توضیحات

بررسی اجمالی
پیش نیاز
بررسی اجمالی

آموزش کاربردی میکروکنترلر ARM خانواده STM32

زیر نظر استاد کلانی

در این دوره آموزشی با پکیج آموزشی که شامل برد آموزشی STM32 و ماژول های کاربردی ارایه میشود

پیش نیاز

• آشنایی اولیه به معماری و چگونگی عملکرد میکروکنترلر ها
• آشنایی اولیه به زبان برنامه نویسی  C

جلسه اول

در این جلسه آموزش های مقدماتی و پیش نیاز آموزش داده می شود که شامل :

• آشنایی با معماری پردازنده های ARM
• آشنایی با ساختار میکروکنترلر های 32  بیتی ARM  و تفاوت آن با میکروکنترلر های 8 بیتی
• آشنایی با کامپایلر های موجود برای میکروکنترلر ARM
• آشنایی با کامپایلر Keil
• آشنایی با پروگرامرهای  میکروکنترلر های ARM مانند ST-LINK و J-LINK
• آشنایی با زبان برنامه نویسی C و آموزش آن همراه با چند مثال .
• آشنایی با میکروکنترلرهای STM32 و خانواده های مختلف آن
• آشنایی با برد آموزشی STM32F107 شرکت نامینیک
• بررسی کتابخانه های ارایه شده توسط شرکت ST برای راه اندازی بخش های مختلف میکروکنترلر
• آموزش نصب نرم افزار های مورد نیاز (Keil,STM32CubeMX,ST-LINK,Drivers)

در این جلسه به سوالات دانشجویان  پاسخ داده می شود و با مفاهیم اولیه اشنا می شوند تا بتوانند از جلسه ی دوم به بعد به صورت عملی کار کنند.

جلسه دوم

در این جلسه دانشجویان با این مباحث کار خواهند کرد :

• مروی بر مباحث گذشته و پاسخ به سوالات دانشجویان
• ساخت یک پروژه در محیط نرم افزار keil و انجام تنظیمات مربوط به پروگرامرو کامپایلر
• اشنایی با فایل Startup میکروکنترلر
• اشنایی با منابع کلاک میکروکنتلر های ARM STM32 
• راه اندازی  پورت های ورودی و خروجی و کلاک میکروکنترلر(GPIO ,CLOCK)
• ساخت یک برنامه ی چشمک زن (LED Blinking)
• آشنایی با واحد کنترلر  وقفه در میکروکنترلر ARM و بررسی مزایا آن نسبت به سایر میکروکنترلر ها (EXTI – NVIC)
• راه  اندازی کلید  به کمک واحد وقفه ی میکروکنترلر (KEY)
• کار با وقفه ی Systick
• کار با  LCD  کاراکتری

پروژه ی 1 :

برنامه ای بنویسید که چهار عدد LED  که بر روی برد اموزشی قرار دارند هر یک ثانیه یکبار روشن و خاموش شوند . (برای درست کردن زمان یک ثانیه از واحد Systick timer  میکرو استفاده بکنید)

پروژه ی 2:

برنامه ای بنویسید که وضعیت چهار عدد کلید را خوانده و با فشار دادن هر کدام از کلید ها یکی از LED  ها روشن شود .

پروژه ی 3 :

برنامه ای بنویسد که با استفاده از سیستم کنترلر وقفه های خارجی (EXTI) و واحد کنترلر وقفه (NVIC) در میکروکنترلر وضعیت هر کدام از کلید ها را خوانده و مانند پروژه ی اول هر کدام از کلید ها را روشن کند.

پروژه ی 4 :

برنامه ای بنویسید که مقدار Welcome  روی  LCD  کاراکتری نمایش داده شود.

جلسه سوم

در این جلسه دانشجویان با این مباحث کار خواهند کرد :

• مروی بر مباحث گذشته در دوره ی مقدماتی  و پاسخ به سوالات دانشجویان
• آشنایی با واحد سریال
• آشنایی با واحد سریال در میکروکنترلر STM32
• آشنایی با مبدل USB به سریال برد آموزشی
• راه اندازی واحد سریال با استفاده از مبدل USB به سریال
• راه اندازی واحد سریال با استفاده از واحد RS-232
• آشنایی با پروتکل RS-485 و راه اندازی آن
• آشنایی با ماژول SIM800
• راه اندازی ماژول SIM800 برای ارسال و دریافت دستور با استفاده از پیامک

پروژه ی 5 :

برنامه بنویسید که با استفاده از واحد سریال بتوانید فرمان روشن و خاموش شدن ال دی را صادر نمایید.

پروژه ی 6 :

برنامه ای بنویسید که با استفاده از واحد سریال رشته ای 10 کارکتری ارسال شده و بر روی ماژول ال سی دی کارکتری نمایش داده شود.

پروژه ی 7 :

برنامه ای بنویسید که با استفاده از ارسال پیامک ال دی روی برد آموزشی را روشن و خاموش نمایید.

جلسه چهارم

جلسه ی چهارم

در این جلسه دانشجویان با این مباحث کار خواهند کرد :

• آشنایی با واحد تایمر میکروکنترلر
• آشنایی با تایمر 6و 7 میکروکنترلر
• راه اندازی تایمر میکروکنترلر همراه با وقفه برای ایجاد تاخیر
• آشنایی با مدولاسیون عرض پالس(PWM)
• آشنایی با تایمر 1 و 8 میکروکنترلر
• راه اندازی تایمر میکروکنترلر برای تولید PWM
• آشنایی با تایمر watchdog timer
• راه اندازی تایمر watchdog timer

پروژه ی 8 :

 برنامه ای بنویسید که دو عدد از ال دی های میکروکنترلر را با استفاده از تایمر 6 و 7 به صورت چمک زن در آورد

پروژه ی 9 :

 برنامه بنویسید که 3 پالس PWM در خروجی میکروکنترلر ایجاد نماید

پروژه ی 10 :

برنامه بنویسید که با استفاده از تایمر watchdog timer در صورت هنگ میکروکنترلر ، میکروکنترلر را ریستارت نماید.

جلسه پنجم

در این جلسه دانشجویان با این مباحث کار خواهند کرد :

• مروی بر مباحث گذشته در دوره ی مقدماتی  و پاسخ به سوالات دانشجویان
• راه اندازی واحد مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) و تولید شکل موج مثلثی و نویز
• آشنایی با ,واحد BKP میکروکنترلر
• اشنایی با واحد PWR میکروکنترلر
• آشنایی با واحد RTC میکروکنترلر ARM و راه اندازی آن

پروژه 11 :

برنامه ای بنویسید که با استفاده از واحد دیجیتال به انالوگ میکروکنترلر ARM   مقدار نور LED  که به خروجی کانال یک مبدل دیجیتال به انالوگ متصل شده است تغییر کند.

پروژه ی 12:

سیستمی طراحی بکنید که با استفاده از واحد RTC  میکروکنترلر ARM  مقدار زمان را محاسبه و  به پورت سریال ارسال کند.

پروژه ی 13:

سیستمی طراحی بکنید که زمان رو بر روی LCD  نمایش دهد و در مدت 10 ثانیه مقدار نور LED  که در پروژه ی قبلی کار شده ؛ تغییر یابد .(یعنی از ثانیه ای یک مقدار نور LED  شروع به زیاد شدن بکند تا ثانیه ی 10 که مقدار نور LED  به حداکثر مقدار خود می رسد)

جلسه ششم

در این جلسه دانشجویان چند پروژه عملی انجام می دهند و با مفاهیم زیر آشنا خواهند شد که شامل:

• اشنایی با مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC)
• آشنایی با امکانات مبدل آنالوگ به دیجیتال میکروکنترلر های
• اشنایی با امکانات مبدل آنالوگ به دیجیتال میکروکنترلر های STM32
• اشنایی با مدهای مختلف ADC
• آشنایی با واحد DMA و کار با آن

---

پروژه ی 14 :

برنامه ای بنویسید که مقدار آنالوگ کانال 8 میکروکنترلر را اندازه گیری کند و آن را با استفاده از پروتکل سریال به کامپیوتر ارسال و داخل Terminal نمایش  دهید

پروژه ی 15 :

برنامه ای بنویسید که به صورت همزمان مقدار آنالوگ چهار کانال میکرو را اندازه گیری کرده و آن را روی LCD کاراکتری نمایش دهید.( از واحد DMA استفاده کنید)

پروژه ی 16 :

برنامه ای بنویسید که مقدار ولتاژ رفرنس داخلی و سنسور دمای میکروکنترلر را اندازه گیری کرده و آن را بر روی LCD نمایش دهید

جلسه هفتم

در این جلسه دانشجویان با این مباحث کار خواهند کرد :

• مروی بر مباحث گذشته در دوره ی مقدماتی  و پاسخ به سوالات دانشجویان
• اشنایی با واحد تایمر TWI (I2C)  میکرو کنترلر
• کار با سنسور دیجیتال  LM75
• کار با حافظه های Flash  میکروکنترلر

---

پروژه ی 17 :

سیستمی طراحی کنید که مقدار دما رو با استفاده از پرتکل I2C  از سنسور دیجیتال LM75  خوانده و ان را با استفاده از پرتکل سریال به کامپیوتر ارسال کند.

پروژه ی 18 :

برنامه ای بنویسید که با یه مقداری رو داخل حافظه ی Flash  میکروکنتلر ذخیری کند.

پروژه ی 19 :

سیستمی طراحی کنید که تعداد دفعاتی که  دمای اندازه گیری  از محدوده ی مجاز بیشتر می شود را  داخل حافظه ی Flash  میکروکنترلر ذخیره بکند  و زمانیکه از طریق پورت سریال یک Request   داده شد مقدار ان رو خوانده و ارسال کند.

جلسه هشتم

در این جلسه دانشجویان با این ماژول های زیر کار خواهند کرد :

• مروی بر مباحث گذشته در دوره ی مقدماتی  و پاسخ به سوالات دانشجویان.
• اشنایی و کار با پرتکل SPI
• آشنایی و کار با ماژول وایزلس NRF24L01
• آشنایی و کار با ماژول  SIM800c
• آشنایی و کار با ماژول وای فای ESP8266

---

پروژه 20 :

سیستمی طراحی کنید که مقدار دمای محیط را از طریق ماژول وایراس (NRF24L01) ارسال کند . ( یک شخص فرستنده، باقی اشخاص گیرنده)

پروژه 21 :

سیستمی طراحی کنید که بتوان از راه دور از طریق SMS  چهار عدد  LED را کنترل کرد.

• اگر مقادیر 1 تا 4 از طریق تلفن همراه SMS  داده شود باید هر کدام از LED  های 1 تا 4 روشن شوند.

پروژه 22:

سیستمی طراحی کنید که بتوان  از طریق WIFI  بین دو دستگاه اطلاعات را ارسال و دریافت کرد.

جلسه نهم

در این جلسه ابتدا به سوالات دانشجویانی که از کلاس مقدماتی شرکت کرده اند پاسخ داده خواهد شد و بعد از ان دانشجویان با کتابخانه های فایل سیستم  اشنا میشوند .

پس از آشنایی با ابزار های مورد نیاز برای استفاده در این دوره با مفاهیم فایل سیستم آشنا میشویم و سپس با فرمت استانداردFAT آشنا شده و با استفاده از این فرمت بر روی کارت حافظه فایل های مختلف را باز کرده و اطلاعات داخل فایل را میخوانیم و یا مینویسیم.

در این جلسه دانشجویان با این مباحث کار خواهند کرد :

• اشنایی با فایل سیستم  FatFS-CHaN
• اشنایی با پرتکل های SPI و SDIO  برای ارتباط با SDCARD
• راه اندازی SD کارت  با پرتکل های SPI و نوشتن و خواندن فایل داخل ان.

پروژه 23:

سیستمی طراحی کنید که دمای محیط را هر یک ثانیه یکبار به همراه تاریخ و ساعت داخل Sdcard ذخیره بکند در صورتیکه یک درخواست از طریق پورت سریال دریافت کرد تمامی اطلاعاتی که ذخیره شده است را از طریق پورت سریال به کامپیوتر ارسال بکند و یا اینکه بتوان کل اطلاعات ذخیره شده را پاک کرد.

 

جلسه دهم

در این جلسه ابتدا با واحد EMAC میکروکنترلر آشنا شده و به بررسی کامل آن میپردازیم و سپس لایه های شبکه توضیح داده میشوند و راه اندازی لایه های شبکه با کتابخانه های موجود را مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

در این جلسه دانشجویان با این مباحث کار خواهند کرد :

• اشنایی با مفاهیم پایه ای شبکه
• اشنایی با واحد EMAC  میکروکنترلر
• آشنایی با کتابخانه های واحد شبکه برای STM32
• ارتباط شبکه میکرو کنترلر با کامپیوتر با استفاده از پروتکل TCPIP
• ارتباط شبکه میکرو کنترلر با کامپیوتر با استفاده از پروتکل UDP

پروژه 24 : 

سیستمی طراحی نمایید تا با استفاده از بستر TCPIP به کامپیوتر متصل شده و بتواند اطلاعات را دریافت و ارسال نمایید به صورتی که اطلاعات دریافتی از کامپیوتر را به واحد سریال میکروکنترلر ارسال نماید و اطلاعات دریافتی از واحد سریال را به و کامپیوتر متصل به برد از طریق TCPIP ارسال نماید.

جلسه یازدهم

در این جلسه ابتدا مروری بر مطالب جلسه اول داشته و سپس با واسط USB برای تبادل اطلاعات بین میکروکنترلر و کامپیوتر خواهیم پرداخت ، تمرکزاصلی در این جلسه بر روی واسط USB می باشد.

پس از آشنایی با مفاهیم پروتکل USB برای ارتباط با کامپیوتر به بررسی و پیاده سازی این پروتکل در دو حالت سرویس دهنده(HOST) و سرویس گیرنده (Device) میپردازیم.

ابتدا واسط  USB در حالت Host بررسی می کنیم و با استفاده از فایل سیستم  فایل های USB  Flash را میخوانیم و مینویسیم.

سپس به بررسی واسط USB در حالت Device میپردازیم وسپس حالت های  کاری CDC,HID,MSC بررسی و توضیح میدهیم.

 درابتدا با استفاده از این واسط برنامه یک پورت سریال مجازی (Virtual Com) برای تبادل اطلاعات با کامپیوتر را بررسی میکنیم سپس برنامه را بر روی میکروکنترلر اجرا مینماییم

سپس به بررسی حالت کاری HID برای تبادل اطلاعات بین میکروکنترلر و کامپیوتر میپردازیم.

در این جلسه دانشجویان با این مباحث کار خواهند کرد :

• اشنایی USB Device  و USB HOST
• اشنایی با واحد USB  میکروکنترلر های STM32 
• اشنایی با امکانات کتابخانه ی RL-ARM  برای کار با USB 
• راه اندازی فایل سیستم بر روی Drive   USB FLASH

پروژه 25 : 

سیستمی طراحی کنید  که یک Flash USBبه ان متصل شود و بتوان اطلاعات را داخل ان ذخیره کرد و یا خواند