Vi điều khiển

BÀI 1: KỸ NĂNG NỀN TẢNG VÀ KIẾN TRÚC PHẦN CỨNG

1.2. Kỹ năng tra cứu tài liệu thực chiến

1.2.1. Tầm quan trọng của tài liệu kỹ thuật chính hãng

1.2.2. Kỹ năng đọc User Manual (UM1472)

1.2.2.1. Đọc sơ đồ khối phần cứng 1.2.2.2. Tra cứu sơ đồ kết nối LED và Nút nhấn

1.2.3. Kỹ năng đọc Datasheet STM32F407VG

1.2.3.1. Tra cứu sơ đồ chân (Pinout) 1.2.3.2. Cấu trúc bộ nhớ (Flash/RAM)

1.2.4. Kỹ năng tra cứu Reference Manual (RM0090) và Programming Manual (PM0214)

1.3. Kiến trúc phần mềm và hoạt động của vi điều khiển

1.3.1. Mô hình lập trình Cortex-M4 và tập lệnh Thumb-2

1.3.2. Cơ chế tổ chức bộ nhớ (Memory Map)

1.3.3. Nguyên lý hoạt động của Stack và Function Call trong C

1.3.4. Hệ thống ngắt và bộ điều khiển ngắt lồng nhau (NVIC)

BÀI 2: ĐIỀU KHIỂN NGOẠI VI CƠ BẢN (RCC, GPIO, EXTI)

2.1. Khối quản lý Reset và Xung nhịp (RCC)

2.1.1. Khái niệm và cấu trúc cây xung nhịp (Clock Tree)

2.1.2. Các bộ chia tần số (Prescaler) và nguồn xung nhịp (HSE, HSI, PLL)

2.1.3. Viết Driver RCC cấp thanh ghi (Register-level)

2.2. General Purpose I/O (GPIO)

2.2.1. Nguyên lý hoạt động và kiến trúc chân GPIO

2.2.2. Các thanh ghi quản lý GPIO (MODER, OTYPER, OSPEEDR, PUPDR)

2.2.3. Cấu hình ngõ ra Push-Pull và Open-Drain

2.2.4. Thực hành: Tự viết Driver cấp thanh ghi điều khiển nhấp nháy 4 LED on-board

2.3. Ngắt ngoài (EXTI)

2.3.1. Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển sự kiện/ngắt ngoài (EXTI)

2.3.2. Cấu hình ngắt ngoài kết hợp bộ điều khiển NVIC

2.3.3. Thực hành: Lập trình giao tiếp nút nhấn USER (PA0), xử lý dội phím (debounce)

2.4. Tự động hóa thiết kế với STM32CubeMX và HAL

2.4.1. Giới thiệu công cụ STM32CubeMX và thư viện HAL

2.4.2. Cấu hình Clock Tree và sinh mã tự động

2.4.3. Thực hành: Cấu hình lại hệ thống GPIO và EXTI bằng thư viện HAL để tối ưu thời gian

BÀI 3: BỘ ĐỊNH THỜI VÀ TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ

3.1. Bộ định thời (General-purpose Timers)

3.1.1. Cấu trúc và nguyên lý đếm của Timer

3.1.2. Cấu hình bộ chia trước (Prescaler) và giá trị nạp lại (Auto-Reload)

3.1.3. Thực hành: Tạo hàm thời gian trễ (Delay) chính xác bằng Timer

3.2. Điều chế độ rộng xung (PWM)

3.2.1. Nguyên lý tạo xung PWM từ bộ định thời

3.2.2. Khái niệm chu kỳ nhiệm vụ (Duty Cycle) và tần số PWM

3.2.3. Thực hành: Điều khiển độ sáng LED on-board bằng PWM

3.3. Analog-to-Digital Converter (ADC)

3.3.1. Khái niệm lượng tử hóa và các thông số ADC (Độ phân giải, Tốc độ lấy mẫu)

3.3.2. Cấu hình chuyển đổi ADC kênh đơn và chế độ quét (Scan Mode)

3.3.3. Thực hành: Đọc giá trị điện áp từ biến trở hoặc cảm biến tương tự

3.4. Digital-to-Analog Converter (DAC)

3.4.1. Nguyên lý hoạt động của DAC

3.4.2. Thực hành: Xuất tín hiệu điện áp tương tự điều khiển thiết bị

BÀI 4: GIAO TIẾP TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP

4.1. Giao tiếp UART/USART

4.1.1. Nguyên lý truyền nhận nối tiếp bất đồng bộ

4.1.2. Cấu trúc khung truyền (Frame) và tốc độ Baud (Baud rate)

4.1.3. Cấu hình UART qua thanh ghi và thư viện HAL

4.1.4. Thực hành: Truyền nhận dữ liệu hai chiều giữa kit STM32 và phần mềm Terminal trên máy tính

4.2. Giao tiếp SPI

4.2.1. Nguyên lý truyền dẫn nối tiếp đồng bộ SPI (Master/Slave, MISO, MOSI, SCK)

4.2.2. Thực hành cơ bản: Cấu hình SPI đọc ghi thanh ghi cơ bản (Chuẩn bị cho cảm biến MEMS)

4.3. Giao tiếp I2C

4.3.1. Cấu trúc bus I2C (SDA, SCL) và quá trình phân xử tín hiệu

4.3.2. Định dạng bản tin I2C

4.3.3. Thực hành: Viết chương trình quét địa chỉ thiết bị trên bus I2C

BÀI 5: HỆ THỐNG NHÚNG NÂNG CAO VÀ ĐỒ ÁN LIÊN MÔN

5.1. Direct Memory Access (DMA)

5.1.1. Khái niệm và nguyên lý hoạt động của DMA

5.1.2. Ứng dụng DMA trong việc tối ưu hóa hiệu suất vi điều khiển

5.1.3. Thực hành: Cấu hình DMA kết hợp ngoại vi ADC và UART để giảm tải cho CPU

5.2. Hệ điều hành thời gian thực (RTOS)

5.2.1. Khái niệm hệ điều hành thời gian thực và kiến trúc đa nhiệm (Multitasking)

5.2.2. Tích hợp FreeRTOS thông qua gói phần mềm STM32CubeF4

5.2.3. Quản lý tác vụ (Task) và thời gian (Tick)

5.2.4. Thực hành: Tạo và đồng bộ các tác vụ cơ bản bằng FreeRTOS

5.3. Đồ án liên môn: Tích hợp Vi điều khiển và phần mềm C# (Windows Forms)

5.3.1. Nhiệm vụ vi điều khiển (Thực hành)

5.3.1.1. Cấu hình SPI đọc dữ liệu thô từ cảm biến gia tốc MEMS 3 trục on-board 5.3.1.2. Đóng gói dữ liệu cảm biến và gửi liên tục qua UART lên máy tính

5.3.2. Nhiệm vụ phần mềm máy tính (Thực hành)

5.3.2.1. Lập trình C# (Windows Forms) giao tiếp với cổng COM 5.3.2.2. Tách chuỗi (Parsing) dữ liệu nhận được từ STM32 5.3.2.3. Hiển thị thông số gia tốc 3 trục trực quan dưới dạng đồ thị thời gian thực

5.3.3. Nghiệm thu, báo cáo và thuyết trình đồ án

Câu hỏi ôn tập STM32F4