TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
"Internet of Things" (IoT) đang trở thành một chủ đề phổ biến trong các cuộc trò chuyện tại công sở và nhiều nơi khác IoT không chỉ ảnh hưởng đến cách chúng ta sống mà còn tác động đến phương thức làm việc Tuy nhiên, nhiều người vẫn chưa hiểu rõ IoT là gì và những ảnh hưởng của nó đến cuộc sống hàng ngày Mặc dù có nhiều hội thảo về công nghệ và chính sách liên quan, nhưng vẫn còn nhiều người chỉ đang tìm hiểu những khái niệm cơ bản về IoT.
Internet băng thông rộng ngày càng trở nên phổ biến với chi phí giảm và nhiều thiết bị hơn có khả năng phát wifi cùng cảm biến bên trong Sự giảm giá công nghệ và sự bùng nổ của điện thoại thông minh đang tạo ra một “cơn bão hoàn hảo” cho Internet of Things (IoT).
Internet of Things (IoT) là khái niệm về mạng lưới vạn vật kết nối Internet, nơi mỗi đồ vật và con người đều có một định danh riêng, cho phép truyền tải và trao đổi thông tin qua một mạng duy nhất mà không cần tương tác trực tiếp IoT phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet, tạo thành một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau và với thế giới bên ngoài để thực hiện các nhiệm vụ nhất định.
Internet of Things (IoT) có thể được hiểu là hệ thống mà mọi thiết bị đều được kết nối qua mạng Internet, cho phép người dùng kiểm soát tất cả các đồ vật của mình chỉ bằng một thiết bị thông minh như điện thoại, máy tính bảng, PC hoặc thậm chí là đồng hồ thông minh.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2
Ngày nay trên thế giới, thì xu hướng IoT đang được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, dân dụng…
Có thể kể ra một số ứng dụng của IoT như sau:
- Quản lý và lập kế hoạch quản lý đô thị
- Quản lý các thiết bị cá nhân
Xuất phát từ tình hình thực tế cũng như nhu cầu về kỹ thuật tự động, nhóm đã lên ý tưởng và chọn đề tài:
“NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO CĂN HỘ DÙNG CÔNG NGHỆ IOT”.
Mục tiêu
Dự án này được thực hiện nhằm áp dụng kiến thức đã học để thiết kế và phát triển hệ thống điều khiển cho căn hộ sử dụng công nghệ IoT.
Mục tiêu của hệ thống là ứng dụng công nghệ IoT để điều khiển và giám sát mọi thiết bị công suất, cảm biến và báo trộm qua internet Để nâng cao tính tiện nghi, hệ thống cần có tính năng cho phép điều khiển thiết bị công suất bằng nhiều phương thức khác nhau.
Điều khiển trên điện thoại bằng phần mềm điều khiển được viết trên Android
Điều khiển trên bảng điều khiển trung tâm, được đặt trong căn hộ
Điều khiển trên một hệ thống công tắc rời
Hệ thống bảng điều khiển trung tâm và các hệ thống mở rộng đều hỗ trợ kết nối không dây (WI-FI), mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong việc sử dụng.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3
Hệ thống cần được triển khai thực tế sau khi hoàn thành, đảm bảo hoạt động ổn định và giảm thiểu lỗi ở mức tối thiểu Trong trường hợp xảy ra sự cố, cần có phương pháp khắc phục hiệu quả Ví dụ, nếu mất kết nối internet, cần có biện pháp để hệ thống vẫn duy trì hoạt động trơn tru.
Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu tính khả thi và ứng dụng thực tiễn cho căn hộ liên quan đến IoT là một quá trình quan trọng Việc thiết kế hệ thống và lựa chọn linh kiện cần thiết là bước đầu tiên Tiếp theo, phát triển phần mềm điều khiển và giám sát trên điện thoại Android là cần thiết để tạo ra một hệ thống điều khiển tự động hiệu quả Tuy nhiên, quá trình này đòi hỏi thời gian nghiên cứu lý thuyết, thiết kế mạch và lập trình, gây tốn kém công sức Do đó, người nghiên cứu cần có kiến thức vững về điều khiển tự động và am hiểu các dòng vi điều khiển để lựa chọn phù hợp, từ đó tăng hiệu quả kỹ thuật và tiết kiệm thời gian, chi phí trong nghiên cứu.
Với đề tài “NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO CĂN HỘ DÙNG CÔNG NGHỆ IOT”, nhóm sẽ thực hiện các nội dung sau đây:
Nội dung 1: tìm hiểu nhu cầu thực tiễn cũng như công nghệ của đề tài
Nội dung 2: tìm hiểu lý thuyết liên quan, các giải pháp thiết kế hệ thống, mô hình điều khiển các thiết bị điện
Nội dung 3: tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển
Nội dung 4: thiết kế mô hình, giải pháp điều khiển thiết bị, lập trình cho hệ thống
Nội dung 5: đánh giá kết quả đã thực hiện được và tiến tới hoàn thiện đề tài
Nội dung 6: kết luận về đề tài, đưa ra hướng phát triển trong tương lai.
Giới hạn
Việc triển khai một hệ thống điều khiển thiết bị cho căn hộ sử dụng công nghệ IoT là một quá trình phức tạp và tốn kém Để quản lý toàn bộ thiết bị, người dùng cần đầu tư thời gian và kiến thức chuyên môn nhất định Ngoài ra, vấn đề tài chính cũng là một yếu tố quan trọng cần được xem xét.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 chính
Trong đề tài này nhóm xin đưa các giới hạn như sau :
Điều khiển bật / tắt 8 thiết bị
Sử dụng màn hình GLCD nhỏ với kích thước 320x240
Bảng điều khiển trung tâm sử dụng chuẩn truyền thông wifi để giao tiếp với router wifi
Công tắc cảm ứng và bộ phát Mp3 kết nối với bảng điều khiển trung tâm thông qua chuẩn truyền thông wifi, sử dụng giao thức UDP để giao tiếp hiệu quả.
Công tắc cảm ứng chỉ có thể điều khiển bật / tắt hai thiết bị
Chỉ có thể điều khiển play/pause/next/prive/volume cho thiết bị phát MP3
Chỉ có phần mềm điều khiển trên điện thoại android
Sử dụng server MQTT được cung cấp miễn phí
Không nghiên cứu về phần bảo mật.
Bố cục
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thiết kế và tính toán
Chương 4: Thi công hệ thống
Chương 5: Kết quả nhận xét đánh giá
Chương 6: Kết luận hướng phát triển
Chương này giới thiệu lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu, nội dung chính, các giới hạn về thông số và cấu trúc của đồ án.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5
Chương này sẽ giới thiệu tổng quát về mạng, giao thức kết nối và trình bày sơ lược về ARM STM32F103VET6, module wifi ESP8266, giao thức MQTT …
Chương 3: Thiết kế và tính toán
Trong chương này, chúng ta sẽ xác định yêu cầu cho sản phẩm, lựa chọn phương án thực hiện, tiến hành tính toán và thiết kế, cuối cùng là thi công để hoàn thiện sản phẩm.
Chương 4: Thi công hệ thống
Chương này sẽ thể hiện quá trình thi công, hình ảnh minh họa cho kết quả đạt được
Chương 5: Kết quả nhận xét đánh giá
Chương này sẽ thể hiện quá trình thi công, hình ảnh minh họa cho kết quả đạt được, đưa ra nhận xét cho mỗi phần
Chương 6: Kết luận hướng phát triển
Chương này chúng ta sẽ đánh giá kết quả đã làm được, đưa ra hướng dẫn sử dụng và hướng phát triển đề tài
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu về mạng internet
Nội dung phần này được tham khảo tại tài liệu số [1]
Ngày nay, internet đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống, kết nối mọi miền của đất nước và toàn cầu Nó không chỉ giúp nâng cao hiểu biết mà còn hỗ trợ thực hiện các công việc hàng ngày như xem phim, nghe nhạc và mua sắm Ứng dụng internet trong việc điều khiển thiết bị từ xa ngày càng phát triển, ví dụ như chỉ cần nhấn nút “Về nhà” trên điện thoại, bình nóng lạnh và hệ thống điều hòa sẽ tự động hoạt động trước khi bạn về Để thiết kế những ứng dụng này, người lập trình cần có kiến thức về mạng, phần cứng và kỹ năng lập trình.
2.1.1 Phương thức kết nối mạng
Phương thức kết nối mạng được sử dụng chủ yếu trong liên kết mạng, có hai phương thức chủ yếu là:
Phương thức điểm - điểm thiết lập các đường truyền riêng biệt để kết nối các cặp máy tính, cho phép mỗi máy tính truyền và nhận dữ liệu trực tiếp Ngoài ra, máy tính cũng có thể hoạt động như một trung gian, lưu trữ dữ liệu nhận được và chuyển tiếp chúng đến máy khác, đảm bảo dữ liệu đến được đích một cách hiệu quả.
Phương thức đa điểm cho phép tất cả các trạm kết nối qua một đường truyền vật lý chung Khi dữ liệu được gửi từ một máy tính, nó có thể được tiếp nhận bởi tất cả các máy tính khác trong mạng Do đó, việc chỉ định địa chỉ đích cho dữ liệu là cần thiết để mỗi máy tính có thể xác định và xử lý thông tin đúng cách.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 kiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho mình không nếu đúng thì nhận còn nếu không thì bỏ qua
Mạng Internet là một hệ thống toàn cầu gồm hàng triệu mạng kết nối, bắt nguồn từ một thử nghiệm của Cục Quản lý Các Dự án Nghiên cứu Tiên tiến (ARPA) thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ Thử nghiệm này đã thành công trong việc kết nối các mạng máy tính, cho phép các trường đại học và công ty tư nhân tham gia vào các dự án nghiên cứu.
Internet là một mạng lưới máy tính kết nối với nhau thông qua giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), cho phép các máy tính giao tiếp một cách đồng bộ Giao thức này hoạt động như một ngôn ngữ quốc tế, giúp mọi người dễ dàng trao đổi thông tin hàng ngày.
Số lượng máy tính kết nối mạng và người dùng Internet trên toàn cầu đã tăng nhanh chóng từ những năm 90 Mạng Internet không chỉ giúp truyền tải thông tin một cách nhanh chóng mà còn cung cấp thông tin phong phú, đồng thời đóng vai trò là diễn đàn và thư viện toàn cầu đầu tiên.
2.1.3 Chuẩn giao thức WLAN (Wireless Local Area Network) - IEEE 802.11
IEEE 802.11 giao thức là một công nghệ truy cập mạng để cung cấp kết nối giữa các trạm không dây và cơ sở hạ tầng mạng có dây
Bằng cách áp dụng các giao thức IEEE 802.11, người dùng di động có thể truy cập dữ liệu mạng ở nhiều địa điểm khác nhau như phòng họp, hành lang, nhà ăn và phòng học Ngoài ra, việc mở rộng ra ngoài công ty cho phép truy cập Internet và các trang web của công ty thông qua mạng không dây công cộng "điểm nóng" Các địa điểm như sân bay, nhà hàng, và trạm xe lửa có thể được cấu hình để cung cấp dịch vụ này cho người dùng.
Phần này cung cấp một cái nhìn sâu sắc về cách thức IEEE 802.11 trình, bao gồm kiến trúc, các giao thức liên quan, và các công nghệ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 a Kiến trúc IEEE 802.11
Kiến trúc logic 802.11 bao gồm các thành phần chính như trạm (STA), điểm truy cập không dây (AP), thiết lập dịch vụ cơ bản độc lập (IBSS), dịch vụ đặt cơ bản (BSS), hệ thống phân phối (DS), và thiết lập dịch vụ mở rộng (ESS) Một số thành phần trong kiến trúc 802.11 có thể được liên kết trực tiếp với các thiết bị phần cứng, bao gồm các STA và AP không dây Tuy nhiên, tài liệu này không đề cập đến việc sử dụng card adapter.
PC Card là một thiết bị nhúng cung cấp kết nối không dây, hoạt động như một điểm truy cập (AP) để kết nối giữa các trạng thái không dây và mạng xương sống hiện có, cho phép truy cập mạng hiệu quả.
Một IBSS (Independent Basic Service Set) là một mạng không dây bao gồm tối thiểu hai thiết bị STA (Station) và không cần quyền truy cập vào một hệ thống phân phối (DS) nào Thường thì, IBSS còn được gọi là một mạng không dây ad-hoc, cho phép các thiết bị kết nối và giao tiếp trực tiếp với nhau mà không cần hạ tầng mạng trung gian.
Một BSS (Basic Service Set) là một mạng không dây bao gồm một điểm truy cập (AP) duy nhất, phục vụ một hoặc nhiều khách hàng không dây Đôi khi, BSS còn được gọi là mạng không dây cơ sở hạ tầng Tất cả các thiết bị (STA) trong BSS giao tiếp thông qua AP, mà cũng cung cấp kết nối đến mạng LAN có dây và đóng vai trò cầu nối khi một STA khởi tạo liên lạc với STA khác hoặc một nút trên mạng phân phối (DS).
Một ESS (Mạng Con Không Dây Mở Rộng) là tập hợp của hai hoặc nhiều điểm truy cập không dây, kết nối với mạng có dây, tạo thành một phân đoạn mạng logic duy nhất được bao bọc bởi một bộ định tuyến, còn được gọi là subnet.
Các điểm truy cập (AP) của nhiều hệ thống con cơ sở (BSS) được kết nối với nhau thông qua hệ thống phân phối (DS), cho phép di động cho người dùng khi họ chuyển từ BSS này sang BSS khác AP có thể kết nối với nhau qua dây hoặc không dây, nhưng thường thì kết nối bằng dây điện là phổ biến hơn DS là thành phần logic quan trọng giúp kết nối các BSS và cung cấp dịch vụ phân phối, cho phép người dùng chuyển vùng mượt mà giữa các BSS.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 9
Hình 2.1: Mô tả kiến trúc của 802.11 b Các chế độ hoạt động WIFI chuẩn 802.11
IEEE 802.11 định nghĩa các chế độ hoạt động sau:
Chế độ hạ tầng yêu cầu tối thiểu một điểm truy cập không dây (AP) và một khách hàng không dây, cho phép khách hàng kết nối với tài nguyên của mạng có dây truyền thống Các mạng có dây này có thể là mạng nội bộ của tổ chức hoặc Internet, tùy thuộc vào vị trí của các AP không dây Hệ thống dịch vụ mở rộng (ESS) được minh họa trong hình dưới đây.
Hình 2.2: Mô tả thiết lập dịch vụ mở rộng (ESS)
Chế độ ad hoc cho phép các khách hàng không dây giao tiếp trực tiếp mà không cần sử dụng điểm truy cập (AP) nào, và thường được gọi là chế độ peer-to-peer Trong chế độ này, các khách hàng không dây tạo thành một bộ dịch vụ cơ bản độc lập (IBSS) Một trong những khách hàng không dây đầu tiên trong IBSS sẽ đảm nhận một số trách nhiệm tương tự như các AP.
Giới thiệu phần cứng
Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng ba bảng mạch chính: bảng mạch của bảng điều khiển trung tâm, bảng mạch của công tắc điều khiển cảm ứng WIFI, và bảng mạch của thiết bị chơi nhạc MP3 WIFI.
Bảng điều khiển trung tâm:
Thiết bị đầu vào Module WIFI ESP8266, touch screen 3.2 inch
Thiết bị đầu ra GLCD, thiết bị giao tiếp công suất, Module WIFI ESP8266 Thiết bị điều khiển trung tâm vi điều khiển ARM STM32F103VET6
Các chuẩn truyền dữ liệu UART,WIFI
Thiết bị giao diện điều khiển PC, Điện thoại, Công tắc cảm ứng điều khiển WIFI, máy tính bảng
Công tắc cảm ứng điều khiển WIFI
Thiết bị đầu vào Module WIFI ESP8266, module cảm ứng chạm điện dung Thiết bị đầu ra Module WIFI ESP8266
Thiết bị điều khiển trung tâm Module WIFI ESP8266
Các chuẩn truyền dữ liệu WIFI
Thiết bị chơi nhạc MP3 WIFI
Thiết bị đầu vào Module WIFI ESP8266,Module DFPlayer mini
Thiết bị đầu ra Module WIFI ESP8266,Module DFPlayer mini
Thiết bị điều khiển trung tâm Module WIFI ESP8266
Các chuẩn truyền dữ liệu UART, WIFI
Thiết bị giao diện điều khiển Bảng điều khiển trung tâm, PC, Điện thoại, máy tính bảng
2.2.1 Vi điều khiển a Bộ vi xử lý ARM CORTEX – M3 Được tham khảo tại tài liệu số [2],[3]
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 19
Cấu trúc ARM (Acorn RISC Machine) là một vi xử lý 32-bit kiểu RISC, nổi bật trong thiết kế nhúng nhờ vào khả năng tiết kiệm năng lượng Các bộ CPU ARM được ưa chuộng trong sản phẩm điện tử di động, nơi việc tiêu tán công suất thấp là yếu tố thiết kế quan trọng hàng đầu.
Dòng vi xử lý ARM Cortex bao gồm ba cấu hình chính: cấu hình A cho các ứng dụng tinh vi yêu cầu cao, như Linux và Android, cấu hình R dành cho hệ thống thời gian thực, và cấu hình M tối ưu cho ứng dụng vi điều khiển tiết kiệm chi phí Cortex-M3, bộ vi xử lý ARM đầu tiên dựa trên kiến trúc ARM7, được thiết kế để đạt hiệu suất cao trong các ứng dụng nhúng tiết kiệm năng lượng và chi phí, như vi điều khiển, hệ thống cơ ô tô, kiểm soát công nghiệp và mạng không dây Khác với ARM7 sử dụng kiến trúc Von Neumann, Cortex-M3 áp dụng kiến trúc Harvard với bộ nhớ chương trình và dữ liệu tách biệt, cùng với nhiều bus cho phép thực hiện thao tác song song, từ đó nâng cao hiệu suất chip.
Bộ xử lý Cortex-M3 là vi điều khiển 32bit tiêu chuẩn, bao gồm CPU, cấu trúc bus, đơn vị xử lý ngắt với tính năng lồng ngắt, hệ thống kiểm lỗi và tiêu chuẩn bố trí bộ nhớ NVIC (Nested Vector Interrupt Controller) là một thành phần quan trọng, cho phép xử lý các ngắt lồng nhau với độ trễ chỉ 6 chu kỳ xung nhịp thông qua phương thức "tail chain" Khi một ngắt có mức ưu tiên cao hơn xuất hiện, nó có thể pre-empt ngắt hiện tại mà không bị trì hoãn Hơn nữa, Cortex-M3 hỗ trợ chế độ tiết kiệm năng lượng, tự động chuyển sang chế độ này sau khi thoát khỏi ngắt và tiếp tục ngủ cho đến khi có exception mới.
Bộ môn Điện tử Công nghiệp 20 hỗ trợ hai chế độ hoạt động: Thread và Handler, mỗi chế độ có vùng stack riêng, cho phép thiết kế phần mềm phức tạp và hỗ trợ hệ điều hành thời gian thực Lõi Cortex tích hợp timer 24-bit tự động nạp lại, cung cấp ngắt timer đều đặn cho RTOS Các chip ARM7 và ARM9 có hai tập lệnh (ARM 32-bit và Thumb 16-bit), trong khi dòng Cortex hỗ trợ tập lệnh ARM Thumb-2, kết hợp ưu điểm của cả hai để tối ưu hóa hiệu suất và mật độ mã Tập lệnh Thumb-2 được thiết kế cho trình biên dịch C/C++, cho phép viết ứng dụng trên nền Cortex mà không cần chương trình khởi động bằng assembler như ARM7 và ARM9.
STMicroelectronics đã ra mắt 4 dòng vi điều khiển dựa trên ARM7 và ARM9, trong đó STM32 được xem là bước tiến quan trọng về chi phí và hiệu suất với giá gần 1 Euro cho số lượng lớn STM32 là đối thủ cạnh tranh mạnh mẽ với các vi điều khiển 8 và 16-bit truyền thống Dòng STM32 đầu tiên bao gồm 14 biến thể, được chia thành hai nhóm: dòng Performance với tần số CPU lên tới 72MHz và dòng Access với tần số 36MHz Các biến thể trong hai nhóm này hoàn toàn tương thích về cách bố trí chân và phần mềm, với bộ nhớ FLASH ROM lên tới 128K và 20K SRAM.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 21
Hình 2.7: Cấu trúc vi điều khiển Cortex- M3 b Vi điều khiển STM32F103VET6
Hình 2.8: Hình dạng thực tế và sơ đồ chân ARM STM32F103VET6
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 22
Hình 2.9: Kiến trúc của ARM STM32F103xx
Icode bus: Kết nối lõi Cortex™-M3 với bộ nhớ Flash để truyền mã lệnh
Dcode bus: Kết nối lõi Cortex™-M3 với bộ nhớ Flash để truyền dữ liệu
System bus: Kết nối lõi Cortex™-M3 với BusMatrix và BusMatrix sẽ phân quyền sử dụng bus giữa lõi ARM và khối DMA
DMA bus: Kết nối DMA với BusMatrix và BusMatrix sẽ quản lý việc truy xuất dữ liệu của CPU, DMA tới SRAM, Flash và các ngoại vi
BusMatrix là hệ thống phân quyền sử dụng bus giữa lõi ARM và khối DMA, áp dụng thuật toán Round Robin để các khối có thể thay phiên nhau truy cập bus một cách hiệu quả.
1 đơn vị thời gian định sẵng)
Cầu AHB/APB đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối đồng bộ giữa bus AHB và hai bus APB Trong đó, APB1 hỗ trợ tốc độ tối đa 36 MHz, trong khi APB2 có khả năng đạt tốc độ tối đa 72 MHz.
Sau mỗi lần CPU được reset, tất cả các nguồn xung clock cấp cho thiết bị ngoại vi sẽ bị tắt, ngoại trừ xung clock dành cho SRAM và FLITF Do đó, trước khi sử dụng các thiết bị ngoại vi, cần đảm bảo rằng các xung clock đã được khởi động lại.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 23 chúng ta cần cấu hình cấp xung clock cho chúng thông qua 3 thanh ghi RCC_AHBENR, RCC_APB1ENR, RCC_APB2ENR
Bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, thanh ghi và cổng I/O được tổ chức trong phạm vi 4 GB, bắt đầu từ địa chỉ 0x00000000 SRAM được bố trí từ địa chỉ 0x20000000, với tất cả SRAM nội nằm ở điểm bắt đầu vùng bit band Vùng nhớ thiết bị ngoại vi bắt đầu từ địa chỉ 0x40000000 và cũng nằm trong vùng nhớ bit band Các thanh ghi điều khiển của nhân Cortex khởi đầu từ địa chỉ 0xE0000000.
Vùng nhớ FLASH được chia thành ba phần: User Flash, System Memory và vùng nhớ nhỏ User Flash bắt đầu từ địa chỉ 0x00000000, trong khi System Memory có kích thước 4Kbytes và thường chứa bootloader do nhà sản xuất cài đặt Vùng nhớ nhỏ, bắt đầu từ địa chỉ 0x1FFFFF80, lưu trữ thông tin cấu hình cho STM32 Bootloader cho phép tải chương trình qua cổng USART1 và được lưu trữ trong User Flash Để kích hoạt bootloader, người dùng cần thiết lập chân BOOT0 và BOOT1 ở mức điện áp thấp và cao tương ứng, sau đó bootloader sẽ được thực thi tại địa chỉ 0x00000000 ST cung cấp phần mềm trên PC để ghi và xóa vùng nhớ User Flash, đồng thời cho phép cấu hình bootpins để đưa SRAM vào địa chỉ 0x00000000, giúp tăng tốc độ tải chương trình và giảm số lần ghi vào Flash.
Bộ Reset của vi điều khiển :
STM32 có nhiều nguồn Reset khác nhau ngoài tín hiệu Reset bên ngoài, bao gồm các bộ Watchdogs nội, Reset mềm qua NVIC, bộ Reset mở/tắt nguồn nội và mạch phát hiện điện áp nguồn thấp Khi tín hiệu Reset xuất hiện, người dùng có thể đọc các cờ trong thanh ghi kiểm soát và trạng thái RCC để xác định nguyên nhân gây ra Reset Trạng thái của các cờ này vẫn được lưu giữ để phục vụ cho việc phân tích.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 24 tồn tại cho đến khi hệ thống được cấp nguồn trở lại hoặc cho đến khi người dùng thiết lập bit Remove Reset
Xung Clock của vi điều khiển :
Có ba nguồn xung chính được sử dụng trong hệ thống:
Bộ giao động nội HIS
Bộ giao động ngoai HS
Có thể sử dụng nguồn xung khác như 40KHz dao động nội tần số thấp RC cho RTC, watchdog và Auto Wakeup, hoặc tần số 32,768KHz từ tinh thể thạch anh gắn ngoài để cung cấp cho bộ thời gian thực RTC.
Trong các ứng dụng xung nhịp hệ thống, bộ xử lý Cortex và thiết bị ngoại vi thường sử dụng dao động thạch anh bên ngoài kết nối qua các chân HSE Hệ thống này bao gồm một khối CSS để giám sát dao động thạch anh, và nếu phát hiện vấn đề với dao động thạch anh bên ngoài, nó sẽ chuyển sang sử dụng hệ thống dao động nội HSI 8MHz.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 25
Hình 2.11: Nguồn xung từ bên ngoài
GPIO của vi điều khiển
STM32F103VET6 là một vi điều khiển với 100 chân, trong đó có 80 chân có khả năng điều khiển đa năng Mỗi chân có thể được cấu hình để hoạt động như GPIO hoặc thực hiện các chức năng thay thế khác, đồng thời mỗi chân cũng có thể đảm nhận vai trò nguồn ngắt ngoại.
