1.0 Arduino für STM32 Überblick
Stoffverteilung entsprechend dem Bildungsplan Jahrgangsstufe 1 TGI Baden Württemberg. Formelsammlung Arduino IDE Verwendete Hardware Links zu weiteren Quellen Links zu STM32 Seitenaufrufe: 676
1.1 Einstieg in Arduino für STM32
Forum der STM32 Boardleute: https://www.stm32duino.com Anleitung für MacOS Arduino Software laden und installieren.Unter Voreinstellungen zusätzliche Boardverwalter-URL eingeben damit die Erweiterung gefunden wird:Das Kopieren und einfügen: https://github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/raw/main/package_stmicroelectronics_index.json Arduino-IDE NEU Starten => Dann wird Eintrag unter Voreinstellungen erst aktiv!DANN In den Boardverwalter gehen und STM32 MCU based borads installierenWerkzeuge => Board => Boardverwalter => STM32 => Installieren…
1.1 🚧 SPS-Logik-Simulation
Einordnen des Unterrichtsentwurfs: Hier wird Digitaltechnik mit µC Programmierung in C/Assembler in Java mit Oberfläche betrieben. Günstige Voraussetzungen: Perfekt passend wäre der Zeitpunkt in der Eingangsklasse bei dem in Java die Oberflächenprogrammierung behandelt wurde und in Assembler die ersten Schritte unternommen werden sollen. Letztlich soll verstanden werden, wie die µC Register direkt verwendet werden mit…
1.1b 🚧🏋️ Bitschubserei
Synopsis: [MezData: Ausdrücke und Operatoren] [SPS-Logik-Simulation] Sobald mehrere Port-Pins auf einmal gelesen oder gesetzt werden sollen wird es mit digitalWrite() und digitalRead() umständlich, ausserdem brauchen diese Operationen deutlich länger als der direkte Zugriff über die Portregister.Hinweise: Zur Veranschaulichung habe ich hier unsigned char a; // 8 Bit ohne Vorzeichen (uint8_t) verwendet. In den [] Klammern…
1.1d 🚧 C Datentypen für Arduino
Einfache Datentypen Die Tabelleninhalte wurden für STM32 Arduino mit Testsoftware ermittelt. Es gibt Unterschiede in der Interpretation der Datentypen bei verschiedenen Compilern und µCs. In C/C++ hat es daher zusätzliche Datentypen, mit denen Vorzeichenbehaftung und Bitbreite compilerunabhängig festgelegt werden können. Datentyp #Bits #Werte Wertebereich entspricht Bemerkung bool 8 2 false (=0), true (≠0) char (ist…
1.1l 🚧 LCD Anzeige
LCD-Ausgabe via I2C an SturmBoard (Baseshield V1.2)? Lösung mit Drahtbrücken Das I2C-LCD-Display ist an PA11 (SCL) und PA12 (SDA) angeschlossen. Beim Assembler und bei MBED hat Herr Sturm eine Software I2C-Lösung zur Anbindung verwendet, d.h. es wird nicht die I2C-Hardware des Controllers genutzt, sondern die Schnittstelle ist per Software realisiert.Die Arduino I2C-Library Wire benutzt standardmässig…
1.1o 🚧 Oszilloskopieren
Synopsis: [de.wikipedia.org/wiki/Oszilloskop]Ein Oszilloskop auch liebevoll Oszi genannt ist das (zweit) wichtigste Messgerät eines IT-Bastlers. Dabei werden Signale im zeitlichen Verlauf graphisch dargestellt. Wenn viele digitale Signale gleichzeitig gemessen werden sollen gibt es Logic-Analyzer. Zeiten mit Oszilloskop messen Wie schnell kann ausgegeben werden? Die LED an D13 (PA5) so schnell wie möglich blinken lassen.Das Signal mit…
1.1p 🚧 printf, sprintf
Formatiertes Ausgeben von Werten Tests mit Java Ausgabe Test mit Arduino STM32 Bei dem Testprogramm wird ab Floating Point normalerweise nur noch Mist ausgegeben!Das liegt daran, dass die Verarbeitung von Fließkommaformatierungen recht viel Programmspeicher (ca. 2,5 KiByte) benötigen würde und bei den kleinen µC dies vermieden werden sollte, so wurde der Code für Float Printf…
1.1s 🚧 Spickzettel
Sammlung für die lokale Formelsammlung 🤠. Beispielsketch Sketch nennt man bei Arduino die Entwürfe für ein Programm. Ein Sketch ist eine Textdatei z.B. „Beispiel“ mit der Endung .ino also Beispiel.ino. Die Datei muss sich in einem gleichnamigen Ordner hier Beispiel befinden. Dafür #define Synopsis: C-Präprozessor📖 Präprozessor-Direktiven🔗.Die Pins am µC haben Bezeichnungen wie D13 oder PC13….
1.1x STM32 GPIO Ports
Hier eine etwas vereinfachte Betrachtung, für Details Doku lesen: [Referenz Manual rm0038 S183ff.] [Datenblatt stm32l152re S92] [STM32-API] Prinzip-Schaltbild für einen I/O-Pin Veranschaulichung I/O Pin Teilschaltung mit Digital Einstieg in die Vielfalt der Einstellmöglichkeiten. Jeder Pin kann als General Purpose Input/Output (Allzweckeingabe/-ausgabe) oder mit einer alternativen Funktion verwendet werden. Im Vergleich mit dem oberen Blockschaltbild fehlen…
1.2 Aufgaben zum Einstieg
SOS ausgeben mit BoardLED D13. … – – – … Auf der BoardLED 13 soll ein SOS-Blinken ausgegeben werden.Hier das Zeitschema zur Ausgabe. Mit einer Variable int dit soll die Dauer des kurzen Signals einstellbar sein.Zum Testen usw. https://morsedecoder.comErstellen Sie ein Programm, ein dit soll die Länge 200ms haben. Hier ein paar Anregungen: String ausgeben…
1.3 🏹 Zustandsdiagramm
Benötigte Hilfsmittel: TGI-Formelsammlung, Software Umlet, Anleitung zu Umlet: Tipp: Um Diagramme automatisch in der passenden Größe dar zu stellen: style=autoresize Fußgängerampel mit UML-Zustandsdiagramm entwickeln Die [Fußgängerampel] wird mit UML-Zustandsdiagramm erneut entwickelt. Schauen Sie sich den alten Lösungs-Quellcode noch einmal an. Aus der Digitaltechnik kennen Sie ja bereits Zustandsdiagramme, sie sind ein praktisches Werkzeug um Automaten…
1.4 ⚡️ Interrupts
Die BOARD_LED an PA5 (D13) soll bei Betätigung vom Board-Taster USER_BUTTON an PC13 immer langsamer blinken. Der Taster ist entprellt und Low aktiv. ❓ Wenn die Zeit länger wird, bewirkt ein kurzer Tastendruck oft keine Veränderung mehr. Warum? Lösung: Taster öfter überprüfen Immer wieder vorbeischauen ob der Taster gedrückt wurde nennt man Polling auf den…
1.5 ⏲️ Timer
Dank der STM32-Arduino HardwareTimer library🔗 wird man von den nicht ganz einfachen Details der STM32 Timer zunächst verschont. Info: In der MBED-Umgebung könnte das so aussehen: Ticker Dort wird mit Threads gearbeitet, die schlafen gelegt werden, erinnert mich an Java..Hier nun der Weg mit STM32-Arduino. (Unterschied zu Atmel-AVR bei Register Compare, hier kein +1 zu…
1.6 ⏱️ Frequenz und Periodendauer messen
[de.wikipedia.org/wiki/Frequenz 🔗] Die Frequenz f eines Signals ist die Anzahl der Wiederholungen pro Sekunde.Im Beispiel ein Rechtecksignal. Die Periodendauer T ist dabei z.B. die Zeit von steigender zur steigender Flanke. Um die Frequenz zu messen kann z.B. die Anzahl der steigenden Taktflanken in einer Sekunde gezählt werden.Bei niedrigen Frequenzen wird eher die Periodendauer T gemessen.Oft…
1.7 💯 PWM (PulsWeitenModulation)
Synopsis: [de.wikipedia.org/wiki/Pulsdauermodulation 🔗]Wieder so ein „explosives“ 🧨 Thema! Sobald man sich näher damit beschäftigt kann es spannend aber auch kompliziert werden… Aufgaben Arduino: analogWrite() Lesen: [arduino.cc/reference/en/language/functions/analog-io/analogWrite/ 🔗] [docs.arduino.cc/learn/microcontrollers/analog-output/ 🔗] Die Helligkeit der LED an PC7 soll durch den low-aktiven prellfreien UserButton an PC13 in den Stufen0% -> 25% -> 50% -> 75% -> 100% ->…
2.0 🚧 Timer-Schmerzen?
Angenommen, ich will PWM unterrichten und soll dabei auf die Hardware eingehen. Hier ein Versuch verschiedene µC dabei zu vergleichen: ATmega328P (Arduino Uno, Nano) ATmega328P DATASHEET🔗 S90 ff. Doku ist gut verständlich. Alter Unterricht: Timer und Pulsweitenmodulator STM32L152xx STM32L152xx Referenz Manual RM0038🔗 S383. System ist recht kompliziert, Doku ist nicht so leicht zu verstehen.. STM32-Timer-Hardware…
3.0 〰️ Schnittstellen und Module Überblick
SPI I2C UART Prinzip Master—Slave Master-Slave Gleichberechtigt Anzahl Kommunikations-Teilnehmer 1 Master,beliebig viele Slaves 1 Master, bis 127 Slaves Zwei Teilnehmer Übertragungsart Vollduplex Halbduplex Halb-/Vollduplex Datenübertragungsrate bis zu 10MHz typ. 3,4 Mbit/s bis zu 5Mbit/s 50..3.000.000Bit/s Anzahl Leitungen minimal 4 2 minimal 2 Taktsynchron synchron synchron asynchron Anschlüsse SCLK, MOSI, MISO , SS SDA, SCK TX,RX…
3.1 🔢 AD / DA Wandlung
[How to get the best ADC accuracy in STM32 microcontrollers][Was sind A/D- und D/A-Wandler?][MezData: Analog und Digital] [Wikipedia: Analog-Digital-Umsetzer] Die AD-Wandlung (Analog-Digital-Wandlung) ist ein Prozess, bei dem analoge Signale in digitale Signale umgewandelt werden. Dies ist essenziell für die Verarbeitung von Signalen in digitalen Systemen wie Computern, Smartphones oder Messgeräten. Fachbegriffe Wert-Quantisierung: Analoge Spannung in…
3.2 ⚙️ Servo steuern mit PWM
[L293D] [MezData: Servos][Arduino Servo Library][MezData: Modellbau-Servotester mit Pulsweiten-Anzeige] Modellbauservo Ein Modellbauservo wird durch die Breite eines Impulses gesteuert. Der Stellwinkel des Servos ist proportional zur Impulsbreite. Alle 20 ms sollte ein Steuerimpuls kommen. Die übliche Impulsbreite bewegt sich zwischen 1 ms und 2 ms. Servos können auch ausserhalb dieses Bereiches noch gesteuert werden, drehen weiter,…