STM32毕业设计.doc
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1、(word完整版)STM32毕业设计论文基于STM32定时器产生PWM的研究作者姓名:222 专业班级:222 指导老师:222摘要随着科技水平的提高, ARM的应用越来越广泛。With the develop of technology, ARM is used in various situations.旨在对ARM的深入学习,论文对STM32定时器产生PWM(脉冲宽度调制)输出进行了研究。On the intention of study on ARM, timer of STM32 produce pulses PWM (width modulation) is studied in
2、this paper。PWM就是某个频率占空比的方波,其应用领域包括测量,通信,功率控制与变换,电动机控制、伺服控制、甚至某些音频放大器,因此研究PWM技术具有十分重要的现实意义。PWM is the square wave which has a sure dutycycle and frequency. Its application fields include measurement, communication, power control and transform, motor control, servo control, even some audio amplifier.
3、Therefore it is important to research PWM technology.本设计采用STM32定时器产生PWM。It is easy to use the timer of STM32 to produce PWM output.STM32的PWM由定时器产生,PWM的周期即定时器定时的时间,通过计算方波的频率,占空比,配置定时器和IO口,最后用示波器显示相应通道占空比的方波即可。PWM is produced by the timer of STM32. The cycle of PWM is the timers regular time。 By calcu
4、lating the frequency of square wave, duty-cycle, configuring the timer and IO, then use oscilloscope displayed the PWM。经对STM32开发板的研究学习,通过对STM32定时器等的配置,用示波器显示,完成了PWM输出。Based on the STM32, by configuring the timer of STM32, PWM is displayed by oscilloscope。关键词STM32,定时器,PWMStudy for the output of PWM p
5、roduce by timer of STM32 Based on MDKAbstract:With the development of technology, ARM is used in various situations. On the intention of study on ARM, timer of STM32 produce pulses PWM (width modulation) is studied in this paper。 PWM is the square wave which has a sure dutycycle and frequency。 Its a
6、pplication fields include measurement, communication, power control and transform, motor control, servo control, even some audio amplifier。 Therefore it is important to research PWM technology. It is easy to use the timer of STM32 to produce PWM output。PWM is produced by the timer of STM32. The cycl
7、e of PWM is the timers regular time。 By calculating the frequency of square wave, duty-cycle, configuring the timer and IO, then use oscilloscope displayed the PWM. Based on the STM32, by configuring the timer of STM32, PWM is displayed by oscilloscope。Key words:STM32,timer,PWM目录第1章 前言51。1 ARM应用背景51
8、.2 研究内容61.3 研究成果7第2章 STM32处理器概述82。1 STM32简介82.2 内部资源102.3 CORTEX-M3内核简介102。4 STM32定时器简介122。4。1 通用定时器122.4.2 高级控制定时器122。4。3 小结15第3章 PWM概述163。1 原理163。1。1 PWM 模式163.1。2 互补输出与死区插入193。2 PWM输出的实现21第4章 软件设计224。1 开发环境224。1.1 STM32的开发软件224。1。2 MDK370224。2 软件实现234。2。1 设计标准234.2.2 程序流程图25第五章 测试及结果265.1 JTAG仿真器
9、介绍265.2 测试275.3 现象及结果28结论31致谢32参考文献33第1章 前言1。1 ARM应用背景如今,学习一种处理器的就有许多ARM内核的处理器可供使用,现在社会已步入嵌入式学习阶段。在嵌入式领域,8位处理器已经不再胜任一些复杂的应用,比如GUI,TCP/IP,FILESYSTEM等,而ARM芯片凭借强大的处理能力和极低的功耗,非常适合这些场合.现在越来越多的产品在选型的时候考虑到使用ARM处理器,ARM的应用是相当的广泛。 ARM处理器ADCI/O接口键盘RAM LED传感器转换器LCD DACEPROM主机 ARM的嵌入式控制应用如:汽车、电子设备、保安设备、大容量存储器、调制
10、解调器、打印机等。一个典型的ARM嵌入式工业控制系统的功能模块如图11所示. 输入输出图1-1 ARM嵌入式工业控制系统的功能模块目前已有超过85的无线通信设备采用了ARM技术,ARM以其高性能和低成本,在该领域的地位日益巩固。ARM在此方面的应用如:手提式计算机、移动电话、PDA等.随着宽带技术的推广,采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势.此外,ARM在语音及视频处理上进行了优化,并获得广泛支持.ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒、游戏机、数码相机、数字式电视机、GPS、机顶盒中得到广泛采用。现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术,手机中的32位SIM智能
11、卡也采用了ARM技术。如图12所示是基于ARM技术的数码相机的功能模块9。ARM处理器LCD控制器主机接口CCDADC控制电路和编码电路存储器图12 基于ARM技术的数码相机的功能模块1。2 研究内容 本设计旨在加深对ARM的学习,巩固大学四年所学专业知识,提升动手能力和思考问题解决问题的能力。本设计选择意法半导体的STM32F开发板,通过对该开发板的研究学习,和对STM32F103C8T6芯片的学习,掌握其各种外设功能。通过对TIM1定时器进行控制,使之各通道输出插入死区的互补PWM输出,各通道输出频率均为17.57KHz。其中,通道1输出的占空比为50,通道2输出的占空比为25,通道3输出
12、的占空比为12.5%。各通道互补输出为反相输出。TIM1定时器的通道1到4的输出分别对应PA。08、PA.09、PA.10和PA。11引脚,而通道1到3的互补输出分别对应PB。13、PB.14和PB。15引脚,中止输入引脚为PB.12.将这些引脚分别接入示波器,在示波器上观查相应通道占空比的方波12。本文第一章讲述了该论文写作背景,主要阐述了ARM应用范畴,以及该论文研究的内容;第二章讲述了该研究课题使用的开发板的内部资源和开发板核心芯片STM32F103C8的各项参数;第三章着重介绍了PWM的原理及实现方法;第四章介绍了本研究的软件设计模块;第五章介绍了测试方法和结果。1.3 研究成果配置好
13、各通道后, 编译运行工程;点击MDK 的Debug菜单,点击Start/Stop Debug Session;通过示波器察看PA。08、PA。09、PA.10、PB。13、PB.14、PB.15的输出波形,其中PA。08和PB.13为第一通道和互补通道,PB.09和PB.14为第二通道和其互补通道,PB。10和PB。15为第三通道和其互补通道;第一通道显示占空比为50,第二通道占空比为25,第三通道占空比为12。5%。 第2章 STM32处理器概述2。1 STM32简介24 STM32F103xx增强型系列使用高性能的ARM/CortexM3/32位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高
14、速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM),丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC 、3个通用16位定时器和一个PWM定时器,还包含标准和先进的通信接口:多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。 STM32F103xx增强型系列工作于-40至+105 的温度范围,供电电压2.0V至3。6V,一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。 完整的STM32F103xx增强型系列产品包括从36脚至100脚的五种不同封装形式;根据不同的封装形式,器件中的外设配置不尽相同.下面给出了该系列产品中所有外设的基本介绍。 这些丰
15、富的外设配置,使得STM32F103xx增强型微控制器适合于多种应用场合: 电机驱动和应用控制 ; 医疗和手持设备 ; PC外设和GPS平台; 工业应用:可编程控制器、变频器、打印机和扫描仪 ; 警报系统,视频对讲,和暖气通风空调系统 ;2.1.1 STM32F103C8的参数 STM32开发板核心芯片的参数如表2-1表21 器件功能和配置(STM32F103xx 增强型) 芯片引脚图如图2-2:图2-2 STM32F103xx增强型LQPFP48管脚图2。2 内部资源STM32有丰富的内部资源,如下所示:RealView MDK(Miertocontroller Development Ki
16、t)基于ARM微控制器的专业嵌入式开发工具;内置闪存存储器;内置SRAM; 嵌套的向量式中断控制器(NVIC);外部中断/事件控制器(EXTI); 时钟和启动; 自举模式; DMA ;RTC(实时时钟)和后备寄存器 ;窗口看门狗; I2C总线 ;通用同步/异步接受发送器(USART); 串行外设接口(SPI); 控制器区域网络(CAN) ;通用串行总线(USB); 通用输入输出接口(GPIO); ADC(模拟/数字转换器) ;温度传感器; 串行线JTAG调试口(SWJDP)。 2.3 CortexM3内核简介CortexM3内核包含一个适用于传统Thumb和新型Thumb2指令的译码器、一个支
17、持硬件乘法和硬件除法的先进ALU、控制逻辑和用于连接处理器其他部件的接口。Cortex-M3处理器是首款基于ARMv7M架构的ARM处理器。中央Cortex-M3内核使用3级流水线哈佛架构,运用分支预测、单周期乘法和硬件除法功能实现了出色的效率(1。25DMIPS/MHz)。CortexM3处理器是一个32位处理器,带有32位宽的数据路径、寄存器库和基于传统ARM7处理器的系统只支持访问对齐的数据,沿着对齐的字边界即可对数据进行访问和存储。CortexM3处理器采用非对齐数据访问方式,使非对齐数据可以在单核访问中进行传输。Cortex-M3处理器是专为那些对成本和功耗非常敏感但同时对性能要求又
18、相当高的应用而设计的.凭借缩小的内核尺寸和出色的中断延迟性能、集成的系统部件、灵活的配置、简单的高级编程和强大的软件系统,Cortex-M3处理器将成为从复杂的芯片系统到低端微控制器等各种系统的理想解决方案。表23为CortexM3处理器与ARM7作比较。表23 Cortex-M3与ARM7相比较2。4 STM32定时器简介2.4.1 通用定时器22 STM32F103xx增强型系列产品中内置了多达3个同步的标准定时器。每个定时器都有一个16位的自动加载递加/递减计数器、一个16位的预分频器和4个独立的通道,每个通道都可用于输入捕获、输出比较、PWM和单脉冲模式输出,在最大的封装配置中可提供最
19、多12个输入捕获、输出比较或PWM通道。它们还能通过定时器链接功能与高级控制定时器共同工作,提供同步或事件链接功能. 在调试模式下,计数器可以被冻结.任一个标准定时器都能用于产生PWM输出.每个定时器都有独立的DMA请求机制。2。4。2 高级控制定时器22 高级控制定时器(TIM1)由一个 16位的自动装载计数器组成,它由一个可编程预分频器驱动。它适合多种用途,包含测输入信号的脉冲宽(输入捕获),或者产生输出波形(输出比较,PWM,嵌入死区时间的互补 PWM等)。 使用定时器预分频器和 RCC时钟控制预分频器,可以实现脉冲宽和波形周期从几个微秒至几个毫秒的调节。高级控制(TIM1)和通用(TI
20、Mx)定时器是完全独的,它们共享任何资源,它们可以同步操作。 高级控制定时器(TIM1)可以被看成是一个分配到6个通道的三相PWM发生器,它还可以被当成一个完整的通用定时器。四个独立的通道可以用于: 输入捕获 ; 输出比较 ; 产生PWM(边缘或中心对齐模式) ; 单脉冲输出 ; 反相PWM输出,具有程序可控的死区插入功能; 配置为16位标准定时器时,它与TIMx定时器具有相同的功能。配置为16位PWM发生器时,它具有全调制能力(0100)。 在调试模式下,计数器可以被冻结。很多功能都与标准的TIM定时器相同,内部结构也相同,因此高级控制定时器可以通过定时器链接功能与TIM定时器协同操作,提供
21、同步或事件链接功能。TIM1 定时器的功能包括: 16位上,下,上/下自动装载计数器 ;16位可编程预分频器,计数器时钟频的分频系数为 165535之间的任意数值; 4个独通道: 输入捕获 ;输出比较; PWM生成(边缘或中间对齐模式); 单脉冲模式输出 ;死区时间可编程的互补输出. 使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电; 在指定数目的计数器周期之后更新定时器寄存器; 刹车输入信号可以将定时器输出信号置于复位状态或者一个已知状态; 如下事件发生时产生中断/DMA: 新:计数器向上溢出/向下溢出,计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发); 触发事件(计数器启动,停止,初始化或者由内部/外
22、部触发计数); 输入捕获; 输出比较; 刹车信号输入。 时基单元 可编程高级控制定时器的主要部分是一个 16位计数器和与其相关的自动装载寄存器。这个计数器可以向上计数、向下计数或者向上向下双向计数。此计数器时钟由预分频器分频得到。 计数器、自动装载寄存器和预分频器寄存器可以由软件读写,即使计数器还在运读写仍然有效。 时基单元包含: 计数器寄存器(TIM1_CNT); 预分频器寄存器 (TIM1_PSC); 自动装载寄存器 (TIM1_ARR); 周期计数寄存器 (TIM1_RCR); 自动装载寄存器是预先装载的.写或读自动重装载寄存器将访问预装载寄存器。根据在 TIM1_CR1寄存器中的自动装
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