В данной лаборотной работе вам предлагается повысить частоту тактирования микроконтроллера, а также рассмотрение такого параметра FLASH памяти, как задержка обращения.
Итак, для начала необходимо скопировать пустой проект, открыть main.c и подключить к нему несколько библиотек. Так как мы собираемся использовать модуль тактирования, то подключим:
#include "stm32f0xx_ll_rcc.h"
#include "stm32f0xx_ll_system.h"Помимо это, чтобы задать частоту тактирования различных шин (APB, AHB), вам необходима следующая библиотека:
#include "stm32f0xx_ll_bus.h"Ну и напоследок для демонстрации необходимо будет мигать светодиодом, установленным на отладочной плате (подробнее о GPIO в следующих лекциях), поэтому:
#include "stm32f0xx_ll_gpio.h"Теперь перейдем к написанию функции для установки частоты тактирования, создайте пустую функцию rcc_config перед main:
static void rcc_config()
{
}Ключевое слово static необходимо, чтобы функция не была видна из других модулей, таким образом она может вызвана только в пределах данного файла.
Ддя начала выставите минимальную задержку обращения к FLASH памяти:
LL_FLASH_SetLatency(LL_FLASH_LATENCY_0);Согласно описанию, на отладочной плане нет внешнего источника тактирования для контроллера, поэтому еще раз переключитесь на источник внутреннего тактирования и дождитесь стабилизации частоты:
LL_RCC_HSI_Enable();
while (LL_RCC_HSI_IsReady() != 1);Так как частота внутреннего генератора всего 8МГц, настройте PLL, чтобы получить 48МГц. Например, можно поделить входную частоту на 2 и домножить на 12. Как обычно, после настройки включите сам модуль и дождитесь его готовности:
LL_RCC_PLL_ConfigDomain_SYS(LL_RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV_2,
LL_RCC_PLL_MUL_12);
LL_RCC_PLL_Enable();
while (LL_RCC_PLL_IsReady() != 1);Теперь настройте делитель для шины AHB и выставите PLL как источник для системной частоты:
LL_RCC_SetAHBPrescaler(LL_RCC_SYSCLK_DIV_1);
LL_RCC_SetSysClkSource(LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_PLL);
while (LL_RCC_GetSysClkSource() != LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_STATUS_PLL);Напоследок, установите частоту для шины APB:
LL_RCC_SetAPB1Prescaler(LL_RCC_APB1_DIV_1);Функция для настройки модулья тактирования готова, добавьте ее вызов в main. После загрузки данного кода микроконтроллер будет работать на частоте 48МГц!
Теперь помигаем светодиодом, чтобы микроконтроллер начал подавать хоть какие-то признаки жизни. Для этого придется сначала инициализировать соответсвующий порт и пин, куда подключен светодиод. Для этого добавьте просто следующую функцию перед main:
static void gpio_config(void)
{
LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_GPIOC);
LL_GPIO_SetPinMode(GPIOC, LL_GPIO_PIN_8, LL_GPIO_MODE_OUTPUT);
return;
}Что здесь происходит в подробностях станет ясно позже, пока лишь можно сказать, что этот код настраивает один вывод в модуле портов ввода-вывода так, чтобы можно было управлять светодиодом. Добавьте вызов функции в main после настройки модуля тактирования.
Чтобы светодиод начал мигать, необходимо в цикле включать и выключать соответствующий вывод, добавьте эту процедуру в бесконечный цикл main'а:
LL_GPIO_SetOutputPin(GPIOC, LL_GPIO_PIN_8);
LL_GPIO_ResetOutputPin(GPIOC, LL_GPIO_PIN_8);Готово! Загрузите программу и ... светодиод просто горит! Почему?
Вспоминаем, что частота тактирования микроконтроллера 48 МГц, а это значит, что он выполняет примерно 48 миллионов инструкций (не все так просто, но в первом приближении будем считать, что это так). А значит светодиод мигает просто с огромной частотой в нескольок мегагерц, поэтому мерцание незаметно.
Для решения данной проблемы скопируем функцию нижу, которая исполняется ровно 48М тактов, формируя задержку в 1 сек:
__attribute__((naked)) static void delay(void)
{
asm ("push {r7, lr}"); // Сохраняем регистр-ссылку LR и R7 в стек (чтобы вернуться обратно)
asm ("ldr r6, [pc, #8]"); // Загружаем число 0x5b8d80 в регистр R6
asm ("sub r6, #1"); // вычитаем 1
asm ("cmp r6, #0"); // Проверяем на 0
asm ("bne delay+0x4"); // Если не 0, то возвращаемся на строчку 3
asm ("pop {r7, pc}"); // Выгружаем LR и R7 в регистры PC и R7,
// тем самым возвращаясь в место вызова функции
asm (".word 0x5b8d80"); //6000000
#endif
}Данная функция может показаться непростой для понимания, но на самом деле это цикл, который исполняется 6М раз. Каждый проход цикла занимает в среднем 8 тактов:
asm ("sub r6, #1");
asm ("cmp r6, #0");
asm ("bne delay+0x4");Добавьте вызов данной функции между переключениями светодиода и загружаем прошивку. Теперь светодиод переключается каждую секунду. Для сравнения попробуйте убрать вызов инициализации системы тактирования и сравните полученные результаты.
Попробуйте поиграться с константой для задержки и добиться переключения каждые 10 сек. Используйте сторонний таймер для проверки.
Согласно документации от производителя на частоте 48 МГц рекомендуется увеличить задержку обращения к FLASH памяти, поэтому в функции rcc_config выставите параметр LL_FLASH_LATENCY_1 вместо LL_FLASH_LATENCY_0.
Загрузите прошивку и засеките время переключения на таймере. Как видно, оно стало больше, так как микроконтроллер после запроса каждой инструкции пропускает один такт. Поэтому формально проход цикла в среднем занимает больше не 8 тактов, а 11 (8 + по такту на каждую инструкцию). Учитывая этот факт, подрегулируйте константу так, чтобы частота мигания стала как была с LL_FLASH_LATENCY_0.
Так зачем же вставлять лишний такт, когда все работает и без него на высокой частоте?
Дело в том, что это режим, на котором производитель гарантирует стабильную работу, любые выходы за пределы не означают неработоспобность, ровно как и работоспособность. Более того, с помощью PLL можно выставить частоту тактирования больше 48МГц, и все будет работать. Для проверки, попробуйте поиграться как с парамерами PLL, так и с задержкой работы FLASH памяти и найти предельные параметры, при которых программа еще исполняется.