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【连载】四轴飞行器主控芯片那些事儿 | 学单片机做四轴飞行器项目故事
 日期:2017-03-29 来源:互联网

  《 STC15 单片机实战指南( C 语言版)》 一书以一坚科技研发的飞天三号( FSST15-V1.0)实验板为硬件平台, 以《 深入浅出玩转 STC15 单片机》为配套视频, 由清华大学出版社权威出版, 并且分别是 STC 官方大学计划和高校高性能联合实验室推荐教程和视频, 版权归作者和清华大学出版社所有。

  本资料以个人学习、 工作经验以及宏晶科技单片机技术为素材, 以单片机初学者、单片机项目开发者为对象, 教大家如何走进单片机,继而达到开发工程项目(如:四轴飞行器设计,多功能收音机等)为目的。 限于时间和水平关系,资料中难免有过失之处,望各位高手批评指教,多多拍砖,拍累了,你们休息,我继续上路。

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  作者 | 残弈悟恩

  编辑 | Garen

  中国宏晶 STC 系列单片机是 2005 年推出中国本土第一款具有全球竞争力且与 MCS-51兼容的单片机。 该单片机是新一代增强型单片机,它具有内存容量大、 速度快、 抗干扰性强、

  加密性强等特点,同时带 ADC、 PWM、 超低功耗等功能,可以远程升级, 内部有 MAX810 专用复位电路, 价格比较便宜, 由于这些特点使得 STC 系列单片机的应用广泛。

  深圳宏晶科技根据市场需求,在 STC89Cxx(STC89C51)基础上,先后推出 STC90Cxx、STC10Fxx、 STC11Fxx、 STC12Cxx、 STC15Fxx、 STC15Wxx,以及可以在线仿真的 IAP15 系列的单片机。 再者,某一系列的单片机,又有不同的类型和封装形式,继而满足客户不同的需求。较之这么多类型,不可能为大家一一讲述,该书以飛天三號开发板上集成的性能最强大且带仿真功能的 IAP15W4K58S4-LQFP64 为例来讲述, IAP15W4K58S4 还有 PDIP40 的封装形式,他们的封装实物如图 1-1 所示;单片机各个引脚分布如图 1-2 所示(读者暂时不要居于各个引脚的功能,后面会做详细介绍)。

  或许看到这里,读者可能会问到, STC 单片机名字中的字母、 数字代表什么意义? 依据又是什么? 这里先为大家截取 STC 官方数据手册的命名规则(如图 1-3 所示),再来详细介绍 IAP15W4K58S4-LQFP64 的具体含义。

  

  ( 1) IAP: 用户可将用户程序区的程序 FLASH 当 EEPROM 使用( IAP)。

  ( 2) 15 : STC 1T 8051,同样的工作频率时,速度是普通 8051 的 8~12 倍。

  ( 3) W : 单片机工作电压范围为 2.5~5.5V, 称之为宽电压。

  ( 4) 4K :大容量, 4K 字节的 SRAM。

  ( 5) 58 : Flash 程序存储器的空间为 58K,读写次数 10 万次以上。

  ( 6)S4 : 4 组高速异步串行通信口, SPI 功能,内部 EEPROM 功能, A/D 转换功能, CCP/PWM(其中 PWM 可当 D/A 使用) /PCA 功能。

  ( 7) 35 :该单片机的主频最高可达 35MHz。

  ( 8) I :工业级芯片, 工作温度为-40~85℃。

  ( 9) LQFP64: 封装形式为 Low-profile Quad Flat Package,引脚数量为 64, 其中有 7 组端口 P0~P7,除 P5 口有 6 个 IO 口以外,别的每组是 8 个,这样总共有 62 个 I/O 口; 19 和21 脚分别为电源的正、负极。除了以上从单片机名称了解的内部信息以外,我们再结合其功能框架图,如图 1-4 所示,再来大致了解一下该单片机的强大功能。有了此框架图,我们可以很清楚的看到,该单片机还具有以下特性。

  ( 1) 大容量片内 EEPROM,擦写次数 10 万次以上。

  ( 2) ISP/IAP, 在系统可编程/在应用可编程,无需编程器/仿真器(自身就是仿真器)。

  ( 3) 共 8 通道 10 位高速 ADC,速度可达 30 万次/秒, 8 路 PWM 还可当 8 路 D/A 使用。

  ( 4) 6 通道 15 位专门的高精度 PWM(带死区控制) 2 通道 CCP(利用他它的高速脉冲输出功能可实现 11~16 位 PWM),可用来再实现 8 路 D/A,或 2 个 16 位定时器,或 2 个外部中断(支持上升沿/下降沿中断)。

  ( 5) 内部高可靠复位, ISP 编程时 16 级复位门槛电压可选,可彻底省掉外部复位电路

  ( 6)工作频率范围: 5~28MHz, 相当于普通 8051 的 60~336MHz。

  ( 7)内部高精度 R/C 时钟(±0.3%),±1%温飘( -40~ 85℃),常温下温飘±0.6%

  ( -20~ 65℃), ISP 编程时内部时钟从 5~30MHz 可设。

  ( 8)不需外部晶振和外部复位,还可对外输出时钟和低电平复位信号。

  ( 9) 四组完全独立的高速异步串行通信端口, 分时切换可当 9 组串口使用。

  ( 10) 一组高速同步串行通信端口 SPI。

  ( 11)支持 RS485 下载。

  ( 12) 低功耗设计: 低速模式,空闲模式,掉电模式/停机模式,并且有多种唤醒方式。

  ( 13)共 7 个定时器, 5 个 16 位可重装载定时器/计数器,并可独立实现对外可编程时钟输出,另外引脚 SysClkO 可将系统时钟对外分频输出, 2 路 CCP 还可再实现 2 个定时器。

  ( 14)比较器,可当 1 路 ADC 使用,可作掉电检测,并可产生中断。

  ( 15) 62 个通用 I/O 口,复位后为:准双向口/弱上拉,同时可设置成四种模式:准双向口/弱上拉,强推挽/强上拉,仅为输入/高阻,开漏。每个 I/O 口驱动能力均可达到 20mA,以笔者经验,为了确保系统稳定,建议拉电流、灌电流最好不要超过 10mA。STC15 单片机功能之强大, 不是一言两句就能说的清楚的, 因此, 笔者后续将会花费更多的篇幅来讲述。概述的说,玩单片机的过程, 就是用某种语言( C 语言、汇编)控制这 62个(别的型号另当别论) I/O 口在合适的时间出现合适的高低电平,或者检测高低电平以及模拟量,具体如何操作,请看接下来的长篇大论。

  飞天三号(FSST15)单片机开发板有2000分钟教学视频,100个实例代码,24个板载实用功能,有清华大学出版社权威出版的《STC15单片机实战指南C语言版》,还有有热心、专业的技术小刘老师在线答疑,助你轻松学习单片机技术。购买链接请点击“阅读原文”。

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