Zalety regulacji cyfrowej Podstawowy układ regulacji Płyty rozwojowe używane w książce Nazewnictwo (terminologia) Przedrostki dwójkowe i przedrostki SI Historia architektury ARM Acorn - początki Narodziny procesorów ARM Advanced RISC Machines Ltd ARM i sprzedawcy mikrokontrolerów Zalety procesorów Cortex-M Niski pobór energii Moc obliczeniowa Efektywność energetyczna Gęstość upakowania kodu Przerwania Łatwe w użyciu, zorientowane na język C Skalowalność Uruchamianie programów CMSIS Cortex Microcontroller Software Interface Standard Struktura CMSIS CMSIS-Core CMSIS-RTOS CMSIS-DSP CMSIS-Driver CMSIS-SVD CMSIS-DAP CMSIS-Pack Reprezentacja liczb całkowitych Półprzewodniki Bit, czyli najmniejsza jednostka informacji Działania logiczne Reprezentacja Danych Liczby binarne, oktalne, dziesiętne i hexadecymalne Liczby całkowite bez znaku Liczby całkowite ze znakiem Kod uzupełnień do jedności Ul Kod uzupełnień do dwóch U2 Dodawanie i odejmowanie liczb bez znaku, flaga Carry Dodawanie i odejmowanie liczb ze znakiem, flaga Overflow Jak kompilator tłumaczy instrukcję if (a < b) Stringi (ciągi znaków) w pamięci Unicode Transformation Format UTF-8 Stringi Jak działa procesor Tłumaczenie kodu źródłowego C na kod maszynowy Ładowanie programu maszynowego do pamięci Architektura Harvard versus Von Neumann Rozmieszczenie obszarów pamięci Rejestry wewnętrzne procesora Wykonywanie programu maszynowego Zestaw uruchomieniowy z procesorem STM32F103VB 71 Rodzina mikrokontrolerów STM32 Zestaw uruchomieniowy Dokumentacja Cortex-M3 i STM32F103 Programator Środowisko IDE Keil μ Vision Zintegrowane środowisko programistyczne Instalacja środowiska μ Vision Cortex Microcontroller Software Interface CMSIS Nasz pierwszy projekt: Projekt00 Opcje projektu Symulacja komputerowa Reset and Clock Control (RCC) Reset Taktowanie mikrokontrolera - sygnały zegarowe Porty GPIO Wejście: oporniki Pull Up i Pull Down Wejście, przerzutnik Schmitta Wyjście GPIO: komplementarne lub otwarty dren Szybkość wyjścia GPIO Jak dołączyć diodę LED do mikrokontrolera? Projekt01_LED, migająca dioda Tworzymy nowy projekt Plik stm32f]0x-conf.h Inicjalizacja RCC i GPIO Z jakim parametrem należy wywołać Delay(), aby uzyskać 1 s? Dołączamy zewnętrzną diodę LED Oscyloskop: szybkość wyjścia GPIO Zestaw instrukcji ARM ISA Zestawy instrukcji ARM Budowa procesora Cortex-M Format instrukcji asemblerowej Struktura programu asemblerowego Dyrektywy asemblera Instrukcje arytmetyczno-logiczne Rejestr Flag Modyfikowanie flag Instrukcje przesunięcia i obrotu Instrukcje arytmetyczne Instrukcje dodawania i odejmowania Instrukcje krótkiego dzielenia i mnożenia Instrukcje długiego mnożenia Instrukcje nasycenia Dwuargumentowe działania logiczne Maski bitowe Definiowanie masek za pomocą dyrektywy EQU Operatory logiczne w C Kolejność bitów i bajtów Zmiana typu liczby całkowitej Instrukcje porównań Przesyłanie danych pomiędzy rejestrami Przepisz określony fragment rejestru Instrukcje przesyłania danych Wpisanie danej do rejestru Instrukcje przesyłania danych MOV i MVN Pseudoinstrukcje LDR i ADR 1Big Endian oraz Little Endian Dostęp do danych w pamięci Adresowanie pamięci Pre-index, Post-index oraz Pre-index with Update Instrukcje Load i Store Load i Store z listą rejestrów Instrukcje rozgałęzień Branch Testowanie warunków Instrukcje rozgałęzień Warunkowe wykonanie instrukcji Instrukcja kompilatora If-then Złożone wyrażenie logiczne z OR Złożone wyrażenie logiczne z AND Instrukcja kompilatora If-then-else Instrukcje pętli Pętla For Pętla While Pętla Do while Instrukcja kompilatora Switch Wyświetlacz LCD 1602 Wymiana danych z wyświetlaczem (4 bity danych) Instrukcje Projekt02_LCD Programowanie strukturalne Podprogramy Stos Ochrona rejestrów w podprogramie Przekazywanie parametrów przez rejestry Projekt03_asm Bit parzystości - przekazywanie wartości Wyszukanie największej liczby - przekazywanie wskaźnika 1Kontroler przerwań NVIC, SysTick i RTC Przerwania Tryby i stany pracy procesora Program obsługi przerwania ISR Układ zarządzania przerwaniami NV1C Priorytety przerwań Funkcje CMSIS do obsługi NVIC Zegar systemowy SysTick Projekt04_SysTick Przerwania zewnętrzne Klawiatura matrycowa 4 x 4 Projekt05_keypad Projekt06_scanf Zegar czasu rzeczywistego RTC Czas UNIXowy Konfiguracja zegara RTC Projekt07_RTC Liczniki i sterowanie PWM Budowa licznika i tryby zliczania Odmierzanie odcinków czasu Projekt08_toggleLED Pomiar długości impulsu Projekt09_TIM2switch, eliminacja drgań styków Projektl 0_RadioControl Projektl l_6WheelDrive Projekt12_DistanceSensor, dalmierz ultradźwiękowy Płyta STM3210E-EVAL, silniki krokowe Katalog ARM2CortexM3-STM3210E-EVAL Projekt01_LED Projektl4_TFTLCD Kolory Tekst Grafika Zdjęcia i obrazki 4-Pin Trace ETM Opóźnienie programowe Silnik krokowy Silnik o zmiennej reluktancji VR - variable reluctance Silnik z magnesem trwałym PM - permanent magnet Silnik hybrydowy HB - hybrid motor Silniki krokowe unipolarne i bipolarne Sterowanie falowe (jednofazowe) Sterowanie pełnokrokowe (dwufazowe) Sterowanie półkrokowe Projektl5_StepperMotor Płyta ZL27ARM Płyta STM32F10E-EVAL Indukcyjność Stała czasowa obwodu RL Sterowanie L/nR Sterowanie z kluczowaniem prądu Sterowanie bipolarne silników krokowych Wolne i szybkie rozładowanie energii uzwojenia Projektl6_StepperMotor Liczby wymierne stałopozycyjne Binarna arytmetyka stałopozycyjna Liczby stałopozycyjne bez znaku Liczby stałopozycyjne ze znakiem Konwersja liczby wymiernej do postaci stałopozycyjnej Kompromis pomiędzy rozdzielczością a zakresem Arytmetyka stałopozycyjna z nasyceniem Działania niezależne od formatu Negacja i moduł liczby Dodawanie i odejmowanie Działania zależne od formatu (Q15.16) Mnożenie stałopozycyjne Dzielenie stałopozycyjne Ql5.16 Dzielenie liczb 64-bitowych ze znakiem Operacje pomocnicze na liczbach 64-bitowych Dzielenie liczb całkowitych dodatnich long division Projekt 17_FixedPoint_sin Projekt 18_cube3D Obroty na płaszczyźnie Macierze obrotu Złożenie obrotów na płaszczyźnie Obroty w przestrzeni R3 Złożenie obrotów w przestrzeni R3 Projekt l8_cube3D Projektl9_cube3D_FixedPoint Bezpośredni dostęp do pamięci DMA DMA Bus Matrix Kanały DMA Programowanie DMA Projekt20_DMA_M2M Przetwornik analogowo-cyfrowy ADC Przetwornik ADC z sukcesywną aproksymacją Próbkowanie Kwantyzacja Kodowanie Kanały wejściowe ADC Wyzwalanie ADC i okres próbkowania Autokalibracja Przetwarzanie ADC z wykorzystaniem przerwań SysTick Projekt21_ADCl Pętla prądowa 4-20 mA Źródło napięciowe DC: stałe napięcie na zaciskach Źródło prądowe DC: stały prąd w obwodzie Parametryzowane źródło prądowe Układ pomiarowy pętli prądowej Projekt22_4-20mA przemysłowy pomiar temperatury Przetwornik cyfrowo-analogowy DAC Budowa przetwornika DAC DAC w procesorach STM32F103 Wzmacniacz wyjściowy Projekt23_DAC_sin Transmisja szeregowa USART Universal Synchronous/Asynchronous Receiver-Transmitter Ramka Prędkość bodowa Warstwa fizyczna Warstwa łącza danych INTEL HEX Format Modbus Master (klient) - slave (serwer danych) CRC w Modbus RTU Projekt24_l-ModbusJVlaster Projekt25_Modbus_slave Projekt24_2JVIodbus_Master 12C Inter-Integrated Circuit Czujnik temperatury STLM75 Projekt26_I2C SPI Serial Peripheral Interface Projekt27_SPI Obiekt regulacji Obiekt oscylacyjny Obiekt wieloinercyjny z opóźnieniem Projekt28_obiekt Cyfrowy regulator PID Podstawowy schemat układu regulacji Transmitancja operatorowa regulatora PID Cyfrowa realizacja algorytmu PI Składowa proporcjonalna algorytmu Składowa całkowa algorytmu Czas zdwojenia TI Projekt29_PI Cyfrowa realizacja algorytmu PID Czas wyprzedzenia TD Składowa różniczkowa algorytmu Projekt30_PID Dobór nastaw regulatora PID Lokowanie biegunów Transmitancja dyskretna i transformata Z (Laurenta) Operator różnicy wstecznej Δ Bieguny transmitancji (poles) Bieguny zespolone sprzężone Twierdzenie o wartości końcowej Prosty projekt regulatora Wzory Viéte'a Projekt31_l_pole_placement Zwiększenie odporności na zakłócenia Zakłócenie stałe odniesione do wejścia obiektu Szum pomiarowy Projekt31_2_pole_placement Projekt31_3_pole_placement, obiekt oscylacyjny RTOS Real Time Operating System Podwójny wskaźnik stosu: MSP i PSP Projekt32_Multitasking Inicjalizacja systemu RTOS Obsługa przerwania systemowego SysTick Uruchomienie systemu RTOS Schemat zestawu uruchomieniowego ZL27ARM Znaki ASCII7 i operatory języka C Karty katalogowe silników krokowych D. Schemat płyty SMSboard E. Schemat ptyty KP_board F. Schemat płyty RS232/485