STM32F103C8T6 без SPL, HAL и без IDE: Система тактирования RCC, таймер SysTick, UART передатчик, планировщик задач, SPI и I2C модули в режиме мастера

разделы: STM32, дата: 19 октября 2018г.

Когда пару лет назад я писал вводную статью по STM32, то больше всего мне тогда запомнилось, что прошивки даже с самыми простыми алгоритмами (например Blink) - имеют огромный размер: от одного килобайта и больше. Поэтому целью этой статьи стала попытка написания прошивок для STM32 в стиле 8-битных микроконтроллеров, когда ты полностью контролируешь процесс компиляции, используя лишь: компилятор, флешер и текстовый редактор. Соответственно в статье рассматриваются типовые на мой взгляд вопросы при переходе с 8-битников на 32-разрядную архитектуру: как помигать светодиодом, как настроить тактирование, как завести SPI и поднять I2C.

Данная статья не рассчитана на новичков, я часто буду сравнивать STM32 c STM8, и по ходу повествования буду опускать многие элементарные, на мой взгляд, вещи. Статья предполагает, что вы уже знаете Cи, имеете опыт работы в консоли Linux или CYGWIN Windows. Также будет весьма кстати, если у вас уже есть опыт программирования в "Bare Metal" хотя бы на уровне микроконтроллеров STM8.

Если вам чего-то из этого не хватает, то вы легко сможете подтянуть "матчасть" по статьям на хабре: STM32F4: GNU AS: Программирование на ассемблере в семи частях, по методичке "Народная электроника" выпуск 2. А.В. Немоляев. GCC Cortex-M3. PDF, или по книге "Джозеф Ю. Ядро Cortex - МЗ компании ARM. Полное руководство". Также, в какой-то мере, могут быть полезны материалы данного сайта.

Оборудование. В статье я буду использовать популярную плату "Blue Pill" на микроконтроллере STM32F103C8T6, программатор ST-LINK v2 (китайская реплика), USB-UART преобразователь FT232RL, 4-x разрядный семисегментный индикатор, на SPI интерфейсе и RTC DS3231 на I2C интерфейсе.

    Список используемой документации:
  1. Cortex-M3: Руководство программиста (PM0056), для чипов серий: STM32F10xxx/20xxx/21xxx/L1xxxx.
  2. Справочное руководство (Reference Manual: RM0008), для чипов следующих серий: STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx, STM32F105xx and STM32F107xx advanced Arm.
  3. Datasheet на чипы: STM32F103x8/STM32F103xB.
  4. STM32F10xxx I2C optimized examples, Application note AN2824
  5. Шпаргалка по набору инструкций 16-битных инструкций Thumb.
  6. Шпаргалка по набору инструкций Thumb2.
  7. ARM. Учебный Курс. SysTick — Системный таймер | Электроника для всех
  8. ARM Учебный курс. USART | Электроника для всех
  9. Статья на хабре: STM32: SPI: LCD — Вы всё делаете не так [восклицательный знак]
  10. SPI (перевод из книги Mastering STM32) – Radiotech
  11. Статья на хабре: Бюджетный отладчик к ESP-32 и его настройка
  12. Статья на хабре: FT232H, MPSSE и SPI-программатор за 15 евр
  13. Статья на хабре: FT232H и почти универсальный USB<->JTAG-адаптер за 15 евро

Содержание:

    I. Программирование и отладка STM32 в консоли
  1. Работа с GPIO на регистрах, без использования SPL или HAL
  2. Минималистичный Blink размером в 148 байт
  3. Добавляем к проекту таблицу векторов и Makefile
  4. Настройка системы тактирования - RCC (Reset and Clock Control)
  5. Функция задержки на ассемблерных инструкциях
  6. Функция задержки на прерывании таймера SysTick
  7. Настройка UART интерфейса в режиме передатчика
  8. Простой бенчмарк на операции деления
  9. Пишем простой планировщик задач (RTOS)
  10. Драйвер 4-x разрядного семисегментного индикатора (программный SPI)
  11. Настройка аппаратного интерфейса SPI для драйвера 4-х разрядного семисегментного индикатора
  12. Регистры I2C интерфейса, делаем сканер I2C шины
  13. Однобайтный режим чтения по шине I2C
  14. Двухбайтный режим чтения по шине I2C
  15. Запись массива через шину I2C
  16. Чтение массива через шину I2C
  17. Отладка в консоли с использованием OpenOCD
  18. Отладка с помощью JTAG адаптера на чипе FT232H

Посмотреть исходники, сборочные файлы, скачать скомпилированные прошивки, можно с портала GITLAB https://gitlab.com/flank1er/stm32_bare_metal

Читать дальше