【正文】 MDKARM 是專為微控制器應(yīng)用，它是易于學(xué)習(xí)和使用，但功能強(qiáng)大，足以為最苛刻的嵌入式應(yīng)用。 uVision 當(dāng) 前最高 版本 是 uVision4，它 的 界面和常用的微軟 VC++的 界面 相近 ， 良好 的開發(fā)界面 ，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)工具介紹 Keil MDK 是 德國知名軟件公司 Keil(現(xiàn)在 已經(jīng)并入 ARM 公司 )開發(fā) 的微控制器軟件開發(fā)平臺(tái)，是目前 ARM內(nèi)核 單片機(jī)開發(fā)的主流工具。 例如： 如果兩個(gè)模塊之間沒有直接關(guān)系，它們之間的聯(lián)系完全是通過主模塊的控制和調(diào)用來實(shí)現(xiàn)的， 第 25 頁 | 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 這就是非直接耦合。 ④ 模塊獨(dú)立性 也稱 耦合性是程序結(jié)構(gòu)中各個(gè)模塊之間相互關(guān)聯(lián)的度量。 有效的模塊化可以通過定義一組相互獨(dú)立的模塊來實(shí)現(xiàn)，這些模塊相互間的 通信僅僅使用對(duì)于實(shí)現(xiàn)軟件功能來說是必要的信息。 ③ 信息隱蔽是指，每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)于其他模塊來說是隱蔽的。抽象的概念被廣泛應(yīng)用于就算計(jì)軟件領(lǐng)域，在學(xué)中更是如此。模塊化設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)的是清楚地定義每個(gè)模塊的功能和它的輸入 /輸出參數(shù)，而模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏在各自的模塊之中，與其它模塊之間的關(guān)系可以是調(diào)用關(guān)系，因此，模塊化程序易于 調(diào)試和修改。 軟件 設(shè)計(jì)原理 一個(gè)好的軟件 工程師 編寫 代碼一般 包含： 模塊化、抽象、信息屏蔽、模塊獨(dú)立性（或者耦合性 /內(nèi)聚性） 。 在 編寫 程序 時(shí)我們 需要遵循對(duì)應(yīng)芯片的操作 時(shí)序或者 流程 ， 協(xié)調(diào) 好 CPU與各個(gè) 外設(shè)之間的 操作 時(shí)間 。 以下 就是對(duì) STM32進(jìn)行 軟件開發(fā) 的 平臺(tái)以及 C語言程序整體 結(jié)構(gòu)和部分核心代碼的簡要說明。 第 24 頁 | 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng) 使用 的是當(dāng)下主流的 單片機(jī) STM32， 他具有 高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng) 用專門設(shè)計(jì)的 ARM CortexM3 內(nèi)核 。 具有 較寬的 工作 溫度， 40℃ 125℃ 。 固定 輸出 時(shí) ，具有 1%的精度。 AMS1117 是 一個(gè)低漏失電壓 調(diào)整器 ，它的 穩(wěn)壓調(diào)整管 是由一個(gè) PNP 驅(qū)動(dòng) 的 NPN 管 組成的，漏失電壓定義為： VDROP = VBE + VSAT。 由于 LM337 基本 和 LM317 原理基本 相同，只是 LM337 輸出電壓 從 至 37V 可調(diào) 節(jié)。 LM317 有三個(gè)引腳 ， 一個(gè)輸入一個(gè)輸出一個(gè)電壓調(diào)節(jié)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn) 三端穩(wěn)壓器 高的多的紋 波抑制比。 通常 LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM317 輸入端的連線超過 6 英寸 。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。 LM317 的輸出電壓范圍是 至 37V，負(fù)載電流最 大為 。 利用單片式開關(guān)穩(wěn)壓器 LM2576 替代線性穩(wěn)壓器構(gòu)成串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電源 ,在電路中只需增加續(xù)流二極管和儲(chǔ)能電感等幾只元器件 ,使電路更加簡潔 ,除具有線性電源寬范圍連續(xù)可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)外 ,同時(shí)使電源效率得到了大幅度提高 ,在負(fù)載較輕時(shí) ,不加散熱器也能正常工作 ,又使整機(jī)的重量和體積有所減少。 LM2576 具有 75%~88%轉(zhuǎn)換效率 （ 不同電壓輸出時(shí)的效率不同 )， 此外 可用 TTL 電平關(guān)閉輸出 ,低功耗待機(jī)模式 ,典型待機(jī)電流為 50μA 。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。 LM2576系列包括 LM2576(最高輸入電壓 40V)及 LM2576HV(最高輸入電壓 60V)二個(gè)系列。其電路拓?fù)? 第 23 頁 | 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 有多種形式 ,無工頻變壓器的開關(guān)電源最具吸引力 ,但這種電源只適用于輸出電壓固定或變化范圍不大的場合 ,而不適和要求輸出電壓幅度變化很大或連續(xù)可調(diào)的場合。 該器件 的主要特點(diǎn) ： ● 它具有納秒 級(jí) 別 的開關(guān)速度 ● 能夠 承受 19A 的 超大電流 和 100V 的 電壓 ●高 的輸入阻抗 ● 歐姆 的 超低導(dǎo)通阻抗 ● 可恢復(fù)性雪崩擊穿 ● Vgs 最高 能 承受 25V 的 電壓 電源芯片 本系統(tǒng)中使用 了 兩類 四種電源芯片， 一是 開關(guān)類電源芯片 LM2576,二是 線性電源芯片 LM31 LM33 ASM117。 IRF9540 是 P夠到 增強(qiáng)型的硅 柵 功率 場效應(yīng)管 。 TO220 封裝的 IRF9540 普遍適用于功耗在 50W 左右的工商業(yè)應(yīng)用，低熱阻和低成本的 TO220 封裝，使 IRF9540 得到業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)可。 ● CMOS 或 TTL 兼容型輸出 ● 輸入失調(diào)電壓： 250 μ V（最大值） ● 輸入遲滯電壓： 500 μ V（最大值） ● 差分輸入電壓： 15 V（最大值） ● 片上鎖存 ● 功耗： 60 mW ● 提供 8 引腳塑封和密封 DIP 封裝 驅(qū)動(dòng)芯片 IRF9540 IR的第五代 HEXFETs 功率 場效應(yīng)管 IRF9540 采用先進(jìn)的工藝技術(shù)制造，具有極低的導(dǎo)通阻抗。 在 本系統(tǒng) 中 使用 的是 177。 第 22 頁 | 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ● 5 V 單電源或177。 它 的主要 特點(diǎn)和優(yōu)勢 ● 傳播延遲： 45 ns（最大值）。 C工業(yè)溫度范圍。 AD790A 和 AD790B 的額定溫度范圍為 40176。 C 至 70176。 AD790 按性能分為五級(jí)。電源擾動(dòng)會(huì)反饋回輸入端，導(dǎo)致干擾性振蕩，而該器件的受控開關(guān)可降低電源擾動(dòng)。 AD790 采用 ADI 互補(bǔ)雙極性 (CB)工藝制造，具有快速響應(yīng)時(shí)間與出色的輸入電壓分辨率（最大 1 mV）。單電源模式下，其輸入可以以地為參考，這是其它比較器所不具備的特性。該器件可以采用 +5 V 單電源或177。只要在兩個(gè)輸入端加一個(gè)很小的信號(hào)，運(yùn)放就會(huì)進(jìn)入非線性區(qū)，屬于集成運(yùn)放 的非線性應(yīng)用范圍。電壓比較器常用于自動(dòng)控制、波形產(chǎn)生與變換，模數(shù)轉(zhuǎn)換以及越限報(bào)警等許多場合。 DMA 可以用于主要的外設(shè)： SPI、 I2C 、 USART、通用和高級(jí)定時(shí)器 TIMx 和 ADC。 靈活的 7 路通用 DMA 可以管理存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器、設(shè)備到存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器到設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸； DMA 控制器支持環(huán)形緩沖區(qū)的管理，避免了控制器傳輸?shù)竭_(dá)緩沖區(qū)結(jié)尾時(shí)所產(chǎn)生的中斷。 DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是可編程的，最大達(dá)到 65535 。 兩個(gè) DMA 控制器有 12 個(gè)通道 (DMA1 有 7 個(gè)通道， DMA2 有 5 個(gè)通道 ) ，每個(gè)通道專門用來管理來自 于一個(gè)或多個(gè)外設(shè)對(duì)存儲(chǔ)器訪問的請求。 ─ 輸入浮空 ─ 輸入上拉 ─ 輸入下拉 ─ 模擬輸入 ─ 開漏輸出 ─ 推挽式輸出 ─ 推挽式復(fù)用功能 ─ 開漏復(fù)用功能 ⑧ DMA 直接存儲(chǔ)器存取 (DMA) 用來提供在外設(shè)和存儲(chǔ)器之間或者存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。 在需要的情況下， I/O 管腳的外設(shè)功能可以通過一個(gè)特定的操作鎖定，以避免意外的寫入 I/O 寄存器。多數(shù) GPIO 管腳都與數(shù)字或模擬的外設(shè)共用。在 PWM 模式 (模式 1 或模式 2) 下， TIMx_CNT 和 TIMx_CCRx 始終在進(jìn)行比較， ( 依據(jù)計(jì) 第 20 頁 | 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 數(shù)器的計(jì)數(shù)方向 )以確定是否符合 TIMx_CCRx≤ TIMx_CNT 或者 TIMx_CNT ≤ TIMx_CCRx。必須通過設(shè)置 TIMx_CCMRx 寄存器的 OCxPE 位使能相應(yīng)的預(yù)裝載寄存器，最后還要設(shè)置 TIMx_CR1 寄存器的 ARPE 位，( 在向上計(jì)數(shù)或中心對(duì)稱模式中 )使能自動(dòng)重裝載的預(yù)裝載寄存器。 脈沖寬度調(diào)制模式可以產(chǎn)生一個(gè)由 TIMx_ARR 寄存器確定頻率、由 TIMx_CCRx 寄存器確定占空比的信號(hào)。 ● 配置從模式控制器為復(fù)位模式：置 TIMx_SMCR 中的 SMS=100。 ● 選擇 TI1FP2 的有效極性 (捕獲數(shù)據(jù)到 TIMx_CCR2) ：置 CC2P=1(下降 沿有效 )。 ● 選擇 TIMx_CCR1 的有效輸入：置 TIMx_CCMR1 寄存器的 CC1S=01(選中 TI1) ● 選擇 TI1FP1 的有效極性 (用來捕獲數(shù)據(jù)到 TIMx_CCR1 中和清除計(jì)數(shù)器 )：置CC1P=0(上升沿有效 )。 ● 這 2個(gè) ICx 信號(hào)為邊沿有效 ，但是極性相反。 為了處理捕獲溢出，建議在讀出捕獲溢出標(biāo)志之前讀取數(shù)據(jù)，這是為了避免丟失在讀出捕獲溢出標(biāo)志之后和讀取數(shù)據(jù)之前可能產(chǎn)生的捕獲溢出信息。 ● 如設(shè)置了 CC1IE 位，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷。 ● CC1IF 標(biāo)志被設(shè)置 (中斷標(biāo)志 )。 ● 如果需要，通過設(shè)置 TIMx_DIER 寄存器中的 CC1IE 位允許相關(guān)中斷請求，通過設(shè)置 TIMx_DIER 寄存器中的 CC1DE 位允許 DMA請求。 如果 希望捕獲發(fā)生在每一個(gè)有效的電平轉(zhuǎn)換時(shí)刻，因此預(yù) 分頻器被禁止 (寫 TIMx_CCMR1 寄存器的 IC1PS=00)。 ● 選擇 TI1通道的有效轉(zhuǎn)換邊沿，在 TIMx_CCER 寄存器中寫入 CC1P=0(上升沿 )。 ● 根據(jù) 輸入信號(hào)的特點(diǎn)，配置輸入濾波器為所需的帶寬 (即輸入為 TIx 時(shí)，輸入濾波器控制位是 TIMx_CCMRx 寄存器中的 ICxF 位 )。寫 CCxOF=0 可清除 CCxOF。如果發(fā)生捕獲事件時(shí) CCxIF 標(biāo)志 已經(jīng)為高，那么重復(fù)捕獲標(biāo)志 CCxOF(TIMx_SR 寄存器 ) 被置 1 。 圖 1輸入部分 E、 輸入捕獲模式 在輸入捕獲模式下，當(dāng)檢測到 ICx 信號(hào)上相應(yīng)的邊沿后，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值被鎖存到捕獲 / 比較寄存器 (TIMx_CCRx)中。然后，一個(gè)帶極性選擇的邊緣監(jiān) 測器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào) (TIxFPx)，它可以作為從模式控制器的輸入觸發(fā)或者作為捕獲控制。 D、 捕獲 /比較通道 每一個(gè)捕獲 / 比較通道都是圍繞著一個(gè)捕獲 / 比較寄存器 ， 包括捕獲的輸入部分 和 第 18 頁 | 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 輸出部分。 圖 計(jì)數(shù)器時(shí)序圖，內(nèi)部時(shí)鐘分頻因子為 N（向下計(jì)數(shù)模式 ） C、 時(shí)鐘選擇 計(jì)數(shù)器時(shí)鐘可由下列時(shí)鐘源提供： ● 內(nèi)部時(shí)鐘 (CK_INT) ● 外部時(shí)鐘模式 1：外部輸入引腳 ● 外部時(shí)鐘模式 2：外部觸發(fā)輸入 ETR ● 內(nèi)部觸發(fā)輸入 (ITRx) ：使用一個(gè)定時(shí)器作為另一個(gè)定時(shí)器的預(yù)分頻器。 ● 當(dāng)前的自動(dòng)加載寄存器被更新為預(yù)裝載值 (TIMx_ARR 寄存器中的內(nèi)容 )。 當(dāng)發(fā)生更新事件時(shí)，所有的寄存器都被更新，并且 ( 根據(jù) URS 位的設(shè) 置 ) 更新標(biāo)志位 (TIMx_SR 寄存器中的 UIF 位 )也被設(shè)置。然而，計(jì)數(shù)器仍會(huì)從當(dāng)前自動(dòng)加載值重新開始計(jì)數(shù)，并且預(yù)分頻器的計(jì)數(shù)器重新從 0 開始 (但預(yù)分頻系數(shù)不變 )。這樣可以避免向預(yù)裝載寄存器中寫入新值時(shí)更新影子寄存器。 在 TIMx_EGR 寄存器中 ( 通過軟件方式或者使用從模式控制器 ) 設(shè)置 UG 位，也同樣可以產(chǎn)生一個(gè)更新事件。 圖 計(jì)數(shù)器時(shí)序圖，內(nèi)部時(shí)鐘分頻因子為 N（向上計(jì)數(shù)模式 ） B、 向下 計(jì)數(shù) 模式 在向下模式中，計(jì)數(shù)器從自動(dòng)裝入的值 (TIMx_ARR計(jì)數(shù)器的值 ) 開始向下計(jì)數(shù)到 0 ，然后從自動(dòng)裝入的值重新開始并且產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)器向下溢出事件。 ● 自動(dòng)裝載影子寄存器被重新置入預(yù)裝載寄存器的值 (TIMx_ARR) 。 當(dāng)發(fā)生一個(gè)更新事件時(shí)，所有的寄存器都被更新，硬件同時(shí) ( 依據(jù) URS 位 ) 設(shè)置更新標(biāo)志位 (TIMx_SR 寄存器中的 UIF 位 )。此外，如果設(shè)置了 TIMx_CR1 寄存器中的 URS 位 ( 選擇更新請求 ) ，設(shè)置 UG 位將產(chǎn)生一個(gè)更新事件UEV，但硬件不設(shè)置 UIF 標(biāo)志 ( 即不產(chǎn) 生中斷或 DMA 請求 ) 。在UDIS 位被清’ 0’ 之前，將不產(chǎn)生更新事件。 在 TIMx_EGR 寄存器中 ( 通過軟件方式或者使用從模式控制器 ) 設(shè)置 UG位也同樣可以產(chǎn)生一個(gè)更新事件。 ⑶ 計(jì)數(shù)器模式 A、 向上計(jì)數(shù)模式 在向上計(jì)數(shù)模式中，計(jì)數(shù)器從 0 計(jì)數(shù)到自動(dòng)加載值 (TIMx_ARR 計(jì)數(shù)器的內(nèi)容 ) ，然后重新從 0 開始計(jì)數(shù)并且產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)器溢出事件。 預(yù)分頻器描述 ： 預(yù)分頻器可以將計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘頻率按 1 到 65536 之間的任意值分 第 16 頁 | 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 頻。更新事件也可以由軟件產(chǎn)生。根據(jù)在 TIMx_CR1 寄存器中的自動(dòng)裝載預(yù)裝載使能位 (ARPE) 的設(shè)置，預(yù)裝載寄存器的內(nèi)容被立即或在每次的更新事件 UEV時(shí)傳送到影子寄存器。計(jì)數(shù)器、自動(dòng)裝載寄存器和預(yù)分頻器寄存器可以由軟件讀寫，即使計(jì)數(shù)器還在運(yùn)行讀寫仍然有效。這個(gè)計(jì)數(shù)器可以向上計(jì)數(shù)、向下計(jì)數(shù)或者向上向下雙向計(jì)數(shù)。 高級(jí)控制定時(shí)器 (TIM1 和 TIM8) 和通用定時(shí)器 (TIMx) 是完全獨(dú)立的，它們不共享任何資源。 它適合多種用途，包含測量輸入信號(hào)的脈沖寬度 ( 輸入捕獲 ) ，或