В 最初の部分 私は、Arduino パンツから育った趣味のエレクトロニクス エンジニアに、マイクロコントローラーのデータシートやその他のドキュメントを読むべき方法とその理由を伝えようとしました。 文章が大きくなったので、別の記事で実践例を紹介することを約束しました。 まあ、彼は自分自身をミルクキノコと呼んでいました...

今日は、データシートを使用して、STM32 (Blue Pill) および STM8 コントローラー上のタスク、非常に単純ですが多くのプロジェクトに必要なタスクを解決する方法を説明します。 すべてのデモ プロジェクトは私のお気に入りの LED 専用であり、LED を大量に点灯させるため、あらゆる種類の興味深い周辺機器を使用する必要があります。

またしてもテキストが膨大になってしまったので、便宜上、コンテンツを次のように作成しました。

STM32 Blue Pill: DM16 ドライバーを備えた 634 個の LED
STM8: XNUMX つの PWM ピンのセットアップ
STM8: 8 つのピンに XNUMX つの RGB LED、割り込み

免責事項: 私はエンジニアではなく、エレクトロニクスに関する深い知識があるふりをするつもりもありません。この記事は私のようなアマチュアを対象としています。 実際、私は XNUMX 年前、自分自身を対象者だと考えていました。 もしその時、誰かが「見慣れないチップのデータシートを読むのは怖くない」と言ってくれていたら、私はインターネットでコードを探したり、ハサミと粘着テープを使って松葉杖を発明したりするのに多くの時間を費やすことはなかったでしょう。

この記事はプロジェクトではなくデータシートに焦点を当てているため、コードはあまり整っていなく、しばしば窮屈になる可能性があります。 プロジェクト自体は非常にシンプルですが、新しいチップを初めて知るのには適しています。

私の記事が、同じように趣味に没頭する段階にある誰かの助けになれば幸いです。

STM32

DM16 および SPI を備えた 634 個の LED

Blue Pill (STM32F103C8T6) と DM634 LED ドライバーを使用した小規模プロジェクト。 データシートを使用して、ドライバー、STM IO ポートを特定し、SPI を構成します。

DM634

16 個の 16 ビット PWM 出力を備えた台湾製チップで、チェーン接続できます。 ローエンドの12ビットモデルは国内プロジェクトで知られています ライトパック。 かつて、DM63x と有名な TLC5940 のどちらかを選択する際、いくつかの理由から DM を選択しました。1) Aliexpress の TLC は間違いなく偽物ですが、これは偽物ではありません。 2) DM には、独自の周波数発生器を備えた自律 PWM があります。 3) アリからの小包を待つよりも、モスクワで安く買える可能性がある。 そしてもちろん、既成のライブラリを使用するのではなく、自分でチップを制御する方法を学ぶのは興味深いことでした。 現在、チップは主に SSOP24 パッケージで提供されており、アダプタにはんだ付けが簡単です。

台湾のメーカーなので、 データシート チップは中国語英語で書かれているので、楽しいでしょう。 まずピン配列を見てみましょう(ピン接続) どの脚を何に接続するかを理解するため、およびピンの説明 (ピンの説明）。 16ピン:

DCシンクソース(オープンドレイン)

シンク / オープンドレイン出力 – 排水; 流入電流源。 アクティブ状態では出力はグランドに接続されます。LED はカソードによってドライバーに接続されます。 もちろん、電気的には、これは「オープンドレイン」ではありません(オープンドレイン) ですが、データシートではドレイン モードのピンに対するこの指定がよく見られます。

出力電流値を設定するための REXT と GND 間の外付け抵抗

REXT ピンとグランドの間に基準抵抗が設置され、出力の内部抵抗を制御します。データシートの 9 ページのグラフを参照してください。 DM634 では、この抵抗をソフトウェアで制御することもでき、全体の明るさを設定します (グローバルな明るさ); この記事では詳細には触れませんが、ここには 2.2 ～ 3 kOhm の抵抗を置くだけです。

チップの制御方法を理解するために、デバイス インターフェイスの説明を見てみましょう。

はい、これが、栄光の中国語英語です。 これを翻訳するのは問題があります。その気になれば理解できますが、別の方法もあります。機能的に類似した TLC5940 への接続がデータシートでどのように説明されているかを見てください。

... デバイスにデータを入力するために必要なピンは XNUMX つだけです。 SCLK 信号の立ち上がりエッジにより、データが SIN ピンから内部レジスタにシフトされます。 すべてのデータがロードされた後、短い High XLAT 信号が、順次転送されたデータを内部レジスタにラッチします。 内部レジスタは、XLAT 信号レベルによってトリガーされるゲートです。 すべてのデータは最上位ビットから最初に送信されます。

ラッチ – ラッチ/ラッチ/ロック。
立ち上がりエッジ – パルスの立ち上がりエッジ
MSBファースト – 最上位 (左端) ビットの前方。
データをクロックする – データを順番に (ビットごとに) 送信します。

単語 はチップのドキュメントによく記載されており、さまざまな方法で翻訳されているため、理解のために許可します。

小規模な教育プログラムLED ドライバーは本質的にはシフト レジスターです。 "シフト" （シフト) 名前に含まれる - デバイス内のデータのビットごとの移動: 内部に押し込まれる新しいビットごとに、その前にあるチェーン全体が前方に押し出されます。 シフト中に LED が無秩序に点滅するのを誰も観察したくないため、プロセスはダンパーによって作業レジスターから分離されたバッファー レジスターで行われます ( ) は、ビットが目的の順序で配置される一種の待合室です。 すべての準備が完了すると、シャッターが開き、ビットが動作し、前のバッチと置き換えられます。 言葉 マイクロ回路のドキュメントでは、どのような組み合わせで使用されるかに関係なく、ほとんどの場合、そのようなダンパーを意味します。

したがって、DM634 へのデータ転送は次のように実行されます。DAI 入力を遠方の LED の最上位ビットの値に設定し、DCK をプルアップおよびプルダウンします。 DAI 入力を次のビットの値に設定し、DCK をプルします。 すべてのビットが送信されるまで続きます (出勤)、その後、LAT をプルします。 これは手動で行うことができます (ビットバン) ですが、STM32 では XNUMX つのコピーで提供されるため、このために特別に調整された SPI インターフェイスを使用することをお勧めします。

ブルーピル STM32F103

はじめに: STM32 コントローラーは、見た目よりも Atmega328 よりもはるかに複雑です。 また、省エネルギーのため、起動時にはほぼすべてのペリフェラルの電源がオフになっており、クロック周波数は内部ソースからの 8 MHz です。 幸いなことに、STM プログラマはチップを「計算上の」72 MHz まで引き上げるコードを作成しており、私が知っているすべての IDE の作成者はそれを初期化手順に組み込んでいたので、クロックする必要はありません (ただし、 本当に望むならできます）。 ただし、周辺機器の電源をオンにする必要があります。

ドキュメント: Blue Pill には人気の STM32F103C8T6 チップが搭載されており、それに関する役立つドキュメントが XNUMX つあります。

• データシート マイクロコントローラ STM32F103x8 および STM32F103xB 用。
• リファレンスマニュアル STM32F103 ライン全体などに対応。

データシートでは次のことに興味があるかもしれません。

• ピン配置 – チップのピン配置 – ボードを自分たちで作ることにした場合。
• メモリ マップ – 特定のチップのメモリ マップ。 リファレンスマニュアルにはライン全体のマップがあり、私たちのものにないレジスタについても言及されています。
• ピン定義テーブル - ピンの主な機能と代替機能をリストします。 「青い錠剤」については、ピンとその機能のリストを含む、より便利な画像をインターネット上で見つけることができます。 したがって、すぐに Google で Blue Pill のピン配列を検索し、この写真を手元に置いておきます。

注意: インターネットからの画像に誤りがあり、コメントで指摘されました。ありがとうございます。 写真は差し替えられていますが、これは教訓です。情報はデータシートからではなく確認する方が良いです。

データシートを削除し、リファレンス マニュアルを開き、今後はそれのみを使用します。
手順: 標準入出力を処理し、SPI を構成し、必要な周辺機器をオンにします。

入出力

Atmega328 では、I/O は非常に単純に実装されているため、STM32 オプションが豊富にあるため混乱する可能性があります。 ここで必要なのは結論だけですが、これらにも XNUMX つの選択肢があります。

オープンドレン、プッシュプル、オルタナティブプッシュプル、オルタナティブオープンドレン

「プルプッシュ」（押し引き) は Arduino からの通常の出力であり、ピンは HIGH または LOW の値を取ることができます。 しかし、「オープンドレイン」では、 複雑さただし、実際にはここではすべてが単純です。

出力設定 / ポートが出力に割り当てられている場合: / 出力バッファが有効: / – オープン ドレイン モード: 出力レジスタの「0」は N-MOS を有効にし、出力レジスタの「1」はポートを Hi-Z モードのままにします ( P-MOS はアクティブになりません) / – プッシュプル モード: 出力レジスタの「0」は N-MOS をアクティブにし、出力レジスタの「1」は P-MOS をアクティブにします。

オープンドレインとのすべての違い (オープンドレイン) 「プッシュプル」から (押し引き) は、最初のピンでは HIGH 状態を受け入れることができないということです。出力レジスタに XNUMX を書き込むと、高抵抗モードになります (高インピーダンス, ハイゼット）。 ゼロを書き込むと、ピンは両方のモードで論理的にも電気的にも同じように動作します。

通常の出力モードでは、ピンは出力レジスタの内容をブロードキャストするだけです。 「代替」では、対応するペリフェラルによって制御されます (9.1.4 を参照)。

ポート ビットが代替機能ピンとして設定されている場合、ピン レジスタは無効になり、ピンはペリフェラル ピンに接続されます。

各ピンの代替機能については、「 ピンの定義 データシートはダウンロードしたイメージにあります。 ピンに複数の代替機能がある場合はどうすればよいかという質問に対する答えは、データシートの脚注にあります。

複数のペリフェラルが同じピンを使用する場合、代替機能間の競合を避けるために、(適切な RCC レジスタ内の) ペリフェラル クロック イネーブル ビットを使用して切り替えるペリフェラルを一度に XNUMX つだけ使用する必要があります。

最後に、出力モードのピンにもクロック速度があります。 これもエネルギー節約機能の XNUMX つであり、私たちの場合は最大値に設定するだけで、忘れてしまいます。

つまり、SPI を使用しています。これは、XNUMX つのピン (データとクロック信号) が「代替プッシュプル機能」である必要があり、もう XNUMX つのピン (LAT) が「通常のプッシュプル」である必要があることを意味します。 ただし、それらを割り当てる前に、SPI について考えてみましょう。

SPI

もう一つの小さな教育プログラム

SPI または Serial Peripheral Interface (シリアル ペリフェラル インターフェイス) は、MK を他の MK や外部の世界と接続するためのシンプルで非常に効果的なインターフェイスです。 その動作原理は、中国製 LED ドライバーについてはすでに説明しました (リファレンス マニュアルのセクション 25 を参照)。 SPI はマスター (「マスター」) モードとスレーブ (「スレーブ」) モードで動作できます。 SPI には XNUMX つの基本チャネルがありますが、そのすべてが使用できるわけではありません。

• MOSI、マスター出力/スレーブ入力: このピンはマスター モードでデータを送信し、スレーブ モードでデータを受信します。
• MISO、マスター入力/スレーブ出力: 逆に、マスターで受信し、スレーブで送信します。
• SCK、シリアル クロック: マスターでデータ送信の周波数を設定するか、スレーブでクロック信号を受信します。 基本的にビートを打つこと。
• SS、奴隷選択: このチャネルの助けを借りて、奴隷は自分に何かが求められていることを知ります。 STM32 では、これは NSS と呼ばれます。ここで、N = 負、つまりこのチャンネルにアースがある場合、コントローラーはスレーブになります。 オープンドレイン出力モードとうまく組み合わせることができますが、それはまた別の話です。

他のものと同様、STM32 の SPI は機能が豊富であるため、理解するのがやや難しくなります。 たとえば、SPI だけでなく I2S インターフェイスでも動作する可能性があり、ドキュメントではそれらの記述が混在しているため、適時に余分な部分を削除する必要があります。 私たちのタスクは非常に単純です。MOSI と SCK のみを使用してデータを送信するだけです。 セクション 25.3.4 (半二重通信、半二重通信) に進みます。 1 つのクロックと 1 つの単方向データ ワイヤ (1 つのクロック信号と 1 つの単方向データ ストリーム):

このモードでは、アプリケーションは送信専用モードまたは受信専用モードで SPI を使用します。 / 送信専用モードはデュプレックス モードと似ています。データは送信ピン (マスター モードの MOSI またはスレーブ モードの MISO) で送信され、受信ピン (それぞれ MISO または MOSI) は通常の I/O ピンとして使用できます。 。 この場合、アプリケーションは Rx バッファを無視するだけで済みます (読み取られた場合、そこにデータは転送されません)。

わかりました。MISO ピンは空いています。LAT 信号をそれに接続しましょう。 STM32 ではプログラムで制御できる、非常に便利なスレーブ選択を見てみましょう。 セクション 25.3.1 SPI の概要の同じ名前の段落を読みます。

ソフトウェア制御 NSS (SSM = 1) / スレーブ選択情報は、SPI_CR1 レジスタの SSI ビットに含まれます。 外部 NSS ピンは、他のアプリケーションのニーズのために空き状態のままになります。

レジスタに書き込む時が来ました。 SPI2 を使用することにし、データシートのセクション 3.3 メモリ マップでそのベース アドレスを探します。

さて、始めましょう:

#define _SPI2_(mem_offset) (*(volatile uint32_t *)(0x40003800 + (mem_offset)))

「マスター モードでの SPI の設定」というわかりやすいタイトルのセクション 25.3.3 を開きます。

1. SPI_CR2 レジスタのビット BR[0:1] でシリアル クロック周波数を設定します。

レジスタは、同じ名前のリファレンス マニュアルのセクションにまとめられています。 アドレスシフト(アドレスオフセット) CR1 – 0x00 の場合、デフォルトではすべてのビットがクリアされます (リセット値 0x0000):

BR ビットはコントローラのクロック分周器を設定し、SPI が動作する周波数を決定します。 STM32 の周波数は 72 MHz になります。データシートによると、LED ドライバーは最大 25 MHz の周波数で動作するため、2 で割る必要があります (BR[0:001] = XNUMX)。

#define _SPI_CR1 0x00

#define BR_0        0x0008
#define BR_1        0x0010
#define BR_2        0x0020

_SPI2_ (_SPI_CR1) |= BR_0;// pclk/4

2. CPOL ビットと CPHA ビットを設定して、データ転送とシリアル クロック タイミングの関係を定義します (240 ページの図を参照)。

ここでは回路図ではなくデータシートを読んでいるので、704 ページ (SPI の一般的な説明) にある CPOL および CPHA ビットのテキスト説明を詳しく見てみましょう。

クロックの位相と極性
SPI_CR1 レジスタの CPOL ビットと CPHA ビットを使用すると、XNUMX つのタイミング関係をプログラムで選択できます。 CPOL (クロック極性) ビットは、データが送信されていないときのクロック信号の状態を制御します。 このビットはマスター モードとスレーブ モードを制御します。 CPOL がリセットされると、SCK ピンは休止モードで Low になります。 CPOL ビットがセットされている場合、SCK ピンは休止モード中に High になります。
CPHA (クロック位相) ビットがセットされている場合、上位ビット トラップ ストローブは SCK 信号の XNUMX 番目のエッジです (CPOL がクリアの場合は立ち下がり、CPOL がセットされている場合は立ち上がり)。 データはクロック信号の XNUMX 番目の変化によってキャプチャされます。 CPHA ビットがクリアされている場合、上位ビット トラップ ストローブは SCK 信号の立ち上がりエッジです (CPOL がセットされている場合は立ち下がりエッジ、CPOL がクリアされている場合は立ち上がりエッジ)。 データはクロック信号の最初の変化時にキャプチャされます。

この知識を吸収すると、両方のビットがゼロのままでなければならないという結論に達します。 使用されていないときは SCK 信号を Low のままにして、データをパルスの立ち上がりエッジで送信するようにします (図を参照)。 ライジングエッジ DM634 データシートに記載されています)。

ところで、ここで私たちは ST データシートの語彙の特徴に初めて遭遇しました。そこには「ビットをゼロにリセットする」というフレーズが書かれています。 少しリセットするためにとしない 少しクリアするために、例えばアトメガのような。

3. DFF ビットを設定して、データ ブロックが 8 ビット形式であるか 16 ビット形式であるかを決定します。

DM16 のように 634 ビット PWM データの送信に煩わされないように、特に 12 ビット DM633 を使用しました。 DFF を XNUMX に設定するのは理にかなっています。

#define DFF         0x0800

_SPI2_ (_SPI_CR1) |= DFF; // 16-bit mode

4. SPI_CR1 レジスタの LSBFIRST ビットを設定してブロック フォーマットを決定します

LSBFIRST は、その名前が示すように、最下位ビットを最初に送信を構成します。 しかし、DM634 は最上位ビットから始まるデータを受信したいと考えています。 したがって、リセットしたままにします。

5. ハードウェア モードで、NSS ピンからの入力が必要な場合は、バイト転送シーケンス全体で NSS ピンに High 信号を印加します。 NSS ソフトウェア モードでは、SPI_CR1 レジスタの SSM ビットと SSI ビットを設定します。 NSS ピンを出力として使用する場合は、SSOE ビットのみを設定する必要があります。

SSM と SSI をインストールして、NSS ハードウェア モードを忘れます。

#define SSI         0x0100
#define SSM         0x0200

_SPI2_ (_SPI_CR1) |= SSM | SSI; //enable software control of SS, SS high

6. MSTR ビットと SPE ビットをセットする必要があります (NSS 信号が High の場合にのみセットされたままになります)。

実際には、これらのビットを使用して SPI をマスターとして指定し、オンにします。

#define MSTR        0x0004
#define SPE         0x0040

_SPI2_ (_SPI_CR1) |= MSTR; //SPI master
//когда все готово, включаем SPI
_SPI2_ (_SPI_CR1) |= SPE;

SPI が構成されたので、ドライバーにバイトを送信する関数をすぐに作成しましょう。 25.3.3「マスターモードでの SPI の設定」の続きを読む:

データ転送順序
バイトが Tx バッファに書き込まれると、送信が開始されます。
データバイトは次の位置でシフトレジスタにロードされます。 平行 最初のビットの送信中に (内部バスから) モードに移行し、その後、ビットが送信されます。 一連 MOSI ピン モード。CPI_CR1 レジスタの LSBFIRST ビットの設定に応じて、最初または最後のビットが転送されます。 TXEフラグはデータ送信後にセットされます。 Txバッファからシフトレジスタまでまた、CPI_CR1 レジスタの TXEIE ビットがセットされている場合は割り込みも生成します。

STM コントローラの SPI 実装の XNUMX つの機能に注目していただくために、翻訳の中でいくつかの単語を強調しました。 Atmega では TXE フラグ (送信が空です、Tx は空であり、データを受信する準備ができています) は、バイト全体が送信された後にのみ設定されます。 アウト。 ここで、このフラグはバイトが内部シフト レジスタに挿入された後に設定されます。 すべてのビットを同時に (並列に) プッシュしてデータを順次送信するため、バイトが完全に送信される前に TXE がセットされます。 これは重要な理由です。 LED ドライバーの場合、送信後に LAT ピンをプルする必要があります。 すべて データ、つまりTXE フラグだけでは十分ではありません。

これは、別のフラグが必要であることを意味します。 25.3.7 - 「ステータス フラグ」を見てみましょう。

<…>

ビジーフラグ
BSY フラグはハードウェアによってセットおよびクリアされます (書き込みは効果がありません)。 BSY フラグは SPI 通信層の状態を示します。
リセットされます:
転送が完了したとき（転送が連続しているマスターモードを除く）
SPIが無効な場合
マスターモードエラー発生時（MODF=1）
転送が連続していない場合、BSY フラグはデータ転送ごとにクリアされます。

よし、これは便利だ。 Tx バッファーがどこにあるのか調べてみましょう。 これを行うには、「SPI データ レジスタ」を読んでください。

ビット 15:0 DR[15:0] データ レジスタ
受信したデータ、または送信するデータ。
データ レジスタは XNUMX つのバッファに分割されており、XNUMX つは書き込み用 (送信バッファ)、もう XNUMX つは読み取り用 (受信バッファ) です。 データ レジスタに書き込むと Tx バッファに書き込み、データ レジスタから読み取ると Rx バッファに含まれる値が返されます。

さて、ステータス レジスタには TXE フラグと BSY フラグがあります。

私たちは書く：

#define _SPI_DR  0x0C
#define _SPI_SR  0x08

#define BSY         0x0080
#define TXE         0x0002

void dm_shift16(uint16_t value)
{
    _SPI2_(_SPI_DR) = value; //send 2 bytes
    while (!(_SPI2_(_SPI_SR) & TXE)); //wait until they're sent
}

LED ドライバーの出力数に応じて、16 バイトの XNUMX 倍を送信する必要があるため、次のようになります。

void sendLEDdata()
{
    LAT_low();
    uint8_t k = 16;
    do
    {   k--;
        dm_shift16(leds[k]);
    } while (k);

    while (_SPI2_(_SPI_SR) & BSY); // finish transmission

    LAT_pulse();
}

ただし、LAT ピンを引き出す方法がまだわからないので、I/O に戻ります。

ピンの割り当て

STM32F1 では、ピンの状態を担当するレジスタが非常に特殊です。 Atmega よりも多くのチップがあることは明らかですが、他の STM チップとも異なります。 セクション 9.1 GPIO の概要:

各汎用 I/O ポート (GPIO) 32 つの 32 ビット コンフィギュレーション レジスタ (GPIOx_CRL および GPIOx_CRH)、32 つの 16 ビット データ レジスタ (GPIOx_IDR および GPIOx_ODR)、32 ビット セット/リセット レジスタ (GPIOx_BSRR)、XNUMX ビット リセット レジスタ (GPIOx_BRR) および XNUMX ビット レジスタを備えています。ビット ブロッキング レジスタ (GPIOx_LCKR)。

最初の 16 つのレジスタは特殊であり、XNUMX 個のポート ピンが「兄弟ごとに XNUMX ビット」形式でレジスタ全体に分散されているため、非常に不便です。 それらの。 ピン XNUMX ～ XNUMX は CRL にあり、残りは CRH にあります。 同時に、残りのレジスタにはポートのすべてのピンのビットが正常に含まれます。多くの場合、半分は「予約」のままです。

簡単にするために、リストの最後から始めましょう。

ブロッキングレジスタは必要ありません。

セット レジスタとリセット レジスタは、部分的に相互に重複しているという点で非常に興味深いものです。BSRR でのみすべてを書き込むことができます。上位 16 ビットはピンを 1 にリセットし、下位 16 ビットは XNUMX に設定されます。あるいは、次のこともできます。 BRR を使用します。下位 XNUMX ビットはピンをリセットするだけです。 私は XNUMX 番目のオプションが好きです。 これらのレジスタはピンへのアトミック アクセスを提供するため重要です。

アトミックセットまたはリセット
GPIOx_ODR をビット レベルでプログラムするときに割り込みを無効にする必要はありません。2 回のアトミック書き込み操作 APB1 で XNUMX つ以上のビットを変更できます。 これは、変更する必要があるビットのセット/リセット レジスタ (GPIOx_BSRR、またはリセットのみの場合は GPIOx_BRR) に「XNUMX」を書き込むことによって実現されます。 他のビットは変更されません。

データ レジスタには非常にわかりやすい名前が付けられています - IDR = 入力 方向レジスタ、入力レジスタ。 ODR = 出力 方向レジスタ、出力レジスタ。 現在のプロジェクトではそれらは必要ありません。

そして最後に制御レジスタです。 13 番目の SPI ピン、つまり PB14、PB15、および PBXNUMX に興味があるため、すぐに CRH を調べます。

そして、20 から 31 までのビットで何かを書き込む必要があることがわかります。

ピンに何を求めるかは上ですでに理解していますので、ここではスクリーンショットは使わずに説明します。MODE は方向 (両方のビットが 0 に設定されている場合は入力) とピンの速度 (50MHz が必要です。つまり、両方のピンが「1」に設定され、CNF はモードを通常の「プッシュプル」 – 00、「代替」 – 10 に設定します。 デフォルトでは、上で示したように、すべてのピンには下から 0 番目のビット (CNFXNUMX) があります。モードに設定します フローティング入力.

このチップで何か他のことを行う予定なので、簡単にするために、下位と上位の両方の制御レジスタに対して可能なすべての MODE 値と CNF 値を定義しました。

まあ、このようなもの

#define CNF0_0 0x00000004
#define CNF0_1 0x00000008
#define CNF1_0 0x00000040
#define CNF1_1 0x00000080
#define CNF2_0 0x00000400
#define CNF2_1 0x00000800
#define CNF3_0 0x00004000
#define CNF3_1 0x00008000
#define CNF4_0 0x00040000
#define CNF4_1 0x00080000
#define CNF5_0 0x00400000
#define CNF5_1 0x00800000
#define CNF6_0 0x04000000
#define CNF6_1 0x08000000
#define CNF7_0 0x40000000
#define CNF7_1 0x80000000
#define CNF8_0 0x00000004
#define CNF8_1 0x00000008
#define CNF9_0 0x00000040
#define CNF9_1 0x00000080
#define CNF10_0 0x00000400
#define CNF10_1 0x00000800
#define CNF11_0 0x00004000
#define CNF11_1 0x00008000
#define CNF12_0 0x00040000
#define CNF12_1 0x00080000
#define CNF13_0 0x00400000
#define CNF13_1 0x00800000
#define CNF14_0 0x04000000
#define CNF14_1 0x08000000
#define CNF15_0 0x40000000
#define CNF15_1 0x80000000

#define MODE0_0 0x00000001
#define MODE0_1 0x00000002
#define MODE1_0 0x00000010
#define MODE1_1 0x00000020
#define MODE2_0 0x00000100
#define MODE2_1 0x00000200
#define MODE3_0 0x00001000
#define MODE3_1 0x00002000
#define MODE4_0 0x00010000
#define MODE4_1 0x00020000
#define MODE5_0 0x00100000
#define MODE5_1 0x00200000
#define MODE6_0 0x01000000
#define MODE6_1 0x02000000
#define MODE7_0 0x10000000
#define MODE7_1 0x20000000
#define MODE8_0 0x00000001
#define MODE8_1 0x00000002
#define MODE9_0 0x00000010
#define MODE9_1 0x00000020
#define MODE10_0 0x00000100
#define MODE10_1 0x00000200
#define MODE11_0 0x00001000
#define MODE11_1 0x00002000
#define MODE12_0 0x00010000
#define MODE12_1 0x00020000
#define MODE13_0 0x00100000
#define MODE13_1 0x00200000
#define MODE14_0 0x01000000
#define MODE14_1 0x02000000
#define MODE15_0 0x10000000
#define MODE15_1 0x20000000

私たちのピンはポート B (ベース アドレス – 0x40010C00) にあり、コードは次のとおりです。

#define _PORTB_(mem_offset) (*(volatile uint32_t *)(0x40010C00 + (mem_offset)))

#define _BRR  0x14
#define _BSRR 0x10
#define _CRL  0x00
#define _CRH  0x04

//используем стандартный SPI2: MOSI на B15, CLK на B13
//LAT пусть будет на неиспользуемом MISO – B14

//очищаем дефолтный бит, он нам точно не нужен
_PORTB_ (_CRH) &= ~(CNF15_0 | CNF14_0 | CNF13_0 | CNF12_0);

//альтернативные функции для MOSI и SCK
_PORTB_ (_CRH) |= CNF15_1 | CNF13_1;

//50 МГц, MODE = 11
_PORTB_ (_CRH) |= MODE15_1 | MODE15_0 | MODE14_1 | MODE14_0 | MODE13_1 | MODE13_0;

それに応じて、BRR および BSRR レジスタによって切り替えられる LAT の定義を書くことができます。

/*** LAT pulse – high, then low */
#define LAT_pulse() _PORTB_(_BSRR) = (1<<14); _PORTB_(_BRR) = (1<<14)

#define LAT_low() _PORTB_(_BRR) = (1<<14)

(惰性でLAT_low、いつもそうなのでそのままにしておきます)

今ではすべてがうまくいきましたが、うまくいきません。 これは STM32 であるため、電力が節約されます。つまり、必要な周辺機器のクロックを有効にする必要があります。

クロックをオンにする

時計はクロックとも呼ばれ、計時を担当します。 そして、すでに RCC という略語に気づくことができました。 ドキュメントでそれを探します。これはリセットとクロック制御です。

上で述べたように、幸いなことに、クロックに関するトピックの最も難しい部分は STM の人々によって私たちのために行われ、私たちは彼らに非常に感謝しています (もう一度リンクを貼っておきます) ディ・ハルトのウェブサイト、それがどれほど混乱しているかを明確にするために）。 必要なのは、ペリフェラル クロックを有効にするレジスタ (ペリフェラル クロック イネーブル レジスタ) だけです。 まず、RCC のベース アドレスを見つけてみましょう。これは「メモリ マップ」の先頭にあります。

#define _RCC_(mem_offset) (*(volatile uint32_t *)(0x40021000 + (mem_offset)))

次に、プレート内で何かを見つけようとするリンクをクリックするか、より良い方法として、「」セクションの有効化レジスタの説明を参照してください。 レジスタを有効にする。 RCC_APB1ENR と RCC_APB2ENR は次の場所にあります。

したがって、これらには、SPI2、IOPB (I/O ポート B)、および代替機能 (AFIO) のクロッキングを含むビットが含まれています。

#define _APB2ENR 0x18
#define _APB1ENR 0x1C

#define IOPBEN 0x0008
#define SPI2EN 0x4000
#define AFIOEN 0x0001

//включаем тактирование порта B и альт. функций
_RCC_(_APB2ENR) |= IOPBEN | AFIOEN;

//включаем  тактирование SPI2
_RCC_(_APB1ENR) |= SPI2EN;

最終的なコードが見つかります ここで.

テストする機会があり、テストしたい場合は、DM634 を次のように接続します: DAI を PB15 に、DCK を PB13 に、LAT を PB14 に接続します。 ドライバーに5ボルトから電力を供給します。アースを接続することを忘れないでください。

STM8 PWM

STM8 の PWM

この記事を計画していたとき、例として、ブーツのない靴屋にならないように、データシートだけを使用して、なじみのないチップのいくつかの機能を習得してみることにしました。 STM8 はこの役割に最適でした。第一に、私は STM8S103 を搭載した中国製ボードをいくつか持っていました。第二に、STMXNUMX はあまり人気がありません。そのため、インターネットで解決策を読んで見つけたいという誘惑は、まさにこれらの解決策が欠如していることにかかっています。

チップにはまた、 データシート и リファレンスマニュアル RM0016、最初のものにはピン配置とレジスタアドレスがあり、8番目にはその他すべてがあります。 STMXNUMX はひどい IDE の C でプログラムされています STビジュアル開発.

クロッキングとI/O

デフォルトでは、STM8 は 2 MHz の周波数で動作します。これは直ちに修正する必要があります。

HSI (高速内部) クロック
HSI クロック信号は、プログラム可能な分周器 (16 ～ 1) を備えた内部 8 MHz RC 発振器から得られます。 これはクロック分周器レジスタ (CLK_CKDIVR) で設定されます。
注: 開始時に、分周器が 8 の HSI RC 発振器がクロック信号の先頭ソースとして選択されます。

データシート内のレジスタ アドレスと refman 内の説明を見つけて、レジスタをクリアする必要があることがわかります。

#define CLK_CKDIVR *(volatile uint8_t *)0x0050C6

CLK_CKDIVR &= ~(0x18);

PWM を実行して LED を接続するので、ピン配置を見てみましょう。

チップは小さく、多くの機能が同じピン上で中断されます。 角括弧内は「代替機能」であり、「オプションバイト」により切り替えられます（オプションバイト） – アトメガヒューズのようなもの。 プログラムで値を変更できますが、その必要はありません。 新しい機能は再起動後にのみ有効になります。 これらのバイトを変更できる ST Visual Programmer (Visual Develop とともにダウンロード) を使用する方が簡単です。 ピン配置は、最初のタイマーの CH1 ピンと CH2 ピンが角かっこで囲まれていることを示しています。 STVP の AFR1 ビットと AFR0 ビットを設定する必要があり、1 番目のビットも 4 番目のタイマの CH5 出力を PDXNUMX から PCXNUMX に転送します。

したがって、6 つのピンで LED が制御されます。PC6、PC7、PC3 が最初のタイマー、PC5、PD3、PA3 が XNUMX 番目のタイマーです。

STM8 での I/O ピン自体の設定は、STM32 よりも簡単で論理的です。

• Atmega DDR データ方向レジスタでおなじみ (データ方向レジスタ): 1 = 出力。
• 最初の制御レジスタ CR1 は、出力時にプッシュプル モード (1) またはオープン ドレイン (0) を設定します。 LED をカソードでチップに接続するので、ここではゼロのままにします。
• 2 番目の制御レジスタ CR1 は、出力時にクロック速度を設定します: 10 = XNUMX MHz

#define PA_DDR     *(volatile uint8_t *)0x005002
#define PA_CR2     *(volatile uint8_t *)0x005004
#define PD_DDR     *(volatile uint8_t *)0x005011
#define PD_CR2     *(volatile uint8_t *)0x005013
#define PC_DDR     *(volatile uint8_t *)0x00500C
#define PC_CR2     *(volatile uint8_t *)0x00500E

PA_DDR = (1<<3); //output
PA_CR2 |= (1<<3); //fast
PD_DDR = (1<<3); //output
PD_CR2 |= (1<<3); //fast
PC_DDR = ((1<<3) | (1<<5) | (1<<6) | (1<<7)); //output
PC_CR2 |= ((1<<3) | (1<<5) | (1<<6) | (1<<7)); //fast

PWM設定

まず、用語を定義しましょう。

• PWM周波数 – タイマーが作動する頻度。
• オートリロード、AR – タイマーがカウントする自動ロード可能な値 (パルス周期)。
• アップデートイベント、UEV – タイマーが AR までカウントしたときに発生するイベント。
• PWM デューティ サイクル – PWM デューティ サイクル。「デューティ ファクタ」とも呼ばれます。
• 値のキャプチャ/比較 – タイマーがカウントしたキャプチャ/比較の値 何かをするだろう (PWMの場合、出力信号を反転します);
• プリロード値 – プリロードされた値。 比較値 タイマーが作動している間は変更できません。そうしないと、PWM サイクルが中断されます。 したがって、新しく送信された値はバッファに置かれ、タイマーがカウントダウンの終わりに達してリセットされると取り出されます。
• エッジ揃え и 中央揃えモード – Atmel と同じ、境界線と中央に沿った配置 高速PWM и 位相補正PWM.
• OCiREF、出力比較基準信号 – リファレンス出力信号。実際には、PWM モードで対応するピンに表示される信号。

ピン配置からすでに明らかなように、16 つ目と 17.5.7 つ目の XNUMX つのタイマーには PWM 機能があります。 どちらも XNUMX ビットで、前者には多くの追加機能があります (特に、カウントアップとカウントダウンの両方が可能)。 両方が同等に機能する必要があるため、存在しないものを誤って使用しないように、明らかに性能の悪い XNUMX 番目のものから始めることにしました。 問題は、リファレンス マニュアルのすべてのタイマーの PWM 機能の説明が最初のタイマー (XNUMX PWM モード) に関する章にあるため、ドキュメント全体を常に行ったり来たりしなければならないことです。

STM8 の PWM には、Atmega の PWM に比べて重要な利点があります。

境界調整された PWM
アカウント構成は下から上へ
TIM_CR1 レジスタの DIR ビットがクリアされると、ボトムアップ カウントがアクティブになります。
例
この例では、最初の PWM モードを使用します。 PWM 基準信号 OCiREF は、TIM1_CNT < TIM1_CCRi である限り High に保持されます。 それ以外の場合は、低いレベルが必要になります。 TIM1_CCRi レジスタの比較値がオートロード値 (TIM1_ARR レジスタ) より大きい場合、OCiREF 信号は 1 に保持されます。 比較値が 0 の場合、OCiREF は XNUMX に保持されます。...

STM8タイマー中 アップデートイベント 最初にチェックします 比較値、そしてそのときのみ基準信号を生成します。 Atmega のタイマーは最初に失敗してから比較し、その結果、 compare value == 0 出力は針であり、何らかの方法で処理する必要があります (たとえば、プログラムでロジックを反転するなど)。

それで私たちがやりたいのは 8 ビット PWM (AR == 255)、下から上に数えて、境界線に沿って配置します。 電球はカソードによってチップに接続されているため、PWM は 0 (LED オン) を出力する必要があります。 比較値 そしてその後1。

いくつかについてはすでに読みました PWMモードしたがって、リファレンス マニュアルでこのフレーズ (18.6.8 - TIMx_CCMR1) を検索して、XNUMX 番目のタイマーに必要なレジスタを見つけます。

110: 最初の PWM モード – 下から上にカウントすると、TIMx_CNT < TIMx_CCR1 の間、最初のチャネルがアクティブになります。 それ以外の場合、最初のチャネルは非アクティブになります。 [文書のさらに先には、タイマー 1 からの誤ったコピーアンドペーストがあります] 111: 1 番目の PWM モード - 下から上にカウントすると、TIMx_CNT < TIMx_CCRXNUMX の間、最初のチャネルは非アクティブになります。 それ以外の場合は、最初のチャネルがアクティブになります。

LED はカソードによって MK に接続されているため、XNUMX 番目のモードが適しています (最初のモードも同様ですが、それはまだわかりません)。

ビット 3 OC1PE: ピン 1 のプリロードを有効にする
0: TIMx_CCR1 のプリロード レジスタは無効になります。 TIMx_CCR1 には、いつでも書き込むことができます。 新しい値はすぐに機能します。
1: TIMx_CCR1 のプリロード レジスタが有効になります。 読み取り/書き込み操作はプリロード レジスタにアクセスします。 プリロード値 TIMx_CCR1 は、各更新イベント中にシャドウ レジスタにロードされます。
*注意: PWM モードが正しく動作するには、プリロード レジスタを有効にする必要があります。 これはシングル信号モードでは必要ありません (OPM ビットが TIMx_CR1 レジスタで設定されます)。

さて、XNUMX 番目のタイマーの XNUMX つのチャンネルに必要なものをすべてオンにしましょう。

#define TIM2_CCMR1 *(volatile uint8_t *)0x005307
#define TIM2_CCMR2 *(volatile uint8_t *)0x005308
#define TIM2_CCMR3 *(volatile uint8_t *)0x005309

#define PWM_MODE2   0x70 //PWM mode 2, 0b01110000
#define OCxPE       0x08 //preload enable

TIM2_CCMR1 = (PWM_MODE2 | OCxPE);
TIM2_CCMR2 = (PWM_MODE2 | OCxPE);
TIM2_CCMR3 = (PWM_MODE2 | OCxPE);

AR は XNUMX つの XNUMX ビット レジスタで構成されており、すべてが単純です。

#define TIM2_ARRH  *(volatile uint8_t *)0x00530F
#define TIM2_ARRL  *(volatile uint8_t *)0x005310

TIM2_ARRH = 0;
TIM2_ARRL = 255;

256 番目のタイマーは下から上にのみカウントでき、境界線に沿って配置されており、何も変更する必要はありません。 たとえば、分周器を 2 に設定しましょう。XNUMX 番目のタイマーの場合、分周器は TIMXNUMX_PSCR レジスタに設定され、XNUMX の累乗になります。

#define TIM2_PSCR  *(volatile uint8_t *)0x00530E

TIM2_PSCR = 8;

残っているのは、結論と XNUMX 番目のタイマー自体をオンにすることだけです。 最初の問題はレジスタによって解決されます キャプチャ/比較 有効にします: 1、XNUMX つのチャネルが非対称に散在しています。 ここで、信号の極性を変更できることもわかります。 原理的には、PWM モード XNUMX を使用することが可能でした。次のように書きます。

#define TIM2_CCER1 *(volatile uint8_t *)0x00530A
#define TIM2_CCER2 *(volatile uint8_t *)0x00530B

#define CC1E  (1<<0) // CCER1
#define CC2E  (1<<4) // CCER1
#define CC3E  (1<<0) // CCER2

TIM2_CCER1 = (CC1E | CC2E);
TIM2_CCER2 = CC3E;

最後に、TIMx_CR1 レジスタでタイマーを開始します。

#define TIM2_CR1   *(volatile uint8_t *)0x005300

TIM2_CR1 |= 1;

実際の値を比較のためにタイマーに転送する、AnalogWrite() の単純な類似物を作成しましょう。 レジスタには予想通りの名前が付けられています レジスタのキャプチャ/比較、各チャネルに 8 つあります。TIM2_CCRxL の下位 2 ビットと TIM8_CCRxH の上位 XNUMX ビットです。 XNUMX ビット PWM を作成したので、最下位ビットのみを書き込むだけで十分です。

#define TIM2_CCR1L *(volatile uint8_t *)0x005312
#define TIM2_CCR2L *(volatile uint8_t *)0x005314
#define TIM2_CCR3L *(volatile uint8_t *)0x005316

void setRGBled(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b)
{
    TIM2_CCR1L = r;
    TIM2_CCR2L = g;
    TIM2_CCR3L = b;
}

注意深い読者は、PWM にわずかに欠陥があり、100% のフィルを生成できないことに気づくでしょう (最大値 255 では、信号は XNUMX タイマー サイクルの間反転します)。 LED の場合、これは問題ではありません。注意深い読者であれば、それを修正する方法をすでに推測できるでしょう。

XNUMX 番目のタイマーの PWM が機能するので、最初のタイマーに進みましょう。

最初のタイマーには同じレジスタ内にまったく同じビットがあります (16 番目のタイマーで「予約」されたままになっているビットが、あらゆる種類の高度な処理のために最初のタイマーで積極的に使用されているだけです)。 したがって、データシートで同じレジスタのアドレスを見つけてコードをコピーするだけで十分です。 さて、分周器の値を変更します。なぜなら... 最初のタイマーは XNUMX のべき乗ではなく、XNUMX つのレジスタ内の正確な XNUMX ビット値を受け取りたいと考えています。 プリスケーラ高 и ロー。 すべてを実行しましたが...最初のタイマーは機能しません。 どうしたの？

この問題は、タイマー 1 の制御レジスタに関するセクション全体を調べて、XNUMX 番目のタイマーにない制御レジスタを探すことによってのみ解決できます。 あるだろう 17.7.30 ブレークレジスタ(TIM1_BKR)、ここには次のビットがあります。

メイン出力を有効にする

#define TIM1_BKR   *(volatile uint8_t *)0x00526D

TIM1_BKR = (1<<7);

コードはこれですべて完了です 同書.

STM8 マルチプレックス

STM8 での多重化

XNUMX 番目のミニプロジェクトは、XNUMX つの RGB LED を PWM モードで XNUMX 番目のタイマーに接続し、異なる色を表示することです。 これは LED 多重化の概念に基づいています。つまり、LED を非常に素早くオン/オフすると、LED が常にオンになっているように見えます (ビジョンの持続、視覚知覚の慣性）。 かつてやったことがある Arduinoではこんな感じ.

作業アルゴリズムは次のようになります。

• 最初の RGB LED のアノードを接続します。
• 点灯して、必要な信号を陰極に送信します。
• PWM サイクルが終了するまで待機しました。
• XNUMX 番目の RGB LED のアノードを接続します。
• 点灯しました...

まあ、など。 もちろん、美しく動作させるためには、アノードが接続され、同時に LED が「点灯」する必要があります。 まあ、あるいはほとんどです。 いずれの場合も、XNUMX 番目のタイマーの XNUMX つのチャネルに値を出力し、UEV に達したときに値を変更し、同時に現在アクティブな RGB LED を変更するコードを記述する必要があります。

LED の切り替えは自動的に行われるため、割り込みハンドラーがデータを受け取る「ビデオ メモリ」を作成する必要があります。 これは単純な配列です。

uint8_t colors[8][3];

特定の LED の色を変更するには、この配列に必要な値を書き込むだけで十分です。 そして、変数はアクティブな LED の数を担当します。

uint8_t cnt;

デマルチプレクサ

適切な多重化を行うには、奇妙なことに、CD74HC238 デマルチプレクサが必要です。 デマルチプレクサ - ハードウェアにオペレータを実装するチップ <<。 0 つの入力ピン (ビット 1、2、XNUMX) を介して XNUMX ビットの数値 X を入力すると、それに応答して出力番号 (1<<X）。 チップの残りの入力は、設計全体をスケールするために使用されます。 このチップは、占有されるマイクロコントローラーのピンの数を減らすためだけでなく、安全のためにも必要です。誤って可能な限り多くの LED を点灯させたり、MK を焼いたりしないようにするためです。 チップの価格は XNUMX ペニーで、常に家庭の薬箱に保管する必要があります。

当社の CD74HC238 は、目的の LED のアノードに電圧を供給します。 本格的なマルチプレックスでは、P-MOSFET を通じて列に電圧を供給しますが、このデモでは直接可能です。 によれば、それは20 mAを消費します 絶対最大定格 データシートに記載されています。 から データシート CD74HC238 ピン配置とこのチートシートが必要です。

H = 高電圧レベル、L = 低電圧レベル、X – ドントケア

E2 と E1 をグランドに接続し、E3、A0、A1、A3 を STM5 のピン PD3、PC4、PC5、PC8 に接続します。 上の表にはローレベルとハイレベルの両方が含まれているため、これらのピンをプッシュプルピンとして構成します。

PWM

XNUMX 番目のタイマーの PWM は前のストーリーと同じ方法で設定されますが、次の XNUMX つの違いがあります。

まず、割り込みを有効にする必要があります。 アップデートイベント (UEV) アクティブ LED を切り替える関数を呼び出します。 これはビットを変更することで行われます 更新割り込みイネーブル わかりやすい名前の登録簿に

割り込みイネーブルレジスタ

#define TIM2_IER   *(volatile uint8_t *)0x005303

//enable interrupt
TIM2_IER = 1;

XNUMX 番目の違いは、次のような多重化の現象に関連しています。 ゴースト – ダイオードの寄生グロー。 私たちの場合、UEV で割り込みを引き起こしたタイマーが動作し続け、タイマーがピンに何かを書き込み始める前に割り込みハンドラーが LED を切り替える時間がないという事実が原因で発生する可能性があります。 これに対処するには、ロジックを反転し (0 = 最大輝度、255 = 何も点灯しない)、極端なデューティ サイクル値を避ける必要があります。 それらの。 UEV の後、LED が XNUMX つの PWM サイクルの間完全に消灯することを確認します。

極性の変更:

//set polarity 
    TIM2_CCER1 |= (CC1P | CC2P);
    TIM2_CCER2 |= CC3P;

r、g、b を 255 に設定することは避け、使用するときは必ず反転してください。

割り込み

割り込みの本質は、特定の状況下でチップがメイン プログラムの実行を停止し、何らかの外部関数を呼び出すことです。 割り込みは、タイマーなどの外部または内部の影響によって発生します。

ST Visual Develop で最初にプロジェクトを作成したとき、さらに main.c 謎のファイルが入ったウィンドウを受け取りました stm8_interrupt_vector.c、プロジェクトに自動的に含まれます。 このファイルでは、各割り込みに関数が割り当てられています。 NonHandledInterrupt。 関数を目的の割り込みにバインドする必要があります。

データシートには割り込みベクトルの表があり、必要な割り込みベクトルがここにあります。

13 TIM2 更新/オーバーフロー
14 TIM2 キャプチャ/比較

UEV で LED を変更する必要があるため、割り込み #13 が必要です。

したがって、まずファイル内で stm8_interrupt_vector.c 割り込み番号 13 (IRQ13) を担当する関数のデフォルト名を独自の名前に変更します。

{0x82, TIM2_Overflow}, /* irq13 */

次に、ファイルを作成する必要があります main.h 次の内容で:

#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H

@far @interrupt void TIM2_Overflow (void);
#endif

そして最後に、この関数を main.c:

@far @interrupt void TIM2_Overflow (void)
{
    PD_ODR &= ~(1<<5); // вырубаем демультиплексор
    PC_ODR = (cnt<<3); // записываем в демультиплексор новое значение
    PD_ODR |= (1<<5); // включаем демультиплексор

    TIM2_SR1 = 0; // сбрасываем флаг Update Interrupt Pending

    cnt++; 
    cnt &= 7; // двигаем счетчик LED

    TIM2_CCR1L = ~colors[cnt][0]; // передаем в буфер инвертированные значения
    TIM2_CCR2L = ~colors[cnt][1]; // для следующего цикла ШИМ
    TIM2_CCR3L = ~colors[cnt][2]; // 

    return;
}

あとは割り込みを有効にするだけです。 これはアセンブラコマンドを使用して行われます rim - で探す必要があります プログラミングマニュアル:

//enable interrupts
_asm("rim");

別のアセンブラ コマンドは次のとおりです。 sim – 割り込みをオフにします。 新しい値が「ビデオ メモリ」に書き込まれている間は、間違った瞬間に発生した割り込みによってアレイが損なわれないように、これらをオフにする必要があります。

すべてのコード - GitHub 上で.

少なくとも誰かがこの記事が役に立つと思ってくれれば、私が書いたのは無駄ではなかったということになります。 コメントやご指摘をお待ちしております。すべてにお答えするよう努めます。

出所： habr.com