» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Ноябрь, 2017 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №8 2017

Автор: Мухин Сергей Владимирович, Акимова Анастасия Андреевна, Студент, студентка
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Программно-аппаратный комплекс для изучения микроконтроллеров STM32

Статья просмотрена: 341 раз

УДК 004.3

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ STM32

Акимова Анастасия Андреевна

Мухин Сергей Владимирович

Студент

Московский государственный технический университет им. Н.Э Баумана, г. Москва

 

Аннотация. Предложен вариант программно-аппаратного комплекса на базе микроконтроллера от STMicroelectronics серии STM32F0, предназначенного для обучения и отладки управляющих программ.

Ключевые слова: Микроконтроллер, программно-аппаратный комплекс, модуль.

 

Данная статья описывает разработку отладочного комплекса для изучения 32-разрядных микроконтроллеров фирмы STMicroelectronics из cерии STM32F0. Микроконтроллеры этой фирмы постепенно занимают прочную позицию на рынке микроэлектроники, что обуславливает актуальность программно-аппаратных комплексов для изучения студентами. Данный комплекс может быть использован как в лабораторных работах, так и в качестве отладочной платы для разработки программного обеспечения на базе микроконтроллера серии STM32F0.

Благодаря большому количеству библиотек и большому количеству документации можно легко начать работать с микроконтроллером и его периферией, управляя различными внешними модулями, расположенными на плате. 

Огромным плюсом является то, что под данную архитектуру микроконтроллеров существует большой выбор средств разработки и отладки программного обеспечения, многие из которых позволяют работать не только с микроконтроллерами от STMicroelectronics, но и другими известными производителями, такими как Texas Instruments, Microchip, Atmel и т.д. что упрощает переход к другими микроконтроллерам, исключая изучение нюансов конкретной среды разработки.

Разработанный программно-аппаратный комплекс включает в себя микроконтроллер STM32F072RBT6, разъем для подключения программатора отладчика ST-LINK2, вывод интерфейса сети RS485, пользовательский USB разъем, дополнительные штыревые разъемы и набор модулей.

 

C:\Users\Alesha\Desktop\Статья\Блок схема.bmp

Рисунок 1. Структурная схема подключения модулей.

Микроконтроллер STM32F072RBT6 имеет следующие характеристики:

 - ядро ARM 32-bit Cortex-M0 CPU,

 - максимальная тактовая частота: 48 МГц,

 - количество входов/выходов 51,

 - объем памяти программ 64 кбайт,

 - объем RAM 16 кбайт,

 - АЦП разрядностью 12 бит,

 - ЦАП разрядностью 12 бит,

 - модуль вычисления CRC,

 - встроенные интерфейсы: CAN, HDMI-CEC, I2C, IRDA, SPI, LIN, USART, USB 2.0,

 - встроенная периферия: DMA, I2S, POR, PWM, WDT.

Каждый модуль подключен к микроконтроллеру так, что позволяет максимально эффективно использовать ресурсы микроконтроллера, а именно задействовать всю возможную периферию, исключая программную реализацию интерфейсов необходимых для работы с ними.

На плате отладочного комплекса имеются следующие модули:

- Графический LCD дисплей на базе контроллера PCD8544 с разрешением 84х48 пикселей. Дисплей подключен к выводам порта аппаратного SPI1. Данный дисплей дает большое преимущество по сравнению с обычными знакосинтезирующими дисплеями, с которых обычно начинают изучать работу с дисплеями, как в объеме выводимой информации, так и в возможности творчески подойти к выводу информации, что немаловажно для учебного процесса.

- Модуль приемопередатчика nRF24L01. Подключен к выводам аппаратного SPI2, а вывод IRQ к выводу поддерживающему внешнее прерывание с отдельным обработчиком. Данный модуль позволяет обмениваться данными с другими радиомодулями на базе микросхем  nRF2401A, nRF2402, nRF24E1, nRF24E2, nRF24L01 по специальному протоколу на частоте 2.4 ГГц.

·                    Набор из 4х светодиодов подключенных к выводам поддерживающим аппаратный ШИМ,

·                     4 тактовые кнопки. Все 4 кнопки имеют общий обработчик прерываний,

·                     потенциометр. Позволяет задавать напряжение на входе АЦП микроконтроллера от 3.3в до 0.

·                    механический энкодер. Подключен к каналу CH1 и CH2 периферийного таймера микроконтроллера. Данное решение позволяет практически исключить программную работу с энкодером,

·                    микросхема ADM1485AR – драйвер интерфейса RS485. Подключена к периферийному модулю USART, выводы которого совместимы с уровнем логической единицы в 5в.

Помимо описанных модулей на плате имеются дополнительные штыревые разъемы и пользовательский вывод USB, подключенный на периферийный модуль USB. Все не используемые выводы микроконтроллера выведены на штыревые разъемы с шагом 2.54 мм. Они позволяют расширить возможности отладочного комплекса и подключить дополнительное оборудование уже на свое усмотрение.

Питать отладочный комплекс можно от любого стабилизированного источника питания напряжением 5в, либо от источника питания от 6в до 12в через специализированный разъем предусмотренный на плате. Данный диапазон питаемого напряжения обеспечивается наличием на плате линейных стабилизаторов напряжения на 5в и 3.3в.

Заключение. Разработанный комплекс легок в освоении, прост в сборке, позволяет решать широкий спектр задач, таких как изучение периферии микроконтроллера или разработка сложных алгоритмов и последующая отладка их на комплексе. Стоит отметить, что в разработанном комплексе используются широко распространённые и доступные компоненты, имеющие хорошую документацию, что особенно важно в учебном процессе.

 



Список литературы:

1.             RM0091 Reference manual [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/reference_manual/c2/f8/8a/f2/18/e6/43/96/DM00031936.pdf/files/DM00031936.pdf/jcr:content/translations/en.DM00031936.pdf

2.             STM32F072x8 STM32F072xB  [Электронный ресурс]. — Режимдоступа:

http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/cd/46/43/83/22/d3/40/c8/DM00090510.pdf/files/DM00090510.pdf/jcr:content/translations/en.DM00090510.pdf

3.             nRF24L01+ Datasheet [Электронный ресурс]. — Режим доступа:  http://datasheet4u.com/datasheet-pdf/Nordic/nRF24L01+/pdf.php?id=906332



Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: