STM32G474微控制器是STM32 G系列中一款强大且备受追捧的芯片,广泛应用于电力电子行业。本课程旨在为初学嵌入式系统的电力电子工程师提供坚实的基础,帮助他们理解微控制器的功能及其在电力电子应用中的集成。通过清晰易懂的解释,课程覆盖了STM32G474微控制器的关键特性和外设,帮助学习者理解其在实际应用中的作用。

课程强调电力电子中常用的模块:GPIO(通用输入/输出)、定时器、脉冲宽度调制(PWM)和模数转换器(ADC)。课程内容包括使用NUCLEO-G474RE开发板(仅售20美元!)进行实践实验,该开发板配备了STM32G474RE微控制器及其所有外设,通过便捷的引脚头实现轻松实验。学习者将通过简单、有趣的项目获得实践经验,帮助他们在将知识应用于现实场景时建立信心。

课程结构设计合理,允许学习者以不到150美元的成本在家中建立一个实惠的实验室,使用经济实惠的组件。课程还介绍了STM32CubeIDE,这是STMicroelectronics推出的免费工具,简化了开发过程,提供自动代码生成和详细的外设模块寄存器级配置。学习者将探索如何下载示例项目、访问技术文档,并利用强大的开发工具进行最佳学习。

通过本课程结束时,您将全面了解STM32G474微控制器,能够设计和实施基本的电力电子系统,并获得使用NUCLEO-G474RE开发板的实践经验。

MP4 | 视频:h264、1920×1080 | 音频:AAC,44.1 KHz
语言:英语 | 大小:10.92 GB | 时长:16小时44分钟

学习内容

  • STM32G474微控制器的架构和外设
  • 安装和设置STM32CubeIDE
  • NUCLEO-G474RE的架构和特点
  • 导入示例项目并在NUCLEO-G474RE上执行
  • 配置和使用GPIO引脚作为数字输出
  • 配置和使用定时器进行控制
  • 配置和使用定时器生成PWM门控脉冲
  • 配置和使用ADC模块接收测量的模拟信号

前提条件

  • 基本的C编程知识
  • 基本的电力电子知识——脉冲宽度调制策略

STM32G474微控制器架构与外设

STM32G474微控制器基于ARM Cortex-M4内核,具有高性能和低功耗的特点。它具备丰富的外设,包括多个GPIO引脚、定时器、PWM模块、ADC模块等,适合用于各种电力电子应用。该微控制器的工作频率可高达170 MHz,提供强大的计算能力,能够处理复杂的控制算法。

主要特性:

  • 高性能处理器:Cortex-M4内核,支持浮点运算。
  • 丰富的外设:包括多达16个定时器,支持PWM输出和输入捕获。
  • 高精度ADC:12位分辨率,支持多通道输入,可以用于实时信号采集。
  • 低功耗设计:多种低功耗模式,适合电池供电的应用。

安装和设置STM32CubeIDE

在开始使用STM32G474微控制器之前,您需要安装STM32CubeIDE,这是一个集成开发环境,提供了友好的用户界面和强大的功能。以下是安装步骤:

  1. 下载STM32CubeIDE:访问STMicroelectronics官方网站,下载最新版本的STM32CubeIDE。
  2. 安装软件:运行下载的安装程序,并按照提示完成安装。
  3. 创建新项目:启动STM32CubeIDE,选择“新建STM32项目”,然后选择NUCLEO-G474RE开发板。
  4. 配置项目:在项目向导中,您可以选择所需的外设和功能模块。

NUCLEO-G474RE的架构和特点

NUCLEO-G474RE开发板是一个低成本的开发平台,适合初学者和专业人士进行快速原型设计。它配备了STM32G474RE微控制器,并提供了丰富的接口和扩展选项。

主要特点:

  • 多种连接选项:USB、UART、I2C、SPI等接口,便于与其他设备连接。
  • 丰富的外设:集成LED、按钮和其他外设,方便进行实验和测试。
  • 兼容性:可以与Arduino扩展板兼容,增加更多功能。
  • 易于使用:开发板上的引脚头设计合理,方便连接外部电路。

导入示例项目并在NUCLEO-G474RE上执行

STM32CubeIDE提供了丰富的示例项目,可以帮助您快速上手。以下是导入示例项目的步骤:

  1. 打开STM32CubeIDE,选择“文件”>“导入”>“STM32Cube项目”。
  2. 选择示例项目,浏览到STMicroelectronics提供的示例库,选择适合NUCLEO-G474RE的项目。
  3. 配置项目设置,根据需要调整项目参数。
  4. 编译和上传,点击编译按钮,确保没有错误,然后将程序上传到开发板。

配置和使用GPIO引脚作为数字输出

GPIO引脚是微控制器与外部设备进行交互的基础。您可以将GPIO引脚配置为数字输出,以控制LED或其他设备。以下是配置步骤:

  1. 在STM32CubeIDE中打开项目,找到GPIO配置选项。
  2. 选择要配置的引脚,将其模式设置为“输出”。
  3. 编写代码,在主循环中控制GPIO引脚的高低电平,实现LED的闪烁效果。

c

#include "main.h"

int main(void) {
HAL_Init();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5; // 假设使用PA5引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

while (1) {
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换引脚状态
HAL_Delay(500); // 延时500毫秒
}
}

配置和使用定时器进行控制

定时器是实现精确时间控制的关键组件。您可以使用定时器来生成时间延迟或触发事件。以下是配置定时器的步骤:

  1. 在STM32CubeIDE中配置定时器,选择所需的定时器,并设置时钟源和预分频器。
  2. 编写代码,在定时器中断服务例程中执行所需的操作。

c

void TIM2_IRQHandler(void) {
if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET) {
__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE);
// 在这里执行定时器中断处理
}
}

配置和使用定时器生成PWM门控脉冲

PWM(脉冲宽度调制)是电力电子控制中的重要技术。您可以使用定时器生成PWM信号,以控制电机速度或调光LED。以下是配置PWM的步骤:

  1. 在STM32CubeIDE中配置定时器,选择PWM模式并设置周期和占空比。
  2. 编写代码,在主程序中启动PWM输出。

c

HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); // 启动PWM输出
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 50); // 设置占空比为50%

配置和使用ADC模块接收测量的模拟信号

ADC模块用于将模拟信号转换为数字信号,以便进行处理。您可以使用ADC模块测量传感器的输出或其他模拟信号。以下是配置ADC的步骤:

  1. 在STM32CubeIDE中配置ADC,选择要使用的ADC通道并设置采样时间。
  2. 编写代码,在主循环中读取ADC值。

c

uint32_t adcValue;
HAL_ADC_Start(&hadc1); // 启动ADC
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY); // 等待转换完成
adcValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 获取ADC值

通过本课程,您将掌握STM32G474微控制器的基本知识,能够在电力电子应用中有效地使用NUCLEO-G474RE开发板。您将学习如何配置和使用GPIO、定时器、PWM和ADC模块,为将来的项目打下坚实的基础。无论您是初学者还是有经验的工程师,本课程都将为您提供宝贵的实践经验,帮助您在电力电子领域取得更大的成就。

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