大工20秋《单片机原理及应用》复习资料四
单片机原理及应用辅导资料四主 题：课件第二章单片机的基本结构和原理第10-13节学习时间：2020年4月20日--4月26日
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
每周文摘：担使命，就是要牢记我们党肩负的实现中华民族伟大复兴的历史使命，勇于担当负责，积极主动作为，用科学的理念、长远的眼光、务实的作风谋划事业；保持斗争精神，敢于直面风险挑战，知重负重、攻坚克难，以坚忍不拔的意志和无私无畏的勇气战胜前进道路上的一切艰难险阻；在实践历练中增长经验智慧，在经风雨、见世面中壮筋骨、长才干。
摘选自《在“不忘初心、牢记使命”主题教育工作会议上的讲话》课程内容：
我们这周主要学习课件第二章单片机的基本结构和原理第10-13节的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对单片机相关知识的理解。一、学习要求
了解数模转换器、串行通讯的功能。二、主要内容
1．模数转换器（ADC）
主要特点
12位分辨率
转换结束、注入转换结束和模拟看门狗事件可以产生中断
支持自动扫描模式
自校准
规则转换和注入转换均有外部触发选项
间断模式
最快转换速度可以达到1uS
规则转换可以产生DMA请求
模拟看门狗
影响AD转换精度的因素
电源随负载变化，不稳定
采用单独的精确参考电压
模拟输入信号噪声
平均值方法
外部滤波器
信号幅度与ADC动态范围匹配
IO引脚间的串扰
模拟信号源阻抗
尽量避免在模拟输入引脚上出现负输入电流
（1）ADC主要寄存器介绍
①ADC状态寄存器（ADC_SR）
AWD：模拟看门狗标志位
0：没有发生模拟看门狗事件；1：发生
EOC：转换结束位
0：转换未完成；1：由硬件在通道组转换完成时置1
JEOC：注入通道转换结束位
0：转换未完成；1：有硬件在所有注入通道转换完成时置1
JSTRT：注入通道开始位
0：注入通道组转换未开始；1：转换开始
STRT：规则通道开始位
0：规则通道组转换未开始；1：转换开始
②ADC控制寄存器（ADC_CR1）
DISCNUM：收到外部触发后转换规则通道数目
JDISCEN/DISCEN：
0：注入/规则通道组上禁止间断模式；1：开启间断模式
JAUTO：自动的注入通道组转换
SCAN：扫描模式
EOCIE：允许产生EOC中断
③ADC控制寄存器2（ADC_CR2）
TSVREFE：温度传感器和VREFINT使能
SWSTART：开始转换规则通道
JSWSTART：开始转换注入通道
ALIGN：数据对齐
0：右对齐；1：左对齐
RSTCAL：复位校准
0：校准寄存器以初始化；1：初始化校准寄存器
CAL：AD校准
CONT：连续转换
ADON：开启AD转换器
ADC采样时间寄存器1（ADC_SMPR1）
ADC采样时间寄存器2（ADC_SMPR2）
ADC规则序列寄存器1（ADC_SQR1）
L：规则通道序列长度
0000：1个转换 … 1111：16个转换
SQ16：规则序列中第16个转换 （0-17）
（2）简单应用
基本原理：通过单通道连续转换来采集芯片内部的温度传感器的数值。
程序基本流程：
GPIO复用功能初始化(内部采用时不用)
ADC时钟使能
ADC初始化
自校准
启动转换2．BIT-BAND简介
Bit-band操作为Cortex-M3提供的特殊操作，Bit-band区域的每个字都会有普通区域的某个字节的某个比特位与之对应。
对Bit-band区域某个字节的写操作，Cortex-M3都将自动转换成对相对应比特位的读－修改－写操作。对Bit-band区域某个字节的读操作则将转换成相对应比特位的读操作。
与原有的读字节－修改相应比特位－写字节的操作方式相比，Bit-band虽然不能减少操作时间，却能简化操作减小代码量，并防止错误的写入。
Bit-band区域的存储器以32位的方式进行访问，但其中有效的仅仅是BIT0位，只有BIT0位的值才对应到相应的普通区域的比特位上，其他位无效。
STM32F10xxx系列芯片为所有的外设寄存器和SRAM提供相对应的Bit-band区域，以简化对外设寄存器和SRAM的操作。3．STM32的多种低功耗模式
（1）低功耗模式-睡眠模式
通过执行（WFI/WFE）进入该模式
Cortex-M3控制寄存器中的SLEEPONEXIT位决定进入睡眠模式的机制
Sleep-Now（SLEEPONEXIT=0）：当执行WFI/WFE时，CPU立即进入睡眠模式
Sleep-on-Exit（SLEEPONEXIT=1）：当从最低优先级的中断处理退出时，进入睡眠模式
退出睡眠模式：
WFI（等待中断）
任意可被NVIC识别的外设中断
WFE（等待事件）
在事件模式下，一个在外设控制寄存器中可以设置为中断的事件，或设置为事件模式的外部中断线事件
进入/退出无时间损失
（2）低功耗模式-停止模式
进入停止模式的条件
设置了Cortex-M3系统控制寄存器中的SLEEPDEEP位；
清除电源控制寄存器PWR_CR中的PDDS位；
通过设置PWR_CR中LPDS位选择电压调节器的模式。
如果RTC或IWDG正在运行，进入停止模式时这些外设仍然运行，不会停止
通过清除PWR_CR中PDDS位将电压调节器设置为低功耗模式
退出停止模式：
WFI（等待中断）
任意设置为中断模式的外部中断线
WFE（等待事件）
任意设置为事件模式的外部中断线
从停止模式恢复时，时钟配置返回到复位时状态（即系统时钟为HIS）
（3）低功耗模式-待机模式
进入待机模式的条件
设置了Cortex-M3系统控制寄存器中的SLEEPDEEP位；
清除电源控制寄存器PWR_CR中的PDDS位；
清除电源控制/状态寄存器PWR_CSR中WUF位。
如果RTC或IWDG正在运行，进入待机模式时这些外设仍然运行，不会停止
在待机模式下，所有IO引脚处于高阻状态，除了
复位引脚（时钟有效）；
防侵入引脚，如果被设置为检测侵入或校准；
唤醒引脚，如果使能唤醒功能。
唤醒源：
唤醒引脚的上升沿
RTC告警
复位引脚的外部复位信号
IWDG复位4．串行通讯（USART）
通用同步异步收发器（USART）提供一种灵活的方法与符合工业标准NRZ异步串行数据格式的外设进行全双工数据交换。
同时支持同步单向通讯和半双工单线通讯，也支持LIN（局域互联），智能卡协议和IrDA（红外数据组织）以及调制解调操作，和多处理器通讯。
可以使用多缓冲器配置的DMA方式，实现高速通讯。
（1）USART的主要寄存器
①状态寄存器（USART_SR）
CTS：CTS标志LBD：LIN断开检测 NE：噪声错误标志 FE：帧错误标志
TXE：发送数据寄存器空
当TDR寄存器的数据被硬件转移到移位寄存器的时候，由硬件置位，可以通过操作USART_DR寄存器清除此位
TC：发送完成
当包含数据的一帧发送完，TXE=1，有硬件置位，由软件序列清除（先读USART_SR，然后写入USART_DR）
RXNE：读数据寄存器非空
当RDR移位寄存器中数据转移到USART_DR寄存器中，由硬件置位，通过读USART_DR清除此位
IDLE：总线空闲监测
ORE：过载错误
PE：校验错误
②数据寄存器（USART_DR）
③波特率发生器（USART_BRR）
④控制寄存器1（USART_CR1）
UE：USART使能
0：USART分频器和输出被禁止 1：USART使能
M：字长
0：1位起始位，8位数据位，n个停止位 1：9位数据位
WAKE：唤醒方式
0：被空闲总线唤醒1：被地址标记唤醒
PCE：校验控制使能PS：校验选择 0-偶校验 1-奇校验
PEIE,TXEIE，TCIE，RXNEIE，IDLEIE
TE：发送使能RE：接收使能
RWU：接收唤醒
SBK：发送断开帧
⑤控制寄存器2（USART_CR2）
LINEN：LIN模式使能
STOP：停止位个数
CLKEN：时钟使能
CPOL：时钟极性CPHA：时钟相位
LBCL：最后一位时钟脉冲
LBDIE：LIN断开符监测中断使能
LBDL：LIN断开符监测长度
ADD：被设备的USART节点地址
⑥控制寄存器3（USART_CR3）
DMAT：DMA使能发送
DMAR：DMA使能接收
（2）USART的简单应用
全双工异步串行通讯是USART的一个基本应用方式，在软件后硬件的调试过程中有极好的辅助作用
程序基本流程
GPIO功能初始化
USART的初始化
使能USART模块
数据发送和接收三、习题
（单选题）
1. 关于模数转换器（ADC）说法错误的是（ ）。
A.10位分辨率
B.支持自动扫描模式
C.最快转换速度可以达到1uS
D.规则转换可以产生DMA请求2. ADC_SR是（ ）。
A. ADC状态寄存器
B. ADC控制寄存器
C. ADC采样时间寄存器
D. ADC规则序列寄存器3. Bit-band区域的存储器以（ ）位的方式进行访问。
A. 8
B. 16
C. 32
D. 644. 关于STM32的多种低功耗模式说法错误的是（ ）。
A. Cortex-M3控制寄存器中的SLEEPONEXIT位决定进入睡眠模式的机制
B. 当执行WFI/WFE时，CPU立即进入睡眠模式
C. 如果RTC或IWDG正在运行，进入停止模式时这些外设仍然运行，不会停止
D. 在待机模式下，所有IO引脚处于高阻状态5. 关于状态寄存器（USART_SR）说法正确的是（ ）。
A. TXE为发送数据寄存器非空位
B. RXNE为读数据寄存器空位
C. IDLE为过载错误位
D. PE为校验错误位【习题答案】
（单选题）
1、A 2、A 3、C 4、D 5、D
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