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STM32F10x在OTPMCU编程器中的应用

发布时间:2020-07-01 01:24:54 阅读: 来源:酸洗缓蚀剂厂家

OTP单片机因其价格低廉、性能成熟在许多小家电中得以广泛应用。硬件编程器通常是其开发过程中必不可少的设备。本案是用于该类单片机的硬件编程器,可对该类单片机实现联机编程和脱机编程;还可以测试该类单片机的工作频率、工作电压等多项参数,一机多用。

1、STM32F101R8主要特性

STM32F10x系列是ST公司推出的基于ARM最新架构Cortex-M3内核的MCU。集成了存储器、时钟、复位和电源管理电路,DMA控制器,模数/数模转换器,快速IO口,多功能定时器及各种通讯端口。具有多种低功耗模式、在线调试端口。该系列MCU引脚、外设、软件具有高度兼容性,能应用到许多领域中。

本案选用了基本型器件STM32F101R8。这颗器件的主要特性有:

ARM 32位Cortex-M3 CPU,36MHz,单周期乘法和硬件除法器 64KB FLASH,10KB SRAM 2.0~3.6V,POR,PDR,PVD 内部8MHz、40kHz RC振荡器,PLL;外部4~16MHz晶体,32kHz用于RTC和备份域 7通道DMA控制器 3个4通道通用定时器,IC/OC/PWM 2个SPI口,最高18Mbis/s 2个I2C接口,支持SMBus 3个USART,支持ISO7816,LIN,IrDA,Modem 1个16通道12位ADC 低功耗模式:睡眠、停止、待机 SWD和JTAG在线调试 CRC计算,96位唯一ID 51个IO口 小型LQFP64封装2、编程器硬件设计

编程器通过串口或其它通讯口与配套工具软件通讯,实现对芯片的联机编程。脱机时则通过按键控制对芯片的编程。

编程器硬件框图如图1所示。

图1 编程器硬件框图

编程器产生芯片所需的工作和编程电压,并根据需要控制所有电压的开启和关闭。同时,利用主控制器内部多通道ADC检测供电电压和编程电压,一旦电压发生异常即关断系统。

指示灯编程器用主控制器高驱动能力口线直接控制指示灯的开关,指示编程器的各种工作状态。

通过编程接口对OTP芯片编程,同时还供给芯片工作时钟,检测芯片内部振荡器的频率。

STM32F101R8的应用连接如图2所示。

图2 STM32F应用连接图

其中,CLK提供OTP芯片工作时钟;AD0 ~ AD4共5路电压输入,用于检测系统的工作电源和编程电压;f1_TST和f2_TST则用于检测OTP芯片的内部振荡器频率。RXD、TXD是编程器和上位机之间的通讯接口(UART),SCL和SDA是STM32F10x和OTP芯片之间的通讯接口(I2C,亦可用SPI等)。

L1、L2、L3连接到指示灯,BEEP连接到蜂鸣器,KEY连接到脱机编程按键。其余引脚控制编程电压和编程接口的开关。

3、编程器软件设计

3.1 主流程

软件主流程图如图3所示。

图3 软件主流程图

主流程看起来非常简单,因为程序充分利用了STM32F10x强大的中断能力。

3.2 ADC、DMA和TIM的设计

在上图的主循环中,没有对ADC的任何处理,这是因为程序采用了定时启动ADC、用DMA自动读取ADC的采样数据、并在DMA中断中处理ADC数据的方法。采用这种工作方式,只需要在初始化过程中正确设置ADC、DMA和定时器即可,其它都在相应的ISR中完成。

DMA1通道1连接到ADC,配置如下:外设基地址是ADC1的数据寄存器地址,存储器基地址是开辟的缓冲区首地址,数据源是外设,数据目的是缓冲区,缓冲区大小为5个单元,外设地址不自动增量而存储器地址则自动增量,数据均为半字,循环模式,高优先级,传输完成产生中断。

ADC设置为扫描模式,数据右对齐,软件触发转换,共5个通道,最大采样时间,且在开机复位后校准一次。

用TIM2 CH2控制ADC定时转换。定时器配置为计数时钟1MHz,CH2为输出比较模式,定时中断。

每当产生TIM2 CC2中断,就启动ADC1按既定顺序对所有通道转换一次,DMA则自动保存每个通道的转换结果。当所有通道转换完毕,DMA产生中断,在此中断中处理数据。本案采用了如下方法:每3次数据中取中值,每8个中值再取平均值作为最后的转换结果,并据此判断各电压是否正常。

3.3 用PWM方式产生OTP芯片的工作时钟

本案编程器提供给OTP单片机的是2MHz的工作时钟(其它频率也可)。本案利用TIM的PWM功能输出一个2MHz的方波。

TIM4的计数时钟为36MHz,CH4设置为PWM1模式。设置完成、启动TIM4后无需其它代码即可在相应引脚上输出时钟信号,并可控制其启动和停止。。

3.4 频率检测

本案采用主控制器内部的SySTick产生1s中断,并配合另一个定时器计数OTP单片机的频率输出。因为STM32F10x的工作主频很高,因此可以很准确地检测OTP单片机的内部振荡频率。

程序设计时利用了ST提供的标准外设库STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0。限于篇幅,具体代码不详述。

4、结语

本方案已在多种OTP单片机上测试,编程可靠,测量准确,效果很好。

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