АЦП в STM32. Часть 2.

Насто время сделать что-то практическое с АЦП, для начала пусть это будет несложный, пример который считывает значение с какого либо канала, а потом исходя из этого значения будем менять частоту мигания тех самых многострадальных светодиодов стоящих на платке STM32VL Discovery. Для данного практического эксперимента нам потребуется сама платка дискавери и плюс переменный резистор номиналом примерно от 1К до 200К. Короче ставьте любой какой найдете, скорее всего он подойдет :) Главное чтоб сопротивление было не слишком уж маленьким, а то он начнет греться, да и стабилизатор на плате может вспотеть от такой нагрузки. Соединить резистор с платой нужно так, как я показал на схеме в прерыдущей статье про регистры АЦП. Кстати, если у вас вообще нет этой платы, то просто посмотрите на ту же схему и подсоедините всю обвязку как там нарисовано. Ну а счастливым обладателям дискавери я нарисовал вот такую простую картинку: 

potentiometer stm32vl discovery

 

АЦП в STM32. Часть 1

Микроконтроллер штука цифровая и обменивается с внешним миром цифоровыми сигналами: нулями и единицами. Однако иногда перед микроконтроллером встает задача произвести измерение какой либо плавно изменяющейся величины. Это может быть всё то, что принимает несколько промежуточных состояний (а не только два) например это может быть темепература, напряжение, сила тока, освещенность и так далее, примеров много. Однако, нога контроллера настроенная на вход различает только два состояния - присутствие на ноге напряжения (лог. 1) и его отсутствие (лог. 0). Для измерения  температуры это малопригодно, ведь мало кому интересен градусник имеющий только два состояния -50 и +200 градусов :) Для решения проблем измерения аналоговых величин придумали АЦП – Аналого-цифровой преобразователь. Принцип работы с АЦП в двух словах: На вход АЦП поступает аналоговый сигнал и через некоторое время из АЦП можно прочитать результат преобразования, тоесть цифровое представление аналогово сигнала. Существуют микроконтроллеры STM32 со встроенным АЦП, то есть ничего подключать к контроллеру не надо, точнее почти ничего. Посмотрим на картинку: 

 

STM32 ADC

Порты микроконтроллера

Порты ввода/вывода пожалуй важнейшая часть микроконтроллера, без неё всё остальное просто бессмысленно. Сколько бы не было у контроллера памяти, периферии, какой бы высокой не была тактовая частота - это всё не имеет значения если он не может взаимодействовать с внешним миром. А взаимодействие это осуществляется через эти самые порты ввода/вывода. Далее для краткости будем называть их просто портами. Порт это некоторый именованный набор из 16-ти (как правило) ног контроллера, каждая из которых может быть индивидуально настроена и использована. Количество портов может различаться, например в контроллере установленном в отладочной плате STM32vl Discovery имеются три порта A,B,C. Существует два основных режима работы ног контроллера: вход и выход. Когда нога контроллера настроена на выход - к ней можно прицепить любой потребитель: светодиод, пищалку, да и вообще что угодно. Нужно понимать что ноги у контроллера не потянут большую нагрузку. Максимальный ток который может пропустить через себя одна нога составляет ~20 мА. Если планируется подключать что-то с более высоким энергопотреблением то нужно делать это через транзисторный ключ. В противном случае нога порта (а то и весь порт, чем черт не шутит) сгорит и перестанет выполнять свои функции. Чтобы обезопасить ногу порта можно прицепить к ней резистор номиналом примерно 220 ом. Таким образом при напряжении питания 3.3 вольта даже при коротком замыкании ноги на землю ток не превысит критического значения.  Второй режим работы ноги контроллера - это вход. Благодаря этому режиму мы можем считывать например состояние кнопок, проверяя есть ли на ноге напряжение или нет. Это вкратце, а сейчас рассмотрим подробнее как работать с портами. Рассматривать будем конечно же на практике, благо что аппаратная часть (светодиоды и кнопка) для наших экспериментов уже реализована на плате STM32vl Discovery. Если же платы нет, то можно подключить к контроллеру светодиоды и кнопку следующим образом: 

schematic

 

Необходимый софт

Так уж сложилось, что на моем компьютере всегда была установлена Windows, поэтому весь софт который мы будем использовать в ходе изучения микроконтроллеров STM32 предназначен для винды. Кстати у STM32 есть еще одно преимущество перед другими популярными контроллерами (типа pic или avr), для STM32 нет особой проблемы с софтом под линукс (об этом подробнее в другой раз).  Весь софт который нам понадобится можно поделить на три группы: 

  • Тот в котором мы пишем текст программы
  • Тот при помощи которого мы компилируем программу
  • Тот который записывает скомпилированную программу в контроллер

Это означает что у суровых челябинских металлургов есть возможность писать программы хоть в блокноте, потом делать make файлы, компилировать всё это дело и прошивать. Но мы пойдем читерским путём, заюзаем софт который будет делать всю грязную работёнку за нас, ведь на самых первых порах, получение результата гораздо важнее глубокого понимания принципов работы. Выбор IDE дело ответственное, среди трёх кандидатов (IAR, Eclipse и CooCox) я выбрал последнего по ряду причин: он бесплатный, легкий в настройке, есть поддержка ST-LINK (того который в STM32 Discovery стоит), удобный редактор кода и отладчик, интерфейс похож на эклипс который многие видели и юзали. От слов переходим к делу - скачаем, установим и настроим софт.