Báo cáo Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM TRÊN HỆ THỐNG NHÚNG ARM CORTEX S K C 0 0 0 2 8 1 MÃ SỐ: T2011 - 11 S K C 0 0 3 6 1 9 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM TRÊN HỆ THỐNG NHÚNG ARM CORTEX MÃ SỐ : T2011-11 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI : KS. LÊ MINH THÀNH VIÊN ĐỀ TÀI : KS. PHẠM VĂN KHOA Tp.HCM,THÁNG 2 NĂM 2012
3. Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex NGƯỜI THAM GIA ĐỀ TÀI Chủ nhiệm đề tài: Lê Minh Học vị, chức danh khoa học: Kỹ sư, Giảng viên. Thành viên: Phạm Văn Khoa Học vị, chức danh khoa học: Kỹ sư, Trợ Giảng. Đơn vị phối hợp: Khoa Điện – Điện Tử, trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Trang i
4. Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex MỤC LỤC NGƯỜI THAM GIA ĐỀ TÀI i DANH SÁCH HÌNH iv DANH SÁCH BẢNG vi THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU vii Chương 1 1 GIỚI THIỆU 1 1.1 Tình Hình Nghiên Cứu 1 1.2 Tính Cấp Thiết Của Đề Tài 2 1.3 Mục Tiêu Nghiên cứu 2 Chương 2 3 VI ĐIỀU KHIỂN ARM CORTEX M3 3 2.1 Giới Thiệu Về Vi Điều Khiển ARM Cortex – M3 3 2.2 Kiến Trúc Vi Điều Khiển ARM Cortex – M3 4 2.2.1 Lõi Cortex – M3 4 2.2 2 Bộ điều khiển vector ngắt lồng nhau (NVIC) 9 2.2.3 Các nhánh của bộ xử lý Cortex 10 2.2.4 Ngoại vi của STM32 – Cortex – M3 11 Chương 3 18 KIT OPENCMX – STM3210D 18 3.1 Đặc Tả Phần Cứng Board KIT 18 3.2 Đặc Tính Kỹ Thuật Của MCU STM32F103RTD6 19 3.3 Sơ Đồ Thiết Kế Phần Cứng Từng Khối Chức Năng Của Board 25 Chương 4 29 XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM TRÊN BOARD STM32 29 4.1 Giới Thiệu Về CMSIS 29 4.2 Các Bài Thí Nghiệm 31 4.2.1 Giao Tiếp Led Đơn GPIO 31 Trang ii
5. Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex 4.2.2 Cách Cấu Hình Cho Công Cụ KeilC Biên Dịch Và Nạp Chương Trình 36 4.2.3 Giao Tiếp LCD Chế Độ 4bit 38 4.2.3 Lập trình External Interrupt với STM32 42 4.2.4 Lập trình USART với STM32 44 4.2.5 Lập trình ADC với STM32 46 4.2.6 Thiết kế phần mềm giao tiếp với KIT 49 Chương 5 55 KẾT LUẬN 55 5.1 Tổng kết nhận xét 55 5.2 Tồn tại và hướng phát triển của đề tài 55 5.2.1 Tồn tại 55 5.2.2 Hướng phát triển của đề tài 55 Trang iii
6. Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Kiến trúc hệ thống 4 Hình 2.2 Cấu trúc của VĐK Cortex-M3 6 Hình 2.3 Bản đồ bộ nhớ 7 Hình 2.4 Mô tả bit-banding trong Cortex-M3 8 Hình 2.5 Kiến trúc ngoại vi Cortex-M3 11 Hình 2.6 Cấu trúc của SPI 13 Hình 2.7 Cấu trúc của USART 14 Hình 2.8 Hỗ trợ giao tiếp ở chế độ hafl-duplex 14 Hình 2.9 Giao tiếp với smartcard và hồng ngoại 15 Hình 2.10 Hỗ trợ giao tiếp đồng bộ SPI 15 Hình 2.11 Sơ đồ khối của DAC 17 Hình 3.1 Hình ảnh thực tế của board 18 Hình 3.2 Khối VDK STM32F103RD 25 Hình 3.3 Khối giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ UART 26 Hình 3.4 Khối chuyển đổi tương tự-số và điều rộng xung 26 Hình 3.5 Khối cảm biến nhiệt độ 27 Hình 3.6 Khối giao tiếp led đơn GPIO 27 Hình 3.7 Khối giao tiếp LCD, CAN, PS2 28 Hình 4.1 Kiến trúc các lớp trừu tượng hoá của CMSIS 30 Hình 4.2 Kết nối phần cứng cho led đơn 32 Hình 4.3 Thanh ghi GPIOx_CRL 33 Hình 4.4 Thiết lập thiết bị VDK STM32F103RD để biên dịch 36 Hình 4.5 Cấu hình file nạp cho VDK 37 Hình 4.6 Thiết lập cấu hình cho thiết bị nạp ULINK 38 Hình 4.7 Giao tiếp LCD chế độ 4bit 38 Hình 4.8 Giao tiếp với nút nhấn ngắt ngoài 42 Hình 4.9 Khối giao tiếp UART 44 Trang iv
7. Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex Hình 4.10 Giao tiếp với biến trở điều chỉnh ADC 47 Hình 4.11 Tab “Config” 50 Hình 4.12 Tab “File mode” 51 Hình 4.13 Tab “DAC mode” 52 Hình 4.14 Tab “ADC mode” 53 Hình 4.15 Tab “LED mode” 54 Trang v
8. Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1 So sánh chức năng các Timer 23 Bảng 4.1 Chọn chế độ hoạt động cho kit 49 Trang vi
9. Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG 1.Thông tin chung: Tên đề tài: Xây dựng các bài thí nghiệm trên hệ thống nhúng ARM Cortex – M3 Mã số: T2011-11 Chủ nhiệm đề tài: Ks. Lê Minh Tel.: 0978446916 E-mail: Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, TP HCM Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện: KS. Phạm Văn Khoa Thời gian thực hiện: Từ 15/05/2011 đến 25/02/2012 2. Mục tiêu: Xây dựng các bài thí nghiệm trên KIT thí nghiệm sử dụng vi điều khiển ARM Cortex – M3 3. Nội dung chính: Nghiên cứu về họ vi điều khiển ARM Cortex – M3, KIT thí nghiệm OPENCMX – STM3210D, xây dựng các bài thí nghiệm trên KIT này 4. Kết quả chính đạt được (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế – xã hội, v.v ) - Khoa học: tìm hiểu và khai thác được một họ vi điều khiển 32 bit lõi ARM và xây dựng được các bài thí nghiệm trên KIT sử dụng vi điều khiển này. - Ứng dụng: Tạo cơ sở khoa học cho việc tiếp cận dòng vi điều khiển mới nhanh, ứng dụng trong nhiều lãnh vực. - Đào tạo: Có thể sử dụng làm tài liệu nghiên cứu cho sinh viên và tài liệu tham khảo thêm cho giảng viên. Trang vii