《電子技術(shù)應(yīng)用》
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STM32F10x在OTP MCU編程器中的應(yīng)用
電子發(fā)燒友
摘要: STM32F10x系列是ST公司推出的基于ARM最新架構(gòu)Cortex-M3內(nèi)核的MCU。集成了存儲(chǔ)器,、時(shí)鐘,、復(fù)位和電源管理電路,,DMA控制器,,模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器,,快速I(mǎi)O口,多功能定時(shí)器及各種通訊端口,。具有多種低功耗模式,、在線調(diào)試端口。該系列MCU引腳,、外設(shè),、軟件具有高度兼容性,能應(yīng)用到許多領(lǐng)域中,。
Abstract:
Key words :

  OTP單片機(jī)因其價(jià)格低廉,、性能成熟在許多小家電中得以廣泛應(yīng)用。硬件編程器" title="編程器">編程器通常是其開(kāi)發(fā)過(guò)程中必不可少的設(shè)備,。本案是用于該類(lèi)單片機(jī)的硬件編程器,,可對(duì)該類(lèi)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)編程和脫機(jī)編程;還可以測(cè)試該類(lèi)單片機(jī)的工作頻率、工作電壓等多項(xiàng)參數(shù),,一機(jī)多用,。

  1、STM32F101R8主要特性

  STM32F10x系列是ST公司推出的基于ARM最新架構(gòu)Cortex-M3內(nèi)核的MCU" title="MCU">MCU,。集成了存儲(chǔ)器,、時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理電路,,DMA控制器,,模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器,快速I(mǎi)O口,,多功能定時(shí)器及各種通訊端口,。具有多種低功耗模式、在線調(diào)試端口,。該系列MCU引腳,、外設(shè),、軟件具有高度兼容性,能應(yīng)用到許多領(lǐng)域中,。

  本案選用了基本型器件STM32F101R8,。這顆器件的主要特性有:

  ARM 32位Cortex-M3 CPU,36MHz,,單周期乘法和硬件除法器

  64KB FLASH,,10KB SRAM

  2.0~3.6V,POR,,PDR,,PVD

  內(nèi)部8MHz、40kHz RC振蕩器,,PLL;外部4~16MHz晶體,,32kHz用于RTC和備份域

  7通道DMA控制器

  3個(gè)4通道通用定時(shí)器,IC/OC/PWM

  2個(gè)SPI口,,最高18Mbis/s

  2個(gè)I2C接口,,支持SMBus

  3個(gè)USART,支持ISO7816,,LIN,,IrDA,Modem

  1個(gè)16通道12位ADC

  低功耗模式:睡眠,、停止,、待機(jī)

  SWD和JTAG在線調(diào)試

  CRC計(jì)算,96位唯一ID

  51個(gè)IO口

  小型LQFP64封裝

  2,、編程器硬件設(shè)計(jì)

  編程器通過(guò)串口或其它通訊口與配套工具軟件通訊,,實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的聯(lián)機(jī)編程。脫機(jī)時(shí)則通過(guò)按鍵控制對(duì)芯片的編程,。

  編程器硬件框圖如圖1所示,。

  

 編程器硬件框圖

 

  圖1 編程器硬件框圖

  編程器產(chǎn)生芯片所需的工作和編程電壓,并根據(jù)需要控制所有電壓的開(kāi)啟和關(guān)閉,。同時(shí),,利用主控制器內(nèi)部多通道ADC檢測(cè)供電電壓和編程電壓,一旦電壓發(fā)生異常即關(guān)斷系統(tǒng),。

  指示燈編程器用主控制器高驅(qū)動(dòng)能力口線直接控制指示燈的開(kāi)關(guān),,指示編程器的各種工作狀態(tài)。

  通過(guò)編程接口對(duì)OTP芯片編程,,同時(shí)還供給芯片工作時(shí)鐘,,檢測(cè)芯片內(nèi)部振蕩器的頻率。

  STM32F101R8的應(yīng)用連接如圖2所示。

  

STM32F應(yīng)用連接圖

 

  圖2 STM32F應(yīng)用連接圖

  其中,,CLK提供OTP芯片工作時(shí)鐘;AD0 ~ AD4共5路電壓輸入,,用于檢測(cè)系統(tǒng)的工作電源和編程電壓;f1_TST和f2_TST則用于檢測(cè)OTP芯片的內(nèi)部振蕩器頻率。RXD,、TXD是編程器和上位機(jī)之間的通訊接口(UART),,SCL和SDA是STM32F10x" title="STM32F10x">STM32F10x和OTP芯片之間的通訊接口(I2C,亦可用SPI等),。

  L1,、L2、L3連接到指示燈,,BEEP連接到蜂鳴器,,KEY連接到脫機(jī)編程按鍵。其余引腳控制編程電壓和編程接口的開(kāi)關(guān),。

  3,、編程器軟件設(shè)計(jì)

  3.1 主流程

  軟件主流程圖如圖3所示。

  

軟件主流程圖

 

  圖3 軟件主流程圖

  主流程看起來(lái)非常簡(jiǎn)單,,因?yàn)槌绦虺浞掷昧薙TM32F10x強(qiáng)大的中斷能力,。

  3.2 ADC、DMA和TIM的設(shè)計(jì)

  在上圖的主循環(huán)中,,沒(méi)有對(duì)ADC的任何處理,這是因?yàn)槌绦虿捎昧硕〞r(shí)啟動(dòng)ADC,、用DMA自動(dòng)讀取ADC的采樣數(shù)據(jù),、并在DMA中斷中處理ADC數(shù)據(jù)的方法。采用這種工作方式,,只需要在初始化過(guò)程中正確設(shè)置ADC,、DMA和定時(shí)器即可,其它都在相應(yīng)的ISR中完成,。

  DMA1通道1連接到ADC,,配置如下:外設(shè)基地址是ADC1的數(shù)據(jù)寄存器地址,存儲(chǔ)器基地址是開(kāi)辟的緩沖區(qū)首地址,,數(shù)據(jù)源是外設(shè),,數(shù)據(jù)目的是緩沖區(qū),緩沖區(qū)大小為5個(gè)單元,,外設(shè)地址不自動(dòng)增量而存儲(chǔ)器地址則自動(dòng)增量,,數(shù)據(jù)均為半字,循環(huán)模式,,高優(yōu)先級(jí),,傳輸完成產(chǎn)生中斷。

  ADC設(shè)置為掃描模式,數(shù)據(jù)右對(duì)齊,,軟件觸發(fā)轉(zhuǎn)換,,共5個(gè)通道,最大采樣時(shí)間,,且在開(kāi)機(jī)復(fù)位后校準(zhǔn)一次,。

  用TIM2 CH2控制ADC定時(shí)轉(zhuǎn)換。定時(shí)器配置為計(jì)數(shù)時(shí)鐘1MHz,,CH2為輸出比較模式,,定時(shí)中斷。

  每當(dāng)產(chǎn)生TIM2 CC2中斷,,就啟動(dòng)ADC1按既定順序?qū)λ型ǖ擂D(zhuǎn)換一次,,DMA則自動(dòng)保存每個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng)所有通道轉(zhuǎn)換完畢,,DMA產(chǎn)生中斷,,在此中斷中處理數(shù)據(jù)。本案采用了如下方法:每3次數(shù)據(jù)中取中值,,每8個(gè)中值再取平均值作為最后的轉(zhuǎn)換結(jié)果,,并據(jù)此判斷各電壓是否正常。

  3.3 用PWM方式產(chǎn)生OTP芯片的工作時(shí)鐘

  本案編程器提供給OTP單片機(jī)的是2MHz的工作時(shí)鐘(其它頻率也可),。本案利用TIM的PWM功能輸出一個(gè)2MHz的方波,。

  TIM4的計(jì)數(shù)時(shí)鐘為36MHz,CH4設(shè)置為PWM1模式,。設(shè)置完成,、啟動(dòng)TIM4后無(wú)需其它代碼即可在相應(yīng)引腳上輸出時(shí)鐘信號(hào),并可控制其啟動(dòng)和停止,。,。

  3.4 頻率檢測(cè)

  本案采用主控制器內(nèi)部的SySTick產(chǎn)生1s中斷,并配合另一個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)OTP單片機(jī)的頻率輸出,。因?yàn)镾TM32F10x的工作主頻很高,,因此可以很準(zhǔn)確地檢測(cè)OTP單片機(jī)的內(nèi)部振蕩頻率。

  程序設(shè)計(jì)時(shí)利用了ST提供的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0,。限于篇幅,,具體代碼不詳述。

  4,、結(jié)語(yǔ)

  本方案已在多種OTP單片機(jī)上測(cè)試,,編程可靠,測(cè)量準(zhǔn)確,,效果很好,。

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