【正文】 CCR 的初值不能大于自動重裝載寄存器 TIMx_ARR 的初值，因為 TIMx_CCR 確定脈沖信號的占空比而TIMx_ARR 確定其周期。以向上計數(shù)模式為例，計數(shù)器寄存器 TIMx_CNT 從初值 0開始計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器寄存器的值等于輸出比較寄存器的值時，PWM 信號被翻轉(zhuǎn)；計數(shù)器繼續(xù)累加計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器寄存器的值等于自動重裝載寄存器的值時，計數(shù)器寄存器回到初值從 0 重新計數(shù)，同時產(chǎn)生一個計數(shù)器溢出中斷并翻轉(zhuǎn)輸出的 PWM 信號，這樣 PWM 信號便發(fā)送了一個周期。所以 PWM 脈沖信號的頻率即為f=72MHz/TIM_PSC/TIMx_ARR，而其占空比即為 TIMx_CCR/TIMx_ARR。 PWM 脈沖信號的生成STM32 采用集成于上位機的 RealView MDK(Microcontroller Development Kit)開發(fā)環(huán)境進行程序開發(fā)。MDK 是 ARM 公司目前最新推出的針對各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具，包括 uVision3 集成開發(fā)環(huán)境與 RealView 編譯器，支持 ARM9 和最新的 CortexM3 核處理器，配備 ULINK2 仿真器+ Flash 編程模塊輕松實現(xiàn) Flash 燒寫，具備強大的 Simulation 設(shè)備模擬和性能分析等功能，在無硬件平臺上也能進行代碼開發(fā)。RealView MDK 開發(fā)工具可以自動生成完善的啟動代碼，并提供圖形化的窗口，同時可以反映出一些在實際電路測試中示波器難得捕捉到的毛刺和干擾等，非常便于程序開發(fā)時的跟蹤調(diào)試[48][49]。基于以上對 STM32 芯片的系統(tǒng)初始化設(shè)置和定時器各端口和寄存器的配置可以確定 PWM 信號的輸出參數(shù)，程序編譯及調(diào)試界面如圖 55 所示。圖 55 PWM 脈沖調(diào)試程序界面通過 JTAG 接口將程序燒寫到 STM32 的 RAM 或 FLASH 中，芯片一上電就可以運行燒寫的程序，用示波器測試相應(yīng)的端口產(chǎn)生的不同周期和占空比的 PWM 波形如圖 56(a)~(c)所示。(a) 周期 1ms 占空比 50%的 PWM(b) 周期 1ms 占空比 30%的 PWM(c) 周期 500us 占空比 50%的 PWM圖 56 不同周期和占空比的 PWM 脈沖信號 A/D 模塊設(shè)置A/D 模塊主要實現(xiàn)溫度檢測功能或電流、電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換[50][51]。STM32F10x 系列芯片有兩路 ADC 轉(zhuǎn)換端口，12 位的 ADC 是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它有 18 個通道，可測量 16 個外部和 2 個內(nèi)部信號源，各通道的 A/D 轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。另外 ADC 的結(jié)果可以以左對齊或右對齊的方式儲存在16 位的數(shù)據(jù)寄存器中。A/D 模塊的設(shè)置主要包括 ADC 開關(guān)設(shè)置、時鐘設(shè)置、通道設(shè)置及轉(zhuǎn)換模式設(shè)置四個方面。通過設(shè)置 ADC_CR1 寄存器的 ADON 位可給 ADC 上電，當(dāng)?shù)谝淮卧O(shè)置ADON 位時，它將 ADC 從斷電狀態(tài)下喚醒；由時鐘控制器提供的 ADC_CLK 時鐘與橋 APB2 的時鐘同步，而 RCC 控制器為 ADC 時鐘提供了一個專用的可編程預(yù)分頻器；ADC 有 16 個多路通道，可以把轉(zhuǎn)換分成兩組：規(guī)則的和注入的。規(guī)則組最多由16 個轉(zhuǎn)換通道組成，規(guī)則通道和它們的轉(zhuǎn)換順序等參數(shù)在 ADC_SQRx 寄存器中選擇，而注入組最多由 4 個轉(zhuǎn)換通道組成，注入通道和它們的轉(zhuǎn)換順序等參數(shù)在ADC_JSQR 寄存器中選擇；ADC 一般設(shè)置為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)前面的 ADC 轉(zhuǎn)換一結(jié)束馬上就啟動另一次轉(zhuǎn)換。此模式可通過外部觸發(fā)啟動或通過設(shè)置 ADC_CR2 寄存器上的 ADON 位啟動，此時 CONT 位是 1。ADC 在開始精確轉(zhuǎn)換前需要一個穩(wěn)定時間，開始 ADC 轉(zhuǎn)換和 14 個時鐘周期之后，EOC 標(biāo)志被設(shè)置，16 位 ADC 數(shù)據(jù)寄存器存儲轉(zhuǎn)換的結(jié)果。其時序圖如圖 57所示。圖 57 ADC 轉(zhuǎn)換時序圖 通訊模塊設(shè)置在計算機系統(tǒng)中，CPU 和外部通訊有兩種通訊方式：并行通訊和串行通訊，而按照串行數(shù)據(jù)的時鐘控制方式，串行通訊又可分為異步通訊和同步通訊兩種方式。異步通訊是指數(shù)據(jù)傳送以字符為單位，字符與字符鍵的傳送是完全異步的，但位與位之間的傳送又是基本同步的；而同步通訊指的是數(shù)據(jù)傳輸是以數(shù)據(jù)塊（信息幀）為單位，字符與字符之間、字符內(nèi)部的位與位之間都是同步傳送。同步通訊的傳輸方式在傳送數(shù)據(jù)的速度上比異步通訊快，但同步通訊要求接受時鐘與發(fā)送時鐘嚴(yán)格同步，通常需要同步時鐘的控制[52][53]。在通訊模塊中本控制系統(tǒng)主要包括了 DMA（Direct MemoryAccess）高速數(shù)據(jù)傳輸模塊、USART 數(shù)據(jù)傳輸模塊和 CAN 總線數(shù)據(jù)傳輸模塊。 DMA 傳輸設(shè)置直接存儲器存?。―MA）用來提供在外設(shè)和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，它是一種不經(jīng)過 CPU 而直接從內(nèi)存存取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換模式。在 DMA 模式下，CPU 只須向 DMA 控制器下達(dá)指令，讓 DMA 控制器來處理數(shù)據(jù)的傳送，數(shù)據(jù)傳送完畢再把信息反饋給 CPU，這樣就在很大程度上減輕了 CPU 的資源占有率，可以大大節(jié)省系統(tǒng)資源[54]。在 STM32 中有兩個 DMA 控制器共 12 個通道，其中 DMA1 控制器有 7 個通道，ADC1 模塊、USART1~USART3 通訊模塊、定時器 TIM1~TIM4 等外設(shè)的 DMA 請求都由 DMA1 控制器控制。每個外設(shè)又有自己的 DMA 通道，比如 ADC1 由 DMA1 的通道1控制，定時器TIM3的TIM3_CH3口由DMA1的通道2控制。各個外設(shè)的DMA請求的優(yōu)先權(quán)由仲裁器來協(xié)調(diào)。DMA2 控制器有 5 個通道，控制 ADC3 模塊、DAC通道和定時器 TIM5~TIM8 等外設(shè)的 DMA 請求，其優(yōu)先權(quán)也由仲裁器來協(xié)調(diào)。DMA 通道進行數(shù)據(jù)傳輸分為以下幾個操作：一、配置通訊端口的時鐘等硬件參數(shù)。二、配置 DMA 通道并進行初始化，選擇外設(shè)相應(yīng)的通道口。三、從外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器或者從 DMA_CMARx 寄存器指定地址的存儲器單元執(zhí)行加載操作，存數(shù)據(jù)到外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器或者存數(shù)據(jù)到 DMA_CMARx 寄存器指定地址的存儲器單元。四、數(shù)據(jù)傳輸完成后系統(tǒng)自動調(diào)用傳輸完成中斷，把相關(guān)標(biāo)志位置 1。五、判定是否有新數(shù)據(jù)需要傳輸，如果有則繼續(xù)調(diào)用 DMA 傳輸函數(shù)，否則退出 DMA 數(shù)據(jù)傳輸操作。DMA數(shù)據(jù)傳輸流程如圖 58 所示。圖 58 DMA 數(shù)據(jù)傳輸流程本文以 GPIO 輸入寄存器與 RAM 中的緩沖區(qū)進行 DMA 數(shù)據(jù)傳輸為例，說明DMA 的配置方法。DMA 數(shù)據(jù)源是 GPIO 輸入寄存器，目標(biāo)地址是 RAM 中的緩沖區(qū)，定時器 TIM3 作為 DMA 請求/觸發(fā)源。配置方法如圖 59 所示。圖 59 DMA 配置方法實例 USART 接口設(shè)置通用同步異步串行收發(fā)器（USART）是一個全雙工通用同步/異步串行收發(fā)模塊，該接口是一個高度靈活的串行通信設(shè)備，實現(xiàn)雙向通信至少需要兩個腳：接收數(shù)據(jù)輸入（RX）和發(fā)送數(shù)據(jù)輸出（TX）。在 STM32 中的 USART 利用分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器提供范圍較寬的波特率選擇，支持同步單向通信和半雙工單線通信，也支持 LIN(局部互聯(lián)網(wǎng))，IrDA（紅外數(shù)據(jù)組織）SIR ENDEC 規(guī)范和智能卡協(xié)議，以及調(diào)制解調(diào)器操作。此外它還允許多處理器間的通信，使用多緩沖器配置 DMA 方式可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通訊。本控制系統(tǒng)中USART只要實現(xiàn)串口通訊，數(shù)據(jù)從USART出來后經(jīng)過ST3232芯片轉(zhuǎn)換，再通過 RS232 標(biāo)準(zhǔn)電纜與工控機的 DB9 串口通訊接口相連。通訊接口的參數(shù)設(shè)置為 波特率，8 位數(shù)據(jù)字節(jié)，1 位停止位，無奇偶校驗位。 CAN 通訊設(shè)置STM32 中 CAN 通訊模塊可以完全自主地接收和發(fā)送 CAN 報文，同時支持標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符（11 位）和擴展標(biāo)識符（29 位）。它的設(shè)計目標(biāo)是，以最小的 CPU 負(fù)荷來高效的處理大量收到的報文，它也支持報文發(fā)送的優(yōu)先級要求，其優(yōu)先級特性可通過軟件配置。應(yīng)用程序通過配置 CAN 模塊的控制、狀態(tài)和配置寄存器，就可以實現(xiàn)配置 CAN 參數(shù)、請求發(fā)送報文、處理報文接收、管理中斷和獲取診斷信息等功能。CAN 的工作模式主要有 3 種：初始化、正常和睡眠模式。通過軟件初始化應(yīng)在硬件處于初始化模式時進行，當(dāng)把 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 位置 1 時，請求 CAN進入初始化模式。當(dāng)確認(rèn) CAN 處于初始化模式時，報文的接收和發(fā)送被禁止，并且CANTX 引腳輸出隱性位(高電平)。軟件對 CAN 的初始化至少要包括位時間特性(CAN_BTR)和控制(CAN_MCR)這兩個寄存器。初始化模式的進入不會改變配置寄存器的設(shè)定值。在初始化完成后，軟件應(yīng)該讓硬件進入正常模式，以便正常接收和發(fā)送報文。軟件可以通過 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 位清 0 來請求進入正常模式，然后要等待硬件對 CAN_MCR 寄存器的 INAK 位置 1 的確認(rèn)。在跟 CAN 總線取得同步，即在CANRX 引腳上監(jiān)測到 11 個連續(xù)的隱性位（即總線空閑）后，CAN 才能正常接收和發(fā)送報文。軟件通過對 CAN_MCR 寄存器的 SLEEP 位置 1 來請求 CAN 進入睡眠模式（低功耗），在該模式下 CAN 的時鐘停止了。若要喚醒 CAN，需要通過軟件對 SLEEP位清 1 或者硬件檢測到 CAN 總線的活動。CAN 發(fā)送報文的流程簡單敘述為：應(yīng)用程序首先選擇 1 個空發(fā)送郵箱，接著設(shè)置報文的標(biāo)識符、數(shù)據(jù)長度和待發(fā)送數(shù)據(jù)，然后對 CAN_TIxR 寄存器的 TXRQ 位置1 請求發(fā)送。此時郵箱成為最高優(yōu)先級，其狀態(tài)就變?yōu)轭A(yù)定發(fā)送狀態(tài)。一旦 CAN 總線進入空閑狀態(tài)，預(yù)定發(fā)送狀態(tài)郵箱中的報文就馬上被發(fā)送。報文發(fā)送成功后硬件相應(yīng)的對 CAN_TSR 寄存器的 RQCP 和 TXOK 位置 1。而 CAN 接收到的報文被存儲在 3 級郵箱深度的 FIFO 中，應(yīng)用程序只能通過讀取 FIFO 的輸出郵箱來讀取 FIFO中最先收到的報文[55]。