[20호]JK전자와 함께하는 ARM 완전정복(6)-1

Posted by 디바이스마트 매거진 on Friday, August 30, 2013 · Leave a Comment

JK전자와 함/께/하/는 ARM 완전 정복

Ⅳ. Cortex-M3 Applications

글 | JK전자

ARM Architecture에서 많은 내용을 다루어서 Cortex-M3의 이론적인 부분은 그나마 짧게 끝난 것 같습니다. 이번 파트에서는 STM32F103VC Dragon 개발보드 + 3.2 터치 LCD 가 부착된 실제 개발보드를 가지고 이론으로만 공부했던 내용을 실제 예제를 통해서 하나씩 배워나가보도록 하겠습니다. 예제들은 주로 Cortex-M3 Core 부분에 해당하는 부분을 다룰 것입니다. 처음에는 LCD, MP3 등의 디바이스 제어 예제도 진행하려고 했으나 이 부분들은 Cortex-M3의 공통된 부분도 아니고 디바이스에 따라서 많은 내용이 달라지기 때문에 STM32F10x 시리즈의 자체 기능과 Dragon 개발보드에 연결된 기본 예제들만 다루도록 하겠습니다. 추후 모든 디바이스들에 대한 예제들은 시간이 허락한다면 STM32 응용에 대한 강좌로 진행해 보도록 하겠습니다.

강의 전체 로드맵

I. ARM Architecture | 임베디드 시스템 개론에 대한 설명과 ARM7, ARM9 의 구조에 대해서 설명합니다.
II. ARM Applications | 삼성의 S3C2440(ARM9) 개발보드(S3C2440 Mini 개발보드)를 이용해서 어셈블리어와 UART, GPIO 등을 실습합니다.
III. Cortex-M3 Architecture | Cortex-M3의 특징과 구조에 대해서 설명합니다.
IV. Cortex-M3 Applications | STM32F103VCT6 Dragon 개발보드를 이용해서 GPIO, LCD, SPI, UART, MP3, SDIO, I2C 등을 실습합니다.

이 강의 자료에 대한 모든 질의사항은 http://cafe.naver.com/avrstudio의 ARM Architecture Q&A게시판에 글을 남겨주시거나 jk@deviceshop.net로 메일을 보내주시기 바랍니다. 가급적이면 여러 사람이 질문에 대한 답변을 공유할 수 있도록 네이버 카페 게시판을 이용해주셨으면 합니다. 감사합니다.

Ⅳ. Cortex-M3 Applications 목차

1. STM32F10x Overview
1.1 STM32F10x Block Diagram
1.2 STM32F10x Memory Map
1.3 STM32F10x Boot Modes
1.4 STM32F10x GPIO
2. STM32F103VC Dragon개발보드 소개
2.1 Features
3. Examples
3.1 GPIO Output without SDK
3.2 GPIO Output with SDK
3.3 GPIO Output with BitBand
3.4 GPIO Input – Polling
3.5 GPIO Input – Interrupt
3.6 General Purpose Timer
3.7 Systick – Delay
3.8 Systick – Interrupt
3.9 USART – Polling
3.10 USART – Interrupt
3.11 USART – Name Card
3.12 Interrupt Priority1
3.13 Interrupt Priority2
3.14 Power Management – Sleep
3.15 Power Management – Stop
3.16 Power Management – StandBy
3.17 Mode Privilege
3.18 USART Monitor Program

1. STM32F10x Overview

1.1 STM32F10x Block Diagram

Cortex-M3 Core를 Based로 하여 ICode, DCode, System Bus와 연결이 되어 있는 것을 볼 수 있습니다. Cortex-M3 Core는 ARM사에서 라이센싱한 것이고 아래의 그림에서 Vendor Defined Specfic 부분은 ST Microeclectonics사에서 구현한 것입니다. Bus Matrix를 통해서 AHB system bus와 Cortex-M3 Core가 연결되어 있고 APB1, APB2 bus가 AHB bus에 연결되어 있습니다.

1.2 STM32F10x Memory Map

Cortex-M3의 메모리 맵은 Architecture Defined 되어 있고, 4GB의 메모리 공간을 Access 할 수 있습니다. Architecture 차원에서 Memory Map이 정의되어 있기 때문에 같은 Cortex-M3를 기반으로한 CPU들 사이에서는 S/W 개발과 포팅을 쉽게 할 수 있습니다. 그리고 Memory Map에서 유심히 봐야할 부분은 Bit-Band region이 존재하고 있는 영역입니다.

-STM32F103VC CPU의 Memory layout
0×0800.0000 ~ 0×0801.FFFF (FLASH)
0×2000.0000 ~ 0×2000.BFFF (SRAM)
0×4000.0000 ~ 0×4002.3FFF
(Peripheral Memory Map)
0xE000.0000 ~ 0xE00F.FFFF
(Cortex-M3 Internal Peri.)

1.3 STM32F10x Boot Modes

STM32F 시리즈의 CPU는 3가지 모드로 부팅할 수 있습니다.

- User Flash memory : 일반적인 Normal booting입니다. STM32F CPU의 Internal Flash(0×0 or 0×8000000)에서 부팅을 하는 것입니다.
- System memory : STM32F CPU의 Internal System memory를 이용해서 부팅을 합니다. 이 모드로 부팅을 하면 CPU에 있는 내부 부트로더에 의해서 USART0가 초기화되고 ST 사에서 제공하는 ST Flashloader 프로그램을 이용해서 bin(or hex) 실행 이미지를 User Flash memory 영역에 다운로드 할 수 있습니다. JTAG 장비가 없을 경우 USART0을 이용해서 프로그램을 퓨징할 때 유용하게 사용할 수 있습니다.
- Embedded SRAM : Internal RAM에서 부팅을 시작하게 합니다. 이렇게 하려면 Startup 코드에서 Vector Table offset 위치를 RARM에 위치하도록 Register 설정을 해주어야 합니다.

위의 그림은 우리가 실습에 사용할 Dragon 개발보드의 BOOT 모드 회로도입니다.

2. STM32F103VC Dragon 개발보드 소개

2.1 Features

CPU Module – STM32 Rabbit CPU 모듈 사용
CPU	STM32F103VCT6 Cortex-M3 Core(LQFP-100)
SRAM	32KB internal SRAM
Flash	128KB internal Flash memory
ISP	1 x ISP 모드 전환 점퍼
UART	1 x UART( UART0)
LEDs	1 x User LED, 1 x Power LED
Reset Button	1 x Reset Button
JTAG	20Pin JTAG interface
Size(WxH)	68.4mm x 69.1mm(W x H)
확장포트	STM32F103VCT6의 모든 포트가 2 x 2.54mm으로 나와 있습니다.

Bottom Board – Hardware Features
전원	5V DC 전원(외경:5.5mm, 내경:2mm), USB, USB to Serial 포트를 통해서 전원공급 가능
RS232	1 x USB2Serial 포트 내장 1 x DB9 시리얼 포트 ( MAX232 )
USB	x USB 2.0 Full speed
LCD	1 x 2.4, 4.3, 7.0 inch TFT 터치 LCD 인터페이스 1 x 1602 Char LCD 인터페이스 1 x 12864 그래픽 LCD 인터페이스
MP3	1 x VS1003B SPI Interface
RF	1 x nRF24L01 SPI Interface
AHRS	1 x AHRS Sensor Interface
LEDs	3 x User LED, 1 x Power LED
Buttons	5 x User Button, 1 x Wakeup Button
CAN	1 x CAN ( VP230 )
RS485	1 x RS485 ( SP3485 )
SD Memory	1 x 4bit SD memory card interface
Adjustable Resiter	1 x ADC test
EEPROM	1 x IIC EEPROM
Backup Battery	1 x Backup battery holder
Buzzer	1 x Buzzer
ADC	2 x ADC Input( ADC12 In8, In9 )
DAC	1 x DAC
Size(WxH)	155 x 110 mm

3. 프로그램 다운로드 방법

3.1 JTAG을 이용한 다운로드 방법

3.1.1 ST-Link/V2

(1) ST-Link USB Driver Download and install
- http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF258167

(2) ST-Link Utility Download and install
- http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF258168

(3) ST-Link/V2 Utility Program 설치
- STM32 ST-LINK Utility_v2.5.0.exe

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(4) ST-Link/V2 USB 드라이버 설치

- ST-Link_v2_usbdriver.exe

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- Windows7 의 경우 장치 드라이버가 자동으로 설치되지 않을 경우에 드라이버 소프트웨어 업데이트를 수행합니다.

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(4) ST-Link/V2 Firmware upgrade

(5) Program Fusing with ST-Link/V2
ST-Link/V2의 20핀 JTAG Cable을 Dragon 개발보드의 CPU 모듈에 있는 20핀 JTAG 박스 헤더에 연결하고 ST-Link Utility에서 “Mode Setting” 메뉴에서 “SWD” 모드로 설정합니다. 일반적으로는 STM32F 시리즈에서 “JTAG” 모드로 설정해도 되지만 Dragon 개발보드에서는 JTAG 핀의 일부를 LCD 제어시 사용하고 있기 때문에 반드시 “SWD” 모드로 설정해야 합니다. 그리고 Connect Target 을 실행합니다.

다운로드 할 bin 파일을 선택합니다.