別，不像以往要特別和compiler宣告這是「IRQ」或是要操作「#paragma」，所以在寫中斷副程式的時候要多加注意，不然一不小心就被compiler識為一般的副程式。不過interrupt的副程式到底叫什麼名字呢？以STM 32F 3 discovery 所附的範例程式，路徑就會是..\\Libraries\CMSIS\Device\ST\STM 32F 30x\Source\Templates\arm 裡面的「startup_stm 32f 30x.s」， 裡面定義的table 就會是中斷副程式，這樣compiler會自己找出相對應的中斷副程式，另外，ST在命令中斷副程式時，會以IRQHadler 為命令方式，以避免搞混。

下一章預告：USART

[STM32F3 教學] GPIO

開始要進入MCU(Micro-Controller Unit, 單晶片或微處理機)的主題了，我們就從最基礎的GPIO開始介紹吧。STM32的GPIO算是MCU裡面比較複雜的，學習上也比較麻煩，不過沒關係，功能多的好處就是代表之後可以調整的彈性比較大。

我們先看reference manual 裡面的GPIO完整的介紹，可以看到用PDF選擇書籤，找出GPIO的位置。這個章節都會介紹GPIO。

下圖是一般的GPIO硬體架構示意圖，input時除了可以pull-up 與pull-down電阻，output也可以選擇Push-pull 或是open drain 的功能，事實上，如果只是純粹學習的話，其實只要管可以on/off就好，但如果需要做到產品的階段，這些功能就會非常有好用，或者還可以幫忙硬體上省點不必要的花費和金錢。但就是和筆者一樣的韌體工程師，在這裡就不得不抱怨一下，台灣的企業總是只看價格，不在於軟韌體的支援，他們覺得這些都是無形的價錢，也就是「無價」(笑)。

當我們把GPIO設定成Input時，這時後MCU內部的設定就會變成：


 

ü      關閉output driver

ü      可以允許pull-up pull-down 電阻

ü      加入TTL 史密特電路 (防止在unknow voltage彈跳)

當我們把GPIO設定成Output時，這時後MCU內部的設定就會變成：

ü      可以選擇push-pull 或是open drain 的輸出方式

ü      pull-up和pull-down 電阻無法由程式設定，在特殊的腳位上才擁有此功能

ü      可以回讀write registor (寫入的狀態)的資料

ü      可以回讀外部pin腳的狀態，(如果這支腳外部被接到gnd，那麼雖然期待出是1，但此這裡回讀就會是0)，這是一個非常好用的功能，可以檢查外部的pin腳實際狀態。

當我們知道GPIO的原理的時候，我們就要來試試看，如何讓GPIO可以照著我們的想法，點亮LED。今天我們選用STM 32F 3
Discovery 上面的PE.14 和 PE.15來做閃爍的控制。

其實ST原廠提供了一支副程式可以直接呼叫，但在這裡我會用另外一種方式來做操作，在此之前，先介紹一下，這次要用到的3支副程式：

void GPIO_SetBits
( GPIO_TypeDef * GPIOx,
uint16_t GPIO_Pin) ;

void
GPIO_ResetBits ( GPIO_TypeDef
* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) ;

void
GPIO_WriteBit ( GPIO_TypeDef
* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal) ;

細節可以參考「UM158 – User
manual : Description
of STM 32F 30xx/31xx
Standard Peripheral Library」 這裡就不再多加介紹了。

那我寫了幾個不一樣的寫法

以上2種就看客倌喜歡那種寫法，不過對筆者來說，其實這樣的寫法對於後續的維護，都不是一件易事，所以筆者習慣再用巨集(macro)重新包裝一次，讓之後的維護或是修改上，擁有較佳的彈性。

以上就是簡單的測試利用GPIO驅動LED， 至於input和其他功能嘛，等待之後有機會，再一併做介紹。

下一篇預告： 中斷介紹

[STM32F3 教學] 匯流排

        常常有些人接觸單晶片或微處理機，可能都會先從8051下手，其實原因無他，就是外面的書籍較多，比較好學習，但有些人會問筆者，為什麼ARM相關的書籍很少，或都是對岸所出的，原因無他，就是因為在台灣寫書所得到的報酬已經非常少了，往往花了半年到1年的時間，只賣出幾百本，或是更慘，這可能就是專業書籍的宿命吧。 沒關係， 筆者旨在「交朋友」 不在乎報酬，只希望多給筆者一點掌聲即可。
但也希望如果內容那裡不清楚的，或是想了解更多的，筆者應該會盡可能的滿足大家的需求。

進入ARM的世界，一定要了解ARM的架構，不過在此就不多加介紹ARM了，因為對於做晶單片和微處理機的人來說，怎麼做IC不是重點，重點是要了解這顆單片和微處理機怎麼使用，所以這裡只有介紹ARM的匯流排架構(AMBA bus)，現在在使用的cortex-M系列只有分AHB(Advanced
High-performance Bus)和APB(Advanced
Peripheral Bus)兩種，你可以想成AHB 就是高速公路，而APH就是一般的快速道路或是平面道路。至於到底這上面怎麼運作的，我想，就留給有興趣製作IC的人慢慢研究了，在此也不多加介紹。不過，我們只需要了解我們需要用的周邊功能，是被掛在那個匯流排上的，這樣就可以了。

以下圖為例：

GPIO à AHB

USART1 à APB2

USART2 à APB1

硬體上APB1和APB2的差別就只在於最高的操作頻率不同而已，程式上記得要把相對應的匯流排打開，記得，預設值的匯流排基本上都是沒有打開的，開錯了，就很容易發現周邊不會動了。筆者也常常在這上面除錯，就只因為筆誤造成的錯誤，而找了半天(笑)。

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