[STM32F3] Free-RTOS 命名規則

建議看free-RTOS的時候，第一件事先了解他的命名規則，或許可以更快速的了解變數與副程式。通常變數的命名規則為：

PortCHAR: char

PortSHORT: short

PortLONG: long

portBASE_TYPE, 也就是由MCU決定16bit的MCU就是16bit， 32bit MCU就是32bit)

 

副程式的命名規則：

u: unsigned

l: long

s: short

c: char

p: point

 

pc: return point char

v: return void

x: return variable(這邊通常是return portBASE_TYPE

 

常用mcaco常數：

pdTRUE定義: 1

pdFALSE定義: 0

pdPASS定義: 1

pdFAIL定義: 0

 

通常有些macro會做集中的處理，在定義上也會有些特別：

port (for example, portMAX_DELAY) 定義在portable.h

task (for example, taskENTER_CRITICAL())定義在task.h

pd (for example, pdTRUE) 定義在projdefs.h

config (for example, configUSE_PREEMPTION) 定義在FreeRTOSConfig.h

err (for example, errQUEUE_FULL) 定義在projdefs.h

 

先了解一下命名規則，在看code的速度上，應該可以事半功倍才是。

[工商時間] MPU-9150 九軸感測器

由於近幾年來MEMS(微機電感測器)的快速進步，導致現在的很多感測器都縮小進入一顆小顆的IC裡面。MPU-9150內部包含了三軸陀螺儀，三軸加速規和三軸電子指北針，讓一顆IC就擁有九軸的感測器，讓使用的用途更廣且更好用。

這是我們自行製作的MPU-9150九軸感測器模組。利用I2C通訊，即可取得九軸感測器的訊號。

這是我們的露天賣場：

模組：http://goods.ruten.com.tw/item/show?21304017392237

IC：http://goods.ruten.com.tw/item/show?21302020674614

在你購買後，我們會提供STM32F3的sample code 與相關資料。

[工商時間] Arduino 電子實習板

我們替朋友設計了一套arduino UNO專用的材料包套件，可以給有興趣的人自行焊接，或是買整個焊接好的模組，操作簡單的電子零件控制。

PCB layout：

PCB 尺吋：

焊完後的教具成品：

材料包內容：

另含有：

8支10mm的塑膠六角柱

4個M3螺帽

4個M 3L 8螺絲

2條15cm杜邦線

1塊泡棉膠(用來固定馬達)

1條多鈊線(用線焊接馬達正極與負極)

 

 

 

元件介紹：

 

電源/開關：

我們在板子上左上方設計了一個SW按鈕，當電源導通時，會觸發電源LED發亮。

LED：

 

我們設計了8顆LED電路供學員可以做跑馬燈或是其他LED的應用實習。

 

按鈕：

我們設計了三組按鍵電路，供學員可以做一些簡單的按鈕實習。

2位元七段顯示器：

我們設計了一個簡單的2位元七段顯示器，為了能讓GPIO可以節省，所以加裝了NPN電晶體，以做掃描控制。

蜂鳴器：

我們設計了一個簡單的蜂鳴器電路，只要用簡單的ON/OFF就可以讓學員發出聲音。在此我們多加裝了電晶體的射極加裝了限流電阻，以降低電流消耗。

   

馬達：

我們設計了一個簡單的馬達電路，讓學員可以做簡單的馬達控制。在此我們多加裝了電晶體的射極加裝了限流電阻，以降低電流消耗。

 

   

CNY70：

我們設計了一個簡單的CNY70電路，讓學員可以利用CNY70偵測不同距離下，有不同的A/D輸出變化。

如果想買Arduino 材料包的話，可以參考我們的賣場：

http://goods.ruten.com.tw/item/show?21304238836640

也有焊好的材料實驗套件：

http://goods.ruten.com.tw/item/show?21304238837089

 

其他相關資料可以在此下載：

https://drive.google.com/?usp=chrome_app#folders/0B2FFxTDyyRQAY19BaEo4alFndWs

 

這個套件除了可以用在Arduino以外，也可以使用在3.3V的控制器上，例如8051/PIC/STM32

 

如果有興趣上Arduino的課程，也可以留言給我。

[STM32F3] Free-RTOS discovery 範例

在MCU功能愈來愈複雜的情況下，有些專案慢慢的開始已經不是1~2個人處理的來的時候，或者是慢慢已經無法控制好整個MCU的Timing。那麼就可以考慮在MCU裡面植入一個OS，而一般的MCU通常都會植入小型的RTOS(real-time operating
system, 即時作業系統)，原因是體積小，執行效率高，而且可以做到即時處理的優點，比較常見的有：uC/OS,
Free-RTOS, RTX(Keil), 初學者可以試學uC/OS，這類的資料會比較多，也比較完整，用在教育上也不需要費用，而筆者考慮需要用到商業上，所以選擇了Free-RTOS當作研究的對象，有興趣的話，也可以參考Free-RTOS的官方網頁介紹。http://www.freertos.org/

 

筆者在https://sites.google.com/site/stm32f3discovery/找到已經有人對STM 32F 3做Free-RTOS修改，但因為此作者是使用GCC做為他的compiler/debug環境，筆者習慣的是MDK(Keil)系統，所以就整理了一下MDK的環境，如果有人有興趣的話，可以載回去玩一下。

 

載點：https://docs.google.com/file/d/0B2FFxTDyyRQAajhBNm1uQWFDcEU/edit

 

筆者會試著導入Free-RTOS在自己的專案，但因為一直找不到需要Free-RTOS的範例，如果有人有興趣或是有想要做的題目，也請告訴筆者。

 

另外最近大陸那邊也有自己的一套RTOS「http://www.rt-thread.org/phpBB3/」，聽說也是非常的火熱。

[STM32F3 教學] ST範例程式

一般來說，筆者會去載STM32F3的範例程式來做練習，載點可在此下載

http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF258154

ST很貼心的把所有的檔案都整理好了，你只要操作他的\Project\Peripheral_Examples 下面的範例程式，就可以了。如果在使用上有問題的話，可以下載UM1581:
Description of STM32F30xx/31xx Standard Peripheral Library。http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/user_manual/DM00068049.pdf

 

 

在這一份使用手冊上，就會很清楚的介紹這一包範例程式的組成架構，還有當初ST如何設計這個範例程式的，那麼你就可以很快的抽換你這顆MCU相對應的硬體層/硬體抽象層/應用層。

下圖就是這一包範例程式的資料夾架構了，ST就是照著這樣的架構，在擺放他們家的資料，因為資料很多，所以一開始會覺得漫無目標的，也很難學習，當上手後，就慢慢的會有感覺了。

當你需要做自己的專案時，你只要拿著筆者當初整理好的Sample code，

https://docs.google.com/file/d/0B2FFxTDyyRQAMkhQQ3dLZ0VtZk0/edit

把裡面的幾個檔案換掉就可以了，這樣就可以不用帶著又臭又長的source code四處”趴趴造”了。

 

 

差不多STM32F3的模組介紹就到此告一段落了，之後會盡量設計一些比較有趣的單元來和大家分享，例如：如果利用STM32F3開發板來控制直流馬達/步進馬達……等。如果大家有什麼特別想知道的，或是想做什麼題目的話，可以和我討論。

 

 

 

[STM32F3 教學] TIM 介紹

STM32系列有一個很大的特色，就是這系統的MCU就只會有由一特殊的介面(如：USART/I2C/SPI)和類比周邊(ADC/DAC/OPA……等)然後再加一個Timer來組成，和外面的8051/PIC不太一樣的地方在於，會找不到PWM/Input
capture相關之類的模組，事實上ST把這類利用Timer可以做到的功能，都整合在一起了，所以在看SPEC的時候，就要格外特別的小心，因為也不是每一個Timer模組都支援了所有的功能。一般來說，要自己注意自己需要模組做挑選，以下是Timer「可以」擁有的功能：

l         16/32bit 上/下數計數器

l         Input capture 輸入捕捉

l         Output compare 輸出比較器(簡單的PWM功能)

l         PWM(高階的PWM，如六步方波，互補式PWM)

l         One pulse output 脈波產生器

l         PWM可擁有Dead time 與互補式功能

l         Break input – 煞車系統，當觸發時，把PWM的輸出都設為low level

l         QEI – 4倍解析解碼器，用在馬達AB編碼器上

l         內/部觸發功能。

其實筆者最常拿TIMER的模組就是產生下面的PWM訊號，除此之外就是計時的功能了。

下一章：如何練習ST所提供的STM32範例程式來做練習。

[STM32F3 教學] DAC 介紹

        STM32F3這個系列的MCU最高支援了2組12bi的DAC，具有以下的特色：

l         兩通道同步/非同步訊號。

l         12bit資料向左/向右對齊與8bit 資料向右對齊模式。

l         三角波產生器。

l         隨機雜訊產生器。

l         內/外部訊號觸發器。

下圖是一個自動雜訊產生器的示意圖，下次如果需要自己製作一個隨機變數的話，也可以試著自己用軟體的方式寫寫看。

這個DAC的提供自動組生三角波的功能，筆者還不知道這個需要用在什麼地方，如果知道答案的話，再麻煩告知一下。

現在的MCU功能都很強，連DAC也都內部就擁有了，以往筆者是拿DAC來當作一些資料Debug使用(接示波器)，還需要額多放上1~2顆DAC元件，現在都省了，真的是省事不少。

下一章：TIMER

[STM32F3 教學] ADC 介紹

        ST這次在STM32F3所採用的ADC模組變化比起之前幾代來說，功能和彈性都是比較強大且靈活的。

l         最高12bit 的解析度。

l         ADC模組最高可以支援4組，每組最高可以支援10 channel以上的ADC。

l         ADC1/ADC2； ADC3/ADC4並可以設計成同步取樣以及同步轉換的功能。

l         在12 bits轉換的速度上，最快可以執行在5MSPS。

STM32的ADC，是我目前用過的MCU裡面，功能真的是最多，也是最強的，

l         2 channel同步取樣，轉換。

l         2 channel 交錯取樣，轉換，以加快取樣轉換速度。

l         在一般(regular
mode)掃描的情狀下，想額外插入的通道(injection
mode)。

l         支援內外部的觸發(trigger)訊號，並提供regular與injection mode。

l         內部可以偵測電池電壓模組，溫度模組，ADC 參考電壓，OPA模組訊號。

下圖是STM32F3 ADC模組的架構圖，看圖就知道這是一個非常複雜的架構，通常筆者會比較注意內外部可用的訊號。

至於外部的ADC訊號到底屬於Fast channel 還是slow channel，就必需靠下圖來取得了。

這是一個同步取樣和轉換的示意圖，也就是在同一個時間下，可以同時取樣與轉換不同通訊的ADC。

另一個功能就是，當Master ADC 取樣完後，在轉換過程式，利用slave ADC 來做取樣的動作，這樣就可以加快單一通道的資料量，理想上，這樣的速度可以快了2倍。

所謂的插入通道(injection
channel) 就是在一般設定的訊號下，突然插入一個訊號，來做取樣與轉換的動作。 這樣的需求會讓程式的攢寫變的比較簡單，只要一開始設定好需要插入的ADC channel，不管是利用程式上或是硬體上觸發，都可以插入臨時需要轉換的通道。

STM32F3的內建就可以做OPA放大，並引入內部ADC訊號，我想這樣的架構，是一個非常實用，且省成本的架構，把類比訊號引入OPA訊號上，可以由程式調整放大部率，並輸出至A/D訊號上，這樣就可以很有效的增加ADC的有效範圍了。不錯的架構吧，不知道您心動了嗎？

注：因為STM32F3的ADC實在是太複雜了，所以只好先簡單介紹一下。

下一篇：DAC 介紹