آموزش کاربردی میکروکنترلر ARM-STM32 ای آر ام در آموزشگاه مهرگان اصفهان

میکروکنترلر ARM-STM32 چیست و چه کاربردی دارد؟

یکی از محبوب ترین میکروکنترلرهای شناخته شده در دنیا میکروکنترلر ARM است. در ادامه به توضیح مفاهیم و کاربرد این کامپیوتر کوچک می پردازیم و همچنین در مورد مفهوم میکروکنتر لر به طور کلی صحبت می کنیم.

میکروکنترلر چیست؟

میکروکنترلر یا ریز کنترل گر، تراشه های الکترونیکی کوچک و ارزان قیمتی هستند که امروزه در بیشتر وسایل دیجیتالی که در زندگی ما کاربرد دارند، استفاده شده است. با گسترده شدن اینترنت اشیا و نفوذ تکنولوژی به زندگی بشر، شاهد آن هستیم که اکثر وسایلی که برای انجام امور و فعالیت های خودمان استفاده می کنیم دارای میکروکنترلر هستند. کامپیوترها، تبلت ها، گوشی های هوشمند، ماشین لباس شویی، دستگاه قهوه ساز، جارو برقی و غیره همه و همه از تراشه های مدار مجمتع IC یا قطعات سخت افزاری الکترونیکی کوچکی به اسم میکروکنترلر استفاده می کنند. ولی میکروکنترلر فراتر از این موارد می باشد. پس کاربرد تراشه های IC چیست و چه عملکردی در وسایل الکترونیکی و دیجیتال دارند؟ در ادامه آن ها را شرح می دهیم. دلیل نام گذاری این قطعات تحت عنوان ریز کنترل گر یا میکروکنترلر، ابعاد و سایز و قابلیت کنترلی آن ها می با شد. میکروکنترلرها در وسایلی که به درجه ای از کنترل برای انجام امور نیازمندند استفاده می شوند. به میکروکنترلرها، کامپیوترهای کوچک نیز می گویند زیرا دارای پردازنده، حافظه و پورت ورودی و خروجی هستند. به صورت توکار در وسایل تعبیه شده و وظایف خاصی را انجام می دهند. میکروکنترلر نیز مانند یک رایانه، از طریق پورت ورودی، مقادیر خام را دریافت کرده، مجموعه ای از عملیات بر روی آن ها انجام داده و نتیجه خاصی را به عنوان خروجی ارائه می دهد. میکروکنترلرها قابلیت برنامه نویسی دارند و باتوجه به برنامه ای که به آن ها داده شده وسایل را کنترل می کنند.
با صنعتی شدن جوامع و نیاز به کنترل بخش های زیادی از دستگاه های کاربردی صنعت مانند اندازه گیری زمان، ارسال و دریافت اطلاعات از بخش های مختلف، شمارنده ها و غیره منجر به تولید میکروکنترلرها شد. شرکت هایی که دستی در ساخت قطعات الکترونیک داشتند، درصدد تولید سیستم یکپارچه برای کنترل دستگاه های صنعتی برآمدند تا تمامی کارها و کنترل ها را به صورت خودکار انجام دهد. این روند باعث شد که در سال 1971 میلادی، گری بون و مایکل کوکران TMS 1000 را به عنوان اولین میکروکنترلر توسعه دهند. این میکروکنترلر در سال 1974 میلادی به صورت تجاری انتشار یافت. اولین میکروکنترلر بزرگترین شرکت سخت افزاری جهان اینتل تحت عنوان 8080 در سال 1980 میلادی عرضه شد. در کنار Intel اینتل، شرکت های دیگری مانند زایلوگ، موتورولا و هیتاچی نیز در ساخت میکروکنترلر فعالیت داشته و دارند.

کاربردهای میکروکنترلر چیست؟

امروزه استفاده از میکروکنترلرها این قطعات سخت افزاری کوچک محبوبیت و طرفداران زیادی پیدا کرده است. با نگاهی به اطراف خود و وسایلی که استفاده می کنیم پی می بریم که در اغلب جوانب زندگی بشر میکروکنترلرها حضور و کاربرد دارند. در زیر به تعدادی از وسایلی اشاره می کنیم که از میکروکنترلرها برای کنترل اتوماتیک یک کار خاص بهره می برند.
مایکروفر
ماشین لباس شویی
جاروبرقی
سیستم تشخیص حریق و هشدارهای امنیتی
تجهیزات پزشکی مانند فشارسنج، MRI، اشعه ایکس، گلوکز متر
دستگاه های صنعتی مانند ولت سنج، آمپر سنج، ربات های انتخاب، تسمه نقاله
تا اینجا به شرح میکروکنترلر و کاربردهای آن پرداختیم. از میکروکنترلرهای مهم موجود در بازار PIC، AVR، 8051 و ARM هستند. در ادامه به بررسی میکروکنترلر نام آشنای ARM از خانواده میکروکنترلرها خواهیم-پرداخت.

میکروکنترلر ARM-STM32 چیست؟

ARM خلاصه شده عبارت Advanced RISC (Reduced Instructions Set Computer) microcontroller می باشد. شرکت های بزرگی مانند اپل، موتورولا، کوالکام، سامسونگ و TI، امتیاز حق تولید میکروکنترلر ARM-STM32 را از شرکت ARM گرفته اند و در قبال پرداخت هزینه به این شرکت، میکروکنترلر ARM-STM32 را تولید می کنند. در این میکروکنترلر از پردازنده های ARM استفاده شده است. پردازنده های ARM دارای قابلیت RISC می باشند یعنی از مجموعه دستورات ساده تر و کم تری برای پردازش استفاده می کنند. این پردازنده در اندازه های 32 و 64 بیتی عرضه شده است. از آنجایی که یک میکروکنترلر دارای پردازنده، حافظه های RAM و ROM می باشد، با ترکیب این دو حافظه و پردازنده ARM، میکروکنترلر ARM-STM32 شکل گرفت. این میکروکنترلر در دستگاه های هوشمند مانند تبلت، موبایل، ماشین های لباس شویی، جاروبرقی ها و خیلی از وسایل الکترونیکی و دیجیتالی دیگر استفاده می شود. میکروکنترلرهای ARM از لحاظ نوع پردازنده CPU به Cortex-A، Cortex-R، Cortex-M، SecurCore و یادگیری ماشین تقسیم می شوند. در ادامه به توضیح دو مدل از این میکروکنترلرها میپردازیم.
میکروکنترلرهای ARM که دارای پردازنده Cortex-A هستند در دستگاه هایی به کار گرفته می شوند که از سیستم عامل اندروید و لینوکس استفاده کنند. این سیستم عامل ها دارای کارایی بالا می باشند.
میکروکنترلرهای ARM با پردازنده Cortex-R زمانی کاربرد دارد که کاربران آن به پاسخ های بلادرنگ نیاز داشته باشند. به عبارت دیگر این میکروکنترلرها برای استفاده در سیستم های بلادرنگ Real-Time مانند هدست ها و یا خودروسازی کاربرد دارند.

کاربردهای میکروکنترلر ARM-STM32 چیست؟

میکروکنترلر ARM-STM32 به دلیل بهره بردن از پردازنده قوی خود در حوزه های رباتیک،پزشکی، تجهیزات امنیتی، خودروسازی، دستگاه های نظارتی، تجهیزات الکترونیکی و دیجیتالی به کار می روند.

ویژگی ها و مزایای میکروکنترلر ARM-STM32 چیست؟

• کارایی بالا
• توان مصرفی پایین
• قابلیت اتصال به شبکه
• قابلیت اطمینان بالا
• پشتیبانی گسترده از طرف شرکت های بزرگ
• تنوع استفاده و کاربردهای زیاد در اکثر حوزه های علمی و صنعتی
• قابلیت استفاده در سیستم های چند پردازشی
• قابلیت پردازش دستورات پیچیده به دلیل داشتن پردازشگر قوی
• پاسخگویی سریع به دلیل داشتم حافظه کش
• کارایی بالا در مدیریت حافظه

یادگیری میکروکنترلر ARM-STM32 برای چه کسانی مناسب است؟

یادگیری میکروکنترلر ARM-STM32 برای دانشجویان رشته های مهندسی برق و الکترونیک و کامپیوتر، دانش آموزان هنرستانی رشته برق و الکترونیک، مهندسین سخت افزار و افرادی که به طراحی تکنولوژی مبتنی بر میکروکنترلر ARM-STM32 علاقه دارند، مناسب است. آموزشگاه مهرگان با درنظر گرفتن دوره آموزشی میکروکنترلر ARM-STM32 برای آموزش علاقمندان به فعالیت در این زمینه، نقش موثری ایفا می کند.

آنچه خواهید آموخت

مباحث دوره آموزشی ARM به شرح زیر می باشد :

1. آشنایی با انواع خانواده های میکروکنترلرهای STM32
2. آشنایی با نرم افزارهای مورد استفادە از جمله IAR,STM32CubeMx,...
3. آشنایی با طراحی سخت افزار و تکنیک های راه اندازی تراشه های سری STM32F1
4. آشنایی (یادآوری) با استراکت ، پوینتر و کلاس های حافظه در زبان C
5. آشنایی با GPIO در حالت ورودی و خروجی،شروع کار با نرم افزار STM32CubeMX،ساخت پروژه و انتقال به کامپایلر،آشنایی با ساختار توابع و کتابخانه های HAL
6. آشنایی با انواع روش های برنامه ریزی تراشه از جمله Serial,SWD,JTAG و ابزار های آن
7. آشنایی با بخش توزیع کلاک در تراشه، انواع کلاک، انتخاب کلاک مناسب و راه اندازی واحد PLL
8. نحوه نوشتن توابع و ساخت کتابخانه LCD کارکتری، اضافه کردن به پروژه و راه اندازی آن
9. آشنایی با واحد NVIC و راه اندازی وقفه های خارجی
10. آشنایی با واحد مبدل آنالوگ دیجیتال (ADC) و راه اندازی آن
11. آشنایی با واحد مبدل دیجیتال (DAC) و راه اندازی آن
12. آشنایی با واحدهای timer و راه اندازی آن و تکنیک های مدیریت زمان و برنامه نویسی بدون تاخیر
13. راە اندازی واحد Counter و شمارش پالس های خارجی
14. آشنایی و نحوە استفادە از Systick Timer
15. آشنایی و راه اندازی PWM در واحد Timer
16. آشنای و نحوە راە اندازی واحد RTC
17. آشنای با ارتباطات سریال سنکرون و آسنکرون
18. آشنایی و نحوە راە اندازی ارتباط سریال آسنکرون UART ، دریافت در حالت انتظار و وقفه
19. آشنایی و نحوە راە اندازی ارتباط سریال سنکرون SPI
20. آشنایی و نحوە راە اندازی ارتباط سریال سنکرون 12C
21. آشنایی و راه اندازی واحد Watchdog-IWDG
22. آشنایی با DMA و استفاده از آن
23. آشنایی با اشکال زدایی (Debuging) در کامپایلر IAR

پیشنیاز ھای این دوره آموزشی :

پیشنیاز این دوره آموزشی، تسلط خوب یا متوسط بر زبان برنامه نویسی C با رویکرد میکروکنترلر و آشنایی با یک میکروکنترلر 8 بیتی مثل AVR است.

سخت افزار مورد نیاز برای این دوره آموزشی :

هرگونه سخت افزار با میکروکنترلر F103 از ST و پروگرامر STLink