基于原子哥开发套件，STM32应用开发的学习笔记

1、学习与产品开发优选ST，原因如下

a、具备高性价比的ST系列单片机；

b、开源多，资料很多；许多问题在网上都能找到相关答案；

2、时钟(RCC寄存器)

a、系统时钟与RTC/独立看门狗是分开的；时钟源：HSI HSE LSI LSE PLL

b、初始化时注意时钟来源于频率大小；

c、PLL锁相环；CSS（监控器）；MCO(输出时钟IO口)；

d、AHB：总线时钟； APB1(低速时钟)、APB2(高速时钟)：外设时钟；

e、配置时钟的一般流程：选择时钟源->选择分频/倍频->外设的分频(确定外设与系统时钟关系)；

f、时钟配置的入口(启动文件)：Reset_Handler；

3、485接口原理(SP485 MX485)：电平转换

a、串口标准：TTL/CMOS(MCU串口) RS232C( EIA(±(5~15) ) DB9 10m) RS485（1200m） RS422 区别在于电压，阻抗；

b、逻辑1：+(2~6) 逻辑0：-（2~6）；fuzhi

c、电路需要接120欧姆匹配电阻；

d、多对多关系：发送器、接收器：

4、CAN总线(协议层通讯结构，协议较为复杂，需要电平转换：TJA1050)

a、类似于485接口；

b、仲裁机制，错误排除机制；

c、采用协议(帧)的通讯方式；

d、二线制(实质与串口、SPI、IIC等都是类似的，只是在协议上的不同)；

e、工作模式：

1）初始化模式，正常模式，睡眠模式；

f、测试模式：

1）回环测试：自发自收，但不接受CAN总线的数据；

2）静默模式：只收不发；

3）回环静默模式：自发自收(不接受也不发送数据到CAN总线)；

5、触摸TAP

a、利用电容充放电原理，比较充电时间(有手接触的时候会长一点)；

b、GPIO负责开关电路，形成充放电；利用定时器输入捕获功能检测；

6、触摸屏(LCD与触摸)

a、LCD(注意数据传输格式)，与OLED控制方式相似的；

1）STM32利用FSCM接口来操作TFTLCD，2440利用专用硬件资源操作(支持STN TFT两种)；

2）同样都是需要配置硬件寄存器达到控制LCD；

3）流程步骤相对简单，但是原理名词较多 : GRAM、显存像素分辨率(bit per pixel)、RGB格式(565 666)；

4）字库的来源：ASCII、中文字库、图片(需要大内存装载)；

5）通过叠加形式，产生许多组合效果；

b、触摸：

1）STM32采用专用IC(电容)，利用IIC/SPI方式，2440利用专用硬件资源操作(ADC/触摸接口)；

2）专用IC：电容屏才支持多触点(多个坐标读取)；

3）2440操作专用寄存器，检测触摸按下松开有中断；

c、触摸与LCD的配合，需要依靠坐标转换实现；

7、摄像头(OV7670：DSP内核)

a、SCCB(类IIC)/IIC总线控制： Seril Camera Control Bus； SCCB 时序和 IIC 时序十分相似

b、控制项：图像质量、图像格式(尺寸)、数据格式、传输方式；

c、VGA：Video Graphics Array； CIF：

d、像素： 640*480=30W；

e、FIFO芯片：AL422B （384K字节，可以储存2帧QVGA图像数据）

f、读取数据策略：采用读取缓冲区数据方式(实现拍照功能)；PS：直接读取太耗费CPU资源；

g、读取FIFO数据->将数据写入LCD缓冲区(循环76800次)->完成后复位FIFO，缓存下一帧照片；

h、 GPIO BSRR 和 BRR 两个寄存器，实现快速IO配置；

i、高速线：PCB布线一定要短；线材连线采用排线，尽量不用单根杜邦线；

8、外部SDRAM(IS62WV51216)

*具体的时序操作都有FSMC自动实现，软件上需要干预；

a、数据手册重点看时序图；

b、利用FSMC硬件资源连接SDRAM，进行访问；

c、静态，不需要刷新和时钟电路；支持高/低字节控制；

d、地址线：2^19=512K;

e、地址线是可以随意接的，不必按照顺序接；

f、重要的函数：一、init 二、read_buffer 三、write_buffer；

g、在传输16位字节数据的时候注意：输入的地址如果为奇数，则写入的速度将要减半；

9、内存管理(动态分配)

a、malloc free;

b、__align(4) u8 membase[MEM_MAX_SIZE]；

c、__attribute__((at(0x5800000)))

d、类似用户储存管理机制；

10、SD卡

*SD/NAND FLASH/NOR FLASH对比：https://www.veryarm.com/1200.html

a、SD卡通讯简单，是单片机拓展外部内存的首选；

b、SDIO控制器：STM32自带标准SDIO接口资源，可以直接驱动

c、分类：MMC卡、SD储存卡、SD I/O卡和CE-ATA设备；4位、8位；

d、数据传输方式：数据块、数据流；数据总线模式：1位、4位、8位；

e、SDIO的数据FIFO寄存器：一共64个字节，读写只能读写32字节，并且必须4字节对齐进行内存操作；

f、SDIO的重要操作函数(3板斧)： init、SDIO_ReadData、SDIO_WriteData；

g、低容量(SDSC)：单字节寻址大容量(SDHC)：512字节寻址；

11、FATFS：一种文件管理软件资源

*API手册：http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html

*挂载(实质就是连接到相应的储存介质，文件系统将得到地址与名字标识符)：https://zhidao.baidu.com/question/581631357.html

*常用的文件xito：FAT/FATFS(小型嵌入式应用) NTFS CDFS(光盘) exFAT Linux：jffs yaffs

*文件，实质就是文件系统帮你规定，整理好的内存空间(文件名+内容+属性信息等等的组织)；

*可移植的小系统或者应用：1）配置顶层文件 2）实现硬件控制代码 3）本身实质的就是纯软件；

a、卷扇区盘符/卷标；支持的储存设备：磁盘、SD卡、FLASH、U盘

b、移植的三个步骤：a.数据类型定义 b.配置FATFS c.实现6个接口函数：

c、disk_initialize disk_status disk_read disk_write disk_ioctl get_fattime

d、使用FATFS前需要用f_mount挂接分区；

e、查看函数参数的输入值：a.例子 b.查看官方说明文档；

f、宏定义的或运算条件！！！！

g、f_readdir( )；输入同一个目录，会自动偏移下一位；

12、汉字显示

* 汉字内码（GBK/GB2312）、查找点阵库、解析、显示；

*实质就是查找特定数据的地址，然后显示；

*由于电脑的字体大小与单片机字体大小不是一一对应的，需要转换，因此需要生成字库；

a、编码：GB2312 GBK BIG5 ；根据编码去查找字库，找到相应的码子矩阵数据，传输到LCD进行显示；

b、开发工作：字库的制作；

c、设计思路：将字库文件放在SD上，程序将字库文件转移到W25Q16，调用LCD显示接口进行显示；

13、图片显示(软件实现)

*图像的储存和取出：需要经过编码和解码，这样可以大大节省内存！！

*图片的压缩一般都是有损压缩；

*piclib.c 文件下提供各解码算法用的公用函数，并提供了一个显示函数的入口；

*开发工作：a、实现LCD显示接口 b、图片文件读取；

a、图片：BMP JPEG/JPG GIF；利用对应的解码库进行解码->数据传输到LCD显示；

b、BMP格式的图片记录顺序：从左到右，从下到上； biBitCount1:黑白 biBitCount16:64K色；

c、piclib做了两件事：一、调用底层编码解码函数二、指向LCD底层函数；

d、读取图片策略：读取一个文件夹下的所有图片，保存索引(文件名)，实现下一张，上一张；

14、拍照功能

a、读取LCD显示的图像信息，并调用BMP编码函数，创建BMP格式文件，并储存在储存介质中去；

b、数据的处理；

15、手写识别(识别原理需要大量时间去精通)

*识别算法需要高速的MCU处理器以及大内存方可；

a、识别过程：训练学习过程、识别过程；

b、LDA线性判别分析；降维：512维降至64维

c、八方向特征提取操作；

d、初始化识别程序->获取输入的点阵数据(如何获取？)->调用alientek_ncr函数，得到识别结果->终止识别->识别完成；

e、重要的算法是由库的形式给出；

f、所需资源： FLASH：52K RAM：6K；

16、图片、音频、视频都是按照一定格式储存的，因此都会涉及到编码、解码

*音乐播放器：VS1053(DSP内核高处理速度芯片)

*针对不同文件格式有不同的开源编解码

a、音频解码芯片：MPS/OGG/WMA/FLAC(需要加载patch)/WAV/AAC/MIDI；

b、输出输入端：

1）输入端：可变采样率的立体声ADC(支持咪头或线路输入) ；

2）输出端：一个高性能立体声音DAC及音频耳机放大器；

c、涉及文件处理；

d、与mplayer的区别：

1）文件处理方式：FATFS文件系统，读取文件信息；

2）LCD图片处理方式；

3）数量级处理；

e、细看源码处理；

f、数据的处理过程：定义一个缓冲区4096字节，从SD卡或其他储存媒介读取出来并通过SPI接口发到VS1053中去；

17、录音机处理：VS1053

*码率、声道；

a、WAV文件格式说明：块的标志符(4个ASCII)、数据大小(4BYTES)、数据

b、低字节在前，高字节在后；

c、音频格式数据的处理要详细参考；

d、数据的处理过程：定义一个缓冲区512字节，满了之后储存到SD或其他储存媒介中；

18、T9拼音输入法

a、实现的算法：联想出一系列同中字组合的次，各种组合；

b、实现步骤：输入字符串->查找拼音索引表->显示匹配清单里面的所有字->用户选择匹配项；

c、搜狗输入法：a、联想功能，热词搜索； b.存在词库；

d、匹配算法，好好思考； UI显示->触摸位置获取->获取按键值->进行匹配算法；

e、搜索算法详细参考；

19、IAP在程序中编程 (类似Linux的U-boot)

*程序下载的三个方式：a、JTAG/SWD b、ISP(选择启动方式) c、IAP(实现远程烧写)

*实现IAP程序升级，需要设计两个项目代码，第一个程序代码( Bootloader )通过USB USART等接收程序或者数据，执行对第二部分代码的更新，而第二个项目代码(APP)是真正的应用程序代码；

*IAP程序必须满足两个要求：

a、新程序必须在IAP程序之后的某个偏移量为x(必须为0x200的倍数)的地址开始；

b、必须将新程序的中断向量表相应地移动，移动的偏移量为x；

1）HEX文件包括了地址+数据信息，bin文件只包含数据信息；https://blog.csdn.net/sinat_16169043/article/details/79193056

20、USB虚拟串口

USB学习：《圈圈教你玩USB》

*协议十分复杂，即软件要遵循USB规范；

*端点？端点1用于虚拟串口发送端点3用于虚拟串口接受详细说明： https://www.sohu.com/a/212683131_777180

a、USB :Universal serial bus，

b、主机：D-/+接1.5K电阻到地，USB设备(从机)：低速设备D-接1.5K到电源反之 D+

c、使用专用的数据缓冲区传输数据(512字节)；不能CAN 同时使用；

d、开发工作：移植修改USB驱动程序；

e、模拟串口需要安装虚拟驱动；

21、重要架构图

1、时钟架构：

2、STM32的内存分布：

3、STM32 第二目标代码，即APP代码段运行图：

4、CAN总线结构：

5、OV7670功能框图：

6、OV7670时序图：

7、手写识别：