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基于 STM32 的嵌入式蓝牙与 WiFi 模块设计

基于 STM32 的嵌入式蓝牙与 WiFi 模块设计. 交通物联网应用技术. 教学目的. 介绍 32 位 ARM STM32 系统的硬件设计，分别介绍 I/O 口、中断、 DMA 、 UART 、 A/D 等接口的硬件设计要点和特性 掌握嵌入式系统中蓝牙、 WiFi 无线组网通讯模块的软硬件设计方法及应用. 32 位 ARM 处理器 STM32 简介. STM32 处理器的特点 STM32F103 系列微处理器是首款基于 ARMv7- M 体系结构的 32 位标准 RISC （精简指令集）处理器。

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基于 STM32 的嵌入式蓝牙与 WiFi 模块设计

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Presentation Transcript

  1. 基于STM32的嵌入式蓝牙与WiFi模块设计 交通物联网应用技术

  2. 教学目的 • 介绍32位ARM STM32系统的硬件设计，分别介绍I/O口、中断、DMA、UART、A/D等接口的硬件设计要点和特性 • 掌握嵌入式系统中蓝牙、WiFi无线组网通讯模块的软硬件设计方法及应用

  3. 32位ARM处理器STM32简介 • STM32处理器的特点 • STM32F103系列微处理器是首款基于ARMv7- M体系结构的32位标准RISC （精简指令集）处理器。 • 作为最新一代的嵌入式ARM 处理器，它为实现MCU 的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断响应系统。

  4. 32位ARM处理器STM32简介 • STM32硬件接口外设 • 多达51个快速I /O 端口 • 2个12位模数转换器，多达16个外部输入通道 • 灵活的7路通用DMA 可以管理存储器到存储器、设备到存储器和存储器到设备的数据传输 • 调试模式 • 内部包含多达7个定时器 • 含有丰富的通信接口

  5. 32位ARM处理器STM32简介 • STM32的时钟和电源管理 • 在STM32中，有五个时钟源 • HIS • HSE • LSI • LSE • PLL • STM32的电源组成，其主要由3个部分 • 独立的A/D供电电压和参考电压 • 备份电压 • 电压调节器。

  6. I/O口 • STM32的I/O口工作原理 • STM32的输入输出管脚有下面8种可能的配置 : • 浮空输入_IN_FLOATING • 带上拉输入_IPU • 带下拉输入_IPD • 模拟输入_AIN • 开漏输出_OUT_OD • 推挽输出_OUT_PP • 复用功能的推挽输出_AF_PP • 复用功能的开漏输出_AF_OD

  7. I/O口 • I/O口编程实例 • 函数GPIO_DeInit • 功能描述：将外设GPIOx寄存器重设为缺省值 • 函数GPIO_AFIODeInit • 功能描述：将复用功能（重映射事件控制和EXTI设置）重设为缺省值 • 函数GPIO_Init • 功能描述：根据GPIO_InitStruct中指定的参数初始化外设GPIOx寄存器 • 函数GPIO_StructInit • 功能描述：把GPIO_InitStruct中的每一个参数按缺省值填入 • 函数GPIO_ReadInputDataBit • 功能描述：读取指定端口管脚的输入 • 函数GPIO_ReadInputData • 功能描述：读取指定的GPIO端口输入 • 函数GPIO_ReadOutputDataBit • 功能描述：读取指定端口管脚的输出

  8. 中断 • ARM的中断原理 • ARM cortex_m3 内核支持 256 个中断（16 个内核+240 外部）和可编程 256 级中断优先级的设置，与其相关的中断控制和中断优先级控制寄存器（NVIC、SYSTICK 等）也都属于cortex_m3 内核的部分。STM32 采用了cortex_m3 内核，所以这部分仍旧保留使用，但 STM32并没有使用 cortex_m3 内核全部的东西（如内存保护单元 MPU 等），因此它的 NVIC 是cortex_m3 内核的 NVIC 的子集。

  9. 中断 • STM32的中断控制器 • STM32 目前支持的中断共为 84个（16 个内核+68个外部），和16 级可编程中断优先级的设置。 • STM32 可以支持的 68 个外部中断通道，已经固定的分配给相应的外部设备 。

  10. 中断 • 中断编程实例

  11. UART • UART的工作原理 • UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。 • 在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信 • 其过程为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时内存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送到串行设备

  12. UART • STM32的UART • STM32的可提供5路串口，有分数波特率发生器、支持单线光通信和半双工单线通讯、支持LIN、智能卡协议和IrDA SIR ENDEC规范（仅串口3支持）、具有DMA等

  13. A/D接口 • A/D接口原理 • 模数转换则是将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。 • 在A/D转换中，因为输入的模拟信号在时间上是连续的，而输出的数字信号是离散量，所以进行转换时只能按一定的时间间隔对输入的模拟信号进行采样，然后再把采样值转换为输出的数字量。通常A/D转换需要经过采样、保持量化、编码四个步骤。

  14. A/D接口 • STM32的A/D转换 • STM32处理器自带的12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。他有18个通道，可测量16个外部和两个内部信号源。 • 各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐的方式存储在16位数据寄存器中。

  15. 基于STM32的蓝牙、WiFi模块设计 • 嵌入式蓝牙模块设计 • 设置主模块的PIO0为高或悬空，从模块的PIO0为低。 • 设置两个模块的PIO2、PIO3、PIO4、PIO5高低到对应的波特率，具体参考设置 • 串口通信波特率。 • 设置两个模块的PIO6、PIO7、PIO8、PIO9、PIO10、PIO11相同的通道，不能为通道64（即全高电平）。 • 模块上电，主模块则自动去查找该通道的从模块，此时主模块和从模块的PIO1脚都是输出为高低脉冲。若连接成功之后，主从模块的PIO1管脚输出为高电平，连接一个LED GREEN进行显示状态。 • 连接成功之后，两个模块两端就能进行串口数据全双工通信了。

  16. 基于STM32的蓝牙、WiFi模块设计 • 嵌入式WiFi模块设计

  17. STM32硬件接口、蓝牙和WiFi通讯实验 • STM32 LED灯控制实验 • STM32按键中断实验 • STM32 A\D转换实验 • 蓝牙组网配置实验 • WiFi组网配置实验

  18. 思考题 • STM32采用的是哪种CPU内核？实现了什么样的体系结构？ • 简述STM32处理器的外设接口的特点？ • STM32的中断控制器有多少个中断源？ • S3TM32的A/D转换器的类型是什么？ • 嵌入式蓝牙模块硬件接口如何设计？ • 嵌入式WiFi模块硬件接口如何设计？

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