فیلم آموزش تایمر در STM32، مقدماتی – جلسۀ 6 آموزش STM32

فیلم آموزش تایمر در STM32 که یکی از مهمترین مباحث میکروکنترلرهاست، جلسۀ ششم فیلم آموزش ARM STM32 مقدماتی یوبرد است. تایمرها از مهمترین و پر بحث ترین واحدهای داخلی میکروکنترلرها هستند. در میکروکنترلرهای STM32 چند نوع تایمر وجود دارد که هر کدام ویژگی ها و عملکردها و کاربردهایی دارند. در میکروکنترلرهای ARM STM32 سری F1 سه نوع تایمر Basic و General purpose و Advanced control وجود دارد. در این جلسه و جلسۀ بعد، به تشریح عملکرد و کاربردهای تایمرهای مذکور در میکروکنترلرهای ARM STM32 سری F1 می پردازیم. مباحث مربوط به تایمرهای این میکروکنترلرها را در دو جلسه ارائه می کنیم. در این جلسه ویژگی ها و امکانات مقدماتی این سه نوع تایمر را بررسی می کنیم و در جلسۀ بعد، به تشریح ویژگی ها و عملکردها و کاربردهای پیشرفتۀ این تایمرها می پردازیم. منظور ما از میکروکنترلرهای STM32 سری F1 یا STM32F1، میکروکنترلرهای STM32F101/2/3/5/7xx هستند. می توان گفت در پروژه های کاربردی مبتنی بر میکروکنترلر، همواره از تایمرها استفاده می شود. و تایمرها با امکاناتی که دارند، عملکردهای متعددی را ارائه می دهند که مورد نیاز بسیاری از پروژه هاست. از ساخت وقفه های زمانی گرفته، تا ساخت شکل موج سینوسی و کنترل دور موتور. همچنین یکی از کاربردهای مهم تایمرها، ایجاد وقفه های زمانی منظم برای Real-time کردن عملکردهای متعدد میکروکنترلر است. در وبلاگ یوبرد، برای میکروکنترلرهای AVR و STM32 و LPC1768، نوشته هایی مرتبط با تایمر وجود دارد. برخی از این نوشته ها عبارتند از:

• ساخت PWM با AVR
• PWM فرکانس متغیر با AVR
• تایمرهای میکروکنترلرهای STM32
• کنترل دور موتور با تایمر در STM32
• ساخت PWM در LPC1768
• تاخیر با تایمر در میکروکنترلرها

که آنها را با توجه به اهمیت تایمر در میکروکنترلرها، در وبلاگ قرار داده ایم. تایمرها در میکروکنترلرهای ARM STM32 ویژگی های منحصر به فردی دارند. برای مثال تایمرها می توانند با هم در ارتباط باشند و سیگنال خروجی یک تایمر (تایمر Master)، منبع تحریک و یا کلاک تایمر دیگر (تایمر Slave) باشد. همچنین این تایمرها امکاناتی دارند که کار کردن با آنها مقداری مشکل است و نیاز به تجربه دارد. بنابراین در فیلم آموزش تایمر در STM32، مقدمات، مباحث تئوری و عملی و نکات و جزئیات آنها را به طور کامل بررسی می کنیم.

فیلم آموزش میکروکنترلرهای AVR مقدماتی

فیلم آموزش آردوینو مقدماتی

تصویر 1 – آموزش تایمر در میکروکنترلرهای STM32F1

سرفصل های فیلم آموزش تایمر در STM32

بر خلاف جلسات دیگر آموزش میکروکنترلرهای ARM STM32 مقدماتی یوبرد، در این جلسه، پس از بیان هر موضوع، نمونه کدهای آن را نیز تشریح می کنیم. موضوعات مورد بحث آموزش تایمر در میکروکنترلرهای STM32 سری F1 عبارتند از:

• تعریف و عملکرد تایمر: در این بخش از جلسۀ ششم فیلم آموزش STM32، به تعریف تایمر و عملکرد آن می پردازیم و اشاره ای به آی سی های شمارنده و واحدهای تایمر میکروکنترلرها می کنیم.
• بررسی عبارات و اصطلاحات و مباحث مربوط به تایمر: عبارات و اصطلاحات و مباحثی مثل منبع کلاک، تقسیم فرکانسی، انواع شمارش صعودی و نزولی و هر دو با هم، تایمر/کانتر و تفاوت تایمر و کانتر، رجیستر شمارنده، رجیستر مقایسه، دورۀ تناوب تایمر، خروجی های تایمر (سرریز و مقایسه)، ورودی های تایمر (کپچر)، وقفه های تایمر، Duty cycle، موج PWM، مدهای تایمر، امکانات دیگر تایمرها و … را در این بخش از فیلم آموزش STM32 بررسی می کنیم.
• کاربردهای تایمر: که در این قسمت از فیلم آموزش ARM STM32، این کاربردها را به چهار دستۀ «ایجاد وقفه های زمانی دقیق»، «تولید شکل موج PWM»، «زمان سنجی» و «شمارش» تقسیم می کنیم و هر یک را توضیح می دهیم.
• معرفی انواع دیگر تایمر: مثل تایمر Watchdog، تایمرهایی با نام PWM و SysTick و Motor control و … در میکروکنترلرها که در این بخش از آموزش ARM STM32 آنها را بیان می کنیم.
• انواع تایمر در میکروکنترلرهای STM32 سری F1: در میکروکنترلرهای ARM STM32 سه نوع تایمرهای Basic، تایمرهای General purpose و تایمرهای Advanced control وجود دارند. در این بخش از فیلم آموزش ARM STM32، ضمن معرفی و بیان ویژگی های این انواع تایمر، وجود یا عدم وجود آنها را در میکروکنترلرهای ARM STM32 سری F1 بیان می کنیم.

تصویر 2 – فیلم آموزش تایمر در STM32، انواع تایمر در STM32F1

• تشریح عملکرد تایمرهای Basic در STM32: عملکرد Time base unit، تغییر مقدار رجیستر Prescaler و تقسیم فرکانسی، زمان Reload شدن رجیستر ARR، آپدیت نرم افزاری (بیت UG) و مد دیباگ نیز از مباحث این بخش آموزش تایمر در میکروکنترلرهای ARM STM32 هستند.
• آموزش رجیسترهای تایمر در STM32، تایمرهای Basic: که این رجیسترها CR1 و DIER و SR و EGR و CNT و PSC و ARR هستند.
• نمونه کدهای تایمرهای Basic: راه اندازی رجیستری تایمر در STM32 و راه اندازی تایمر در STM32 با HAL برای وقفه های زمانی منظم با تایمر Basic، نمونه کدهایی هستند که در این بخش از جلسۀ تایمر فیلم آموزش STM32 آنها را بررسی می کنیم و نتیجۀ آنها را در عمل نیز می بینیم.
• تشریح عملکرد تایمرهای General purpose در STM32: این بخش از آموزش تایمر در میکروکنترلرهای ARM STM32، شامل بررسی ویژگی ها و عملکرد این تایمرها، تشریح بلوک دیاگرام آنها، نحوۀ شمارش در رجیستر شمارنده و تقسیم فرکانسی، زمان Reload شدن رجیستر ARR، نوع شمارشی نزولی یا Down counting و مد شمارشی Center-aligned است.
• تشریح رجیسترهای تایمرهای General purpose: رجیسترهای CR1 و DIER و SR و CCMR1 و CCMR2 و CCER و CNT و PSC و ARR و CCRx را با نکات آنها شرح می دهیم.
• تشریح مبحث Input capture و نمونه کد اندازه گیری دور موتور DC
• مبحث Output compare و PWM و نمونه کد تغییر سرعت موتور DC
• نمونه کد برای کنترل دور موتور DC: نمونه کد تایمر در STM32 با HAL و به صورت رجیستری برای اندازه گیری دور موتور با کپچر و تغییر سرعت آن با PWM، موضوع مورد بحث این قسمت از جلسۀ ششم فیلم آموزش ARM STM32 است.
• نمونه کد کپچر: در این بخش از آموزش تایمر در STM32، یک نمونه کد رجیستری تایمر در STM32 را برای اندازه گیری دورۀ تناوب و پهنای پالس یک سیگنال PWM ورودی بررسی می کنیم.
• تایمرهای General purpose دیگر (تایمرهای 9 تا 14): این تایمرها هم تایمرهای General purpose هستند. در این بخش از فیلم آموزش تایمر در ARM STM32، بلوک دیاگرام این تایمرها را بررسی و تفاوت های آنها را با تایمرهای 2 تا 5 بیان می کنیم.
• تایمرهای Advanced در STM32: به ویژگی ها و بلوک دیاگرام تایمرهای Advanced control می پردازیم.
• تشریح عملکرد Repetition counter در تایمرهای Advanced و نمونه کد آن

در آموزش تایمر در STM32 به هر آنچه که مربوط به مباحث مقدماتی تایمرهای میکروکنترلرهای ARM STM32 است پرداخته ایم و هیچ نکته و موضوعی از قلم نیفتاده است. دانش پذیر پس از مشاهدۀ فیلم آموزش تایمر در STM32 و تمرین نمونه کدهای آن، می تواند همۀ امکانات تایمرها را که در این جلسه بیان کرده ایم، به کار گیرد.

پیش نمایش – راه اندازی تایمر Basic در میکروکنترلرهای ARM STM32