1.         Wprowadzenie             11

1.1.      Wstęp  12

1.2.      Mikrokontrolery rodziny ARM             13

1.3.      Architektura rdzenia ARM Cortex-M3             15

1.3.1.   Najważniejsze cechy architektury Cortex-M3  15

1.3.2.   Rejestry i organizacja pamięci  17

1.3.3.   Podstawowe elementy rdzenia              20

1.4.      Mikrokontrolery STM32F10x              20

2.         Programowanie mikrokontrolerów        23

2.1.      Języki programowania  24

2.2.      Zapis binarny i heksadecymalny liczb    26

2.2.1.   Konwersja między zapisami dziesiętnym i binarnym       26

2.2.2.   Konwersja między zapisami binarnym i heksadecymalnym        27

2.3.      Język C – krótkie przypomnienie          28

2.3.1.   Typy zmiennych i ich zakresy    28

2.3.2.   Deklaracje stałych         29

2.3.3.   Zmienne ulotne              29

2.3.4.   Operacje logiczne i bitowe        30

3.         Sprzęt i oprogramowanie          33

3.1.      Wprowadzenie             34

3.2.      Niezbędne elementy sprzętowe             35

3.2.1.   Zestaw uruchomieniowy ZL27ARM     35

3.2.2.   Programator      38

3.3.      Moduły rozszerzeń        39

3.4.      Inne przydatne elementy sprzętowe       40

3.5.      Oprogramowanie narzędziowe              41

3.5.1.   Środowisko programowania     41

3.5.2.   Programy dodatkowe  42

3.6.      Etapy programowania mikrokontrolera             44

3.7.      Niezbędna dokumentacja          45

3.8.      Biblioteki STM             46

3.9.      Przygotowanie środowiska pracy          51

3.10.    Uruchomienie mikrokontrolera              52

3.11.    Ćwiczenie 0. Projekt wzorcowy          56

3.11.1. Wprowadzenie 56

3.11.2. Ćwiczenie 0a. Tworzenie i konfiguracja projektu         56

3.11.3. Ćwiczenie 0b. Pisanie kodu programu, konfiguracja sygnałów taktujących       64

3.12.    Ćwiczenie 1. Pierwszy program - „Migające diody”     68

3.12.1. Wprowadzenie 68

3.12.2. Ćwiczenie 1a. Rozbudowa kodu programu      68

3.12.3. Ćwiczenie 1b. Kompilowanie i linkowanie programu    70

3.12.4. Ćwiczenie 1c. Symulowanie i śledzenie działania programu      70

3.12.5. Ćwiczenie 1d. Zapis programu do pamięci mikrokontrolera     74

Zapis pamięci z trybu debug w µVision 74

Zapis pamięci z wykorzystaniem programu ST-Link Utility       74

Zapis pamięci z wykorzystaniem programu ZL30PRG 75

3.12.6. Ćwiczenie 1e. Śledzenie programu w mikrokontrolerze            76

4.   Porty GPIO           77

4.1.      Uniwersalne porty wejścia-wyjścia      78

4.2.      Ćwiczenie 2. Porty GPIO – Wyjścia    83

4.2.1.   Wprowadzenie 83

4.2.2.   Ćwiczenie 2a. „Diody biegnące w lewo”          83

4.2.3.   Ćwiczenie 2b. „Diody biegnące w lewo i prawo”         85

4.3.      Ćwiczenie 3. Porty GPIO – Wejścia    86

4.3.1.   Wprowadzenie 86

4.3.2.   Ćwiczenie 3a. Przyciski           86

4.3.3.   Ćwiczenie 3b. Przyciski i joystick        87

4.4.      Obsługa alfanumerycznego wyświetlaczaLCD 1602     87

4.5.      Ćwiczenie 4. Porty GPIO i LCD         93

4.5.1.   Wprowadzenie 93

4.5.2.   Ćwiczenie 4. „Odliczanie”        93

4.6.      Ćwiczenie 5. Porty GPIO i LCD         94

4.6.1.   Wprowadzenie 94

4.6.2.   Ćwiczenie 5a. „Menu” 94

4.6.3.   Ćwiczenie 5b. Własne znaki na LCD   97

4.7.      Ćwiczenie 6. Porty GPIO i LCD         98

4.7.1.   Wprowadzenie 98

4.7.2.   Ćwiczenie 6. „Edytor”  98

4.8.      Czujnik położenia STM FC30 – moduł KAmodMEMS1         100

4.9.      Ćwiczenie 7. Porty GPIO, LCD i KAmodMEMS1      101

4.9.1.   Wprowadzenie             101

4.9.2.   Ćwiczenie 7. Tworzenie biblioteki obsługi modułu dodatkowego          102

4.10.    Klawiatura – moduł KAmodKB4×4     106

4.11.    Ćwiczenie 8. Porty GPIO, LCD i klawiatura KAmodKB4×4  109

4.11.1. Wprowadzenie             109

1.11.1. Ćwiczenie 8. Obsługa klawiatury          109

5.         Kontroler przerwań NVIC, układy SysTick i RTC       111

5.1.      System przerwań w ARM Cortex-M3              112

5.2.      Sposoby odliczania czasu w programie             118

5.2.1.   Licznik SysTick            119

5.2.2.   Zegar czasu rzeczywistego (RTC)         121

5.3.      Ćwiczenie 9. Przerwania i licznik SysTick         122

5.3.1.   Wprowadzenie             122

5.3.2.   Ćwiczenie 9a. SysTick              123

5.3.3.   Ćwiczenie 9b. SysTick i przerwanie zewnętrzne            124

5.3.4.   Ćwiczenie 9c. SysTick i 2 przerwania zewnętrzne         126

5.3.5.   Ćwiczenie 9d. SysTick i 3 przerwania zewnętrzne         128

5.4.      Ćwiczenie 10. Przerwania i licznik SysTick– funkcja opóźniająca Delay( )        129

5.4.1.   Wprowadzenie             129

5.4.2.   Ćwiczenie 10a. „Migająca dioda”         129

5.4.3.   Ćwiczenie 10b. „Biegnące diody”         131

5.5.      Ćwiczenie 11. Zegar czasu rzeczywistego (RTC)          132

5.5.1.   Wprowadzenie             132

5.5.2.   Ćwiczenie 11a. „Migająca dioda”         132

5.5.3.   Ćwiczenie 11b. Czas od uruchomienia systemu w sekundach    134

5.5.4.   Ćwiczenie 11c. Czas od uruchomienia systemu jako hh:mm:ss              135

6.         Liczniki uniwersalne, sygnał PWM        137

6.1.      Liczniki uniwersalne      138

6.1.1.   Generowanie sygnału PWM      142

6.1.2.   Zewnętrzne taktowanie liczników i łączenie kaskadowe            143

6.1.3.   Pomiar parametrów sygnału PWM       144

6.2.      Ćwiczenie 12. Liczniki uniwersalne       145

6.2.1.   Wprowadzenie             145

6.2.2.   Ćwiczenie 12a. Dioda sterowana licznikiem      145

6.2.3.   Ćwiczenie 12b. Dwie diody sterowane licznikiem         147

6.2.4.   Ćwiczenie 12c. Cztery diody sterowane licznikami        148

6.3.      Ćwiczenie 13. Liczniki – Generowanie czterech przebiegów     149

6.3.1.   Wprowadzenie             149

6.3.2.   Ćwiczenie 13. Cztery diody sterowane różnymi częstotliwościami         149

6.4.      Ćwiczenie 14. Generowanie i pomiar parametrów sygnału PWM         151

6.4.1.   Wprowadzenie             151

6.4.2.   Ćwiczenie 14a. Dwie diody o różnej jasności    151

6.4.3.   Ćwiczenie 14b. Sterowanie jasnością diody      154

6.4.4.   Ćwiczenie 14c. Obserwacje sygnału PWM      154

6.4.5.   Ćwiczenie 14d. Pomiar parametrów sygnału PWM      155

6.5.      Ćwiczenie 15. Zliczanie przyciśnięć z użyciem licznika  158

6.5.1.   Wprowadzenie             158

6.5.2.   Ćwiczenie 15. Zliczanie przyciśnięć       158

6.6.      Ćwiczenie 16. Zliczanie przyciśnięć, eliminacja drgań styków    159

6.6.1.   Wprowadzenie             159

6.6.2.   Ćwiczenie 16. Eliminacja drgań styków przycisków      160

7.         Układy czuwające Watchdog i rejestry chronione Backup Domain       163

7.1.      Układy czuwające Watchdog    164

7.2.      Zerowanie mikrokontrolera i rejestry chronione Backup Domain          167

7.3.      Ćwiczenie 17. Niezależny układ czuwający i rejestry chronione            168

7.3.1.   Wprowadzenie             168

7.3.2.   Ćwiczenie 17a. Niezależny układ czuwający     168

7.3.3.   Ćwiczenie 17b. Niezależny układ czuwający i rejestry chronione          170

8.         Mechanizm DMA         173

8.1.      Bezpośredni dostęp do pamięci – DMA           174

8.2.      Ćwiczenie 18. Sterowanie podświetleniem LCD z wykorzystaniem PWM i DMA        177

8.2.1.   Wprowadzenie             177

8.2.2.   Ćwiczenie 18. Sterowanie podświetleniem LCD z wykorzystaniem PWM i DMA        177

9.         Przetworniki A/C          183

9.1.      Przetworniki A/C i układ monitorowania napięcia         184

9.2.      Wewnętrzny czujnik temperatury          191

9.3.      Ćwiczenie 19. Przetwornik A/C            192

9.3.1.   Wprowadzenie             192

9.3.2.   Ćwiczenie 19a. ADC – pomiar jednokrotny     192

9.3.3.   Ćwiczenie 19b. ADC – pomiar ciągły  196

9.3.4.   Ćwiczenie 19c. ADC i DMA – pomiar dwóch kanałów           196

9.3.5.   Ćwiczenie 19d. ADC, DMA i układ monitorowania napięcia – pomiar dwóch kanałów i alarm przekroczenia wartości            199

9.3.6.   Ćwiczenie 19e. ADC, DMA i układ monitorowania napięcia – pomiar dwóch kanałów wyzwalany licznikiem              200

9.4.      Ćwiczenie 20. Dwa przetworniki A/C  202

9.4.1.   Wprowadzenie             202

9.4.2.   Ćwiczenie 20a. Dwa ADC – synchroniczny pomiar dwóch kanałów     202

9.4.3.   Ćwiczenie 20b. Dwa ADC – dwa kanały i linijka diodowa       203

10.       Układ USART              205

10.1.    Interfejs RS-232           206

10.2.    Program Terminal         211

10.3.    Ćwiczenie 21. RS-232C           212

10.3.1. Wprowadzenie             212

10.3.2. Ćwiczenie 21. RS-232C – transmisja pojedynczych bajtów     212

10.4.    Ćwiczenie 22. RS-232C i przerwania  216

10.4.1. Wprowadzenie             216

10.4.2. Ćwiczenie 22a. RS-232C – transmisja danych z wykorzystaniem przerwań. Odbiór danych z PC        216

10.4.3. Ćwiczenie 22b. RS-232C – dwukierunkowa transmisja danych z wykorzystaniem przerwań    218

10.5.    Układ komunikacji bezprzewodowej Bluetooth – moduł KAmodBTM222       221

10.5.1.   Konfiguracja przykładowego modułu Bluetooth USB po stronie PC  224

10.6.    Ćwiczenie 23. RS-232C i KAmodBTM222 – transmisja danych         227

10.6.1. Wprowadzenie             227

10.6.2. Ćwiczenie 23. RS-232C i KAmodBTM222     227

10.7.   Ćwiczenie 24. RS-232C – odczyt i zmiana konfiguracji KAmodBTM222         228

10.7.1. Wprowadzenie             228

10.7.2. Ćwiczenie 24. RS-232C – odczyt i zmiana konfiguracji modułu Bluetooth        228

11.       Interfejs I2C     235

11.1.    Interfejs I2C     236

11.2.    Akcelerometr STM LIS35 – moduł KAmodMEMS2  239

11.3.    Ćwiczenie 25. I2C – akcelerometr KAmodMEMS2    246

11.3.1. Wprowadzenie             246

11.3.2. Ćwiczenie 25a. Akcelerometr I2C        246

11.3.3. Ćwiczenie 25b. Akcelerometr I2C – wykrywanie uderzeń        249

12.       Interfejs SPI      251

12.1.    Interfejs SPI      252

12.2.    Czujnik temperatury Microchip TC77  255

12.3.    Ćwiczenie 26. SPI – pomiar temperatury układem Microchip TC77     256

12.3.1. Wprowadzenie             256

12.3.2. Ćwiczenie 26. SPI – pomiar temperatury          256

12.4.    Akcelerometr STM LIS35 – moduł KAmodMEMS2  259

12.5.    Ćwiczenie 27. SPI – akcelerometr KAmodMEMS2    262

12.5.1. Wprowadzenie             262

12.5.2. Ćwiczenie 27. Akcelerometr SPI          263

12.6.    Barometr Freescale MPL115A1 – moduł KAmodBAR           263

12.7.    Ćwiczenie 28. SPI – barometr KAmodBAR    270

12.7.1. Wprowadzenie             270

12.7.2. Ćwiczenie 28. Barometr SPI     270

13.       Obsługa kart SD           273

13.1.    Obsługa kart SD i SDHC z wykorzystaniem biblioteki FATFs              274

13.2.    Ćwiczenie 29. Karta SD – odczyt z pliku          279

13.2.1. Wprowadzenie             279

13.2.2. Ćwiczenie 29. Odczyt danych z karty SD         279

13.3.    Ćwiczenie 30. Karta SD – zapis do pliku – rejestrator danych              285

13.3.1. Wprowadzenie             285

13.3.2. Ćwiczenie 30. Zapis danych na kartę SD          285

14.       Obsługa wyświetlaczy graficznych         293

14.1.    Obsługa wyświetlacza z telefonu Nokia 3310 – sterownik PCD8544  294

14.2.    Ćwiczenie 31. Monochromatyczny wyświetlacz graficzny KAmodLCD1          301

14.2.1. Wprowadzenie             301

14.2.2. Ćwiczenie 31a. Demonstracja możliwości wyświetlacza            302

14.2.3. Ćwiczenie 31b. Prosta animacja           305

14.3.    Obsługa wyświetlacza z telefonu Nokia 6610 – sterownik PCF8833    307

14.4.    Ćwiczenie 32. Kolorowy wyświetlacz graficzny KAmodTFT2             315

14.4.1. Wprowadzenie             315

14.4.2. Ćwiczenie 32a. Demonstracja możliwości wyświetlacza            315

14.4.3. Ćwiczenie 32b. Obroty obrazu             320

15.       Cyfrowe przetwarzanie sygnałów          323

15.1.    Przetwarzanie sygnałów w mikrokontrolerach STM32 z rdzeniem Cortex-M3             324

15.2.    Ćwiczenie 33. Widmo amplitudowe sygnału      325

15.2.1. Wprowadzenie             325

15.2.2. Ćwiczenie 33a. Widmo amplitudowe sygnału w postaci próbek            326

15.2.3. Ćwiczenie 33b. Widmo amplitudowe sygnału w postaci graficznej        332

16.       Oszczędzanie energii     335

16.1.    Tryby oszczędzania energii        336

16.2.    Ćwiczenie 34. Tryb uśpienia     339

16.2.1. Wprowadzenie             339

16.2.2. Ćwiczenie 34. Tryb uśpienia     339

Dodatki            343

Dodatek A. Schematy elektryczne zestawu ZL27ARM            344

Dodatek B. Lista funkcji wyprowadzeń dla obudowy 100-pinowej procesora STM32F103VB           347

Dodatek C. Schematy elektryczne modułu KAmodMEMS1    350

Dodatek D. Schematy elektryczne modułu KAmodKB4×4      350

Dodatek E. Schematy elektryczne modułu KAmodLED8         351

Dodatek F. Schematy elektryczne modułu KAmodBTM222    351

Dodatek G. Schematy elektryczne modułu KAmodMEMS2    352

Dodatek H. Schematy elektryczne modułu KAmodBAR-SPI  352

Dodatek I. Schematy elektryczne modułu KAmodLCD1          353

Dodatek J. Schematy elektryczne modułu KAmodTFT2          353

Dodatek K. Tabela kodów ASCII       354

Dodatek L. Tabela kodów znakowych sterownika LCD HD44870      356

Dodatek M. Schemat blokowy systemu taktującego zastosowanego w mikrokontrolerach STM32F1             358

Literatura          359