使用STVD和Cosmic C编译器对微控制器进行编程

chencui 2022-08-03 2045

控制/MCU

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描述

　　脉冲宽度调制（PWM）是一种模拟调制技术，其中脉冲的持续时间或宽度随时间而变化。它是一种常用的技术，用于产生具有定义频率和占空比的连续脉冲信号。简而言之，PWM 就是在频率保持不变的情况下改变脉冲的宽度。

　　使用 PWM 信号，您可以轻松控制伺服电机的速度或 LED 的亮度。由于通用微控制器只能在其输出引脚上提供逻辑 1（高）或逻辑 0（低），因此它们无法提供变化的模拟电压，除非它具有内置的数模转换器（DAC）或外部连接。在这种情况下，可以对微控制器进行编程以输出具有不同占空比的脉宽调制（PWM），然后可以将其转换为不同的模拟电压。

　　因此，在本教程中，我们将 LED 与通用 STM8S 微控制器连接，该微控制器使用微控制器生成的 PWM 信号进行控制，我们将使用 STVD 和 Cosmic C 编译器对微控制器进行编程。在此之前，让我们了解一些 PWM 信号的基础知识。

　　了解 PWM 信号的基础

　　您可能听说过，PWM 代表脉冲宽度调制。它是一种模拟调制技术，用于大量不同的应用和项目。PWM 信号的图像如下所示。

PWM信号

　　您在上面看到的图像是具有相同ON 时间和OFF 时间的通用方波。现在，假设方波的总周期为 1 秒，这意味着方波的开启时间和方波的关闭时间也是 500 毫秒。因此，如果我们连接一个 LED 并用这个方波给它加电，LED 将在半个周期内亮起，在半个周期内熄灭。看起来 LED 以一半的亮度发光。

PWM信号

　　在上图中，您可以看到我们降低了占空比，如果我们考虑相同的 1S 周期，我们的 On-Time 为 250ms，OFF 时间为 750ms。现在，如果我们连接相同的 LED，我们会观察到 LED 会因为占空比降低而变得更暗。

　　STM8S PWM 发生器电路：硬件设置和要求

PWM信号

　　由于我们使用 PWM 控制 LED，因此需要一个 LED 与 STM8S 板连接。由于 STM8S 开发板上有 LED，因此我将使用它进行演示。我们还需要STM8S开发板以及ST-LINK编程器。除此之外，我们需要一个 5V 电源为开发板供电，因为开发板有一个板载 micro USB 电缆，我们将使用它为开发板供电。

　　基于STM8S微控制器的LED调光器电路图

　　为了对电路进行编程，我们将ST-Link V2 编程器连接到 STM8S 开发板的 3.3V、SWIM 和接地引脚。STM8 微控制器最有趣的地方在于，它只需要一个SWIM 引脚即可对微控制器进行编程。

PWM信号

　　正如您在上面的示意图中看到的，测试 LED 连接到开发板上，并连接到板最左侧的端口 1.4

　　ST Micro STM8S 微控制器上的 PWM 引脚

　　STM8S 有 20 个引脚，其中 8 个引脚可以配置为 PWM。下图显示了红色方框中标记的 PWM 引脚。这些引脚也是可用于其他功能的 GPIO 引脚。

PWM信号

　　正如我们在上图中看到的，标记的引脚可以生成 PWM 信号。所以我们将使用板上的其中一个来产生 PWM 信号。但是，启用 PWM 会禁用其他功能，因此我们需要小心选择将哪个引脚配置为 PWM。由于我们正在构建此电路以进行在线演示，因此我们将使用 PIN D4 生成 PWM 信号。

　　对 STM8s 微控制器进行编程以生成 PWM 信号

　　如我们在STM8S 微控制器入门教程中讨论的那样，创建一个工作区和新项目。您可以添加所有头文件和源文件，也可以仅添加 gpio、timer2、config 和 stm8s 文件。打开 main.c 文件并开始编写程序。

PWM信号

　　确保您已包含如上图所示的头文件。打开 main.c 文件并启动代码。完整的 main.c 代码可以在此页面底部找到，您还可以从那里下载项目文件。代码解释如下，如果您对编码部分感到困惑，也可以参考 SPL 用户手册或本页底部链接的视频。

在我们开始编码过程之前，您需要包含stm8s_gpio.c、stm8s_tim2.c ，并且在源文件夹和头文件夹中您需要包含stm8s_gpio.h、stm8s_tim2。H。您可以从STM8S103F3P6 SPL GitHub Repository获取这些头文件。完成后，我们通过包含所有必需的库开始我们的代码，并定义所有必要的变量。对于这个实验代码，我们只需要将 PWM 值保存在一个变量中，这就是我们包含一个名为pwm_duty 的变量的原因。

#包括“STM8S.h”
有符号的 int pwm_duty = 0;

一旦我们声明了所有的库和变量，我们需要构建我们的延迟函数，因为 cosmic c 编译器不提供任何预定义的延迟函数。我们将使用只需要一个时钟周期的汇编指令NOP 。而且由于微控制器的内核以 2MHz 运行，我们可以很容易地推测延迟。出于这个原因，我们将延迟与两个 for 循环结合起来。这是对 cosmic C 编译器进行延迟的最简单、最准确的方法。

void delay_ms (int ms) //函数定义
{
            for (int i=0; i<=ms; i++)
                        for (int j=0; j<120; j++) // Nop = Fosc/4
                                    _asm("nop"); //执行无操作 //汇编代码
}

接下来，我们将研究我们的主循环。对于本节，我们需要查看SPL 用户手册。我们通过取消初始化 GPIO 引脚和 Timer2 来启动主函数。如果 GPIO 或 Timer 之前已用于其他应用程序，则应在使用它们之前对其进行初始化。这不是强制性的，但这是一个很好的做法。

GPIO_DeInit(GPIOD);
TIM2_DeInit();

接下来，我们必须将引脚声明为输出，借助TIM2_OC1Init()函数设置 Timer2，并在定时器中使用预分频器来实现 4KHz 的 PWM 频率。我们是在TIM2_TimeBaseInit()函数的帮助下完成的。完成后，我们在TIM2_Cmd(ENABLE)函数的帮助下启用定时器。对于这个项目，我们决定在板上使用 PIN D4，这是一个支持 PWM 的 PIN。

GPIO_DeInit(GPIOD);
TIM2_DeInit();          
GPIO_Init(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);           
TIM2_OC1Init(TIM2_OCMODE_PWM1, TIM2_OUTPUTSTATE_ENABLE, 1000,
                   TIM2_OCPOLARITY_HIGH);           
TIM2_TimeBaseInit(TIM2_PRESCALER_1, 500);
TIM2_Cmd（启用）；

接下来，我们有我们的无限循环。在无限循环中，我们设置了 for 循环，并启用了捕获和比较语句，这将使我们能够设置 PWM 通道。

  而（真）{                   
    对于（pwm_duty = 0；pwm_duty < 1000；pwm_duty += 2）{
      TIM2_SetCompare1(pwm_duty);
      延迟毫秒（10）；
                        }                      
    对于（pwm_duty = 1000；pwm_duty > 0；pwm_duty -= 2）{
      TIM2_SetCompare1(pwm_duty);
      延迟毫秒（10）；
    }
  }

上面的代码负责产生 PWM 信号，因为在第一个 for 循环中 PWM 信号会从高电平变为低电平，而因为下一个 for 循环，PWM 信号会从低电平变为高电平并继续循环。

　　使用 STM8S 生成 PWM 信号

　　编译代码并上传到你的STM8S开发板。如果您遇到任何编译错误，请确保您已添加所有头文件和源文件，如前所述。上传代码后，您应该会看到引脚 D4 上连接的 LED 的亮度会发生变化。

PWM信号

#包括“STM8S.h”

有符号的 int pwm_duty = 0;

void delay_ms (int ms) //函数定义

{

for (int i=0; i<=ms; i++)

for (int j=0; j<120; j++) // Nop = Fosc/4

_asm("nop"); //执行无操作 //汇编代码

}

无效主要（无效）

{

GPIO_DeInit(GPIOD);

TIM2_DeInit();

GPIO_Init(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);

TIM2_OC1Init(TIM2_OCMODE_PWM1, TIM2_OUTPUTSTATE_ENABLE, 1000,

TIM2_OCPOLARITY_HIGH);

TIM2_TimeBaseInit(TIM2_PRESCALER_1, 500);

TIM2_Cmd（启用）；

而（真）{

for(pwm_duty = 0; pwm_duty < 1000; pwm_duty += 2){ // 循环

TIM2_SetCompare1(pwm_duty); //设置Timer2的捕获比较

延迟毫秒（10）；//延迟10ms

}

对于（pwm_duty = 1000；pwm_duty > 0；pwm_duty -= 2）{

TIM2_SetCompare1(pwm_duty);

延迟毫秒（10）；

}

}

}

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