ST7单片机C程序设计与实践

　　《ST7单片机C程序设计与实践》可作为大学本科生或研究生单片机控制原理及应用相关课程的实验指导书，也可作为ST7系列MCU应用开发者的参考书。

　　本书内容以ST公司采用8位宽指令的通用产品ST7LITE39F2为主线，共分8章。内容包括：ST7控制器简介、Cosmic ST7 C语言的基础和特点、ST7 Visual Develop (STVD7)的使用、ST7实验板介绍、ST7基础应用、基于ST7LITE的音频播放器、基于ST7263的USB鼠标、低成本自同步的永磁交流(PMAC)电机。本书附光盘1张，内容为应用实例的源程序清单。
　　本书可作为大学本科生或研究生单片机控制原理及应用相关课程的实验指导书，也可作为ST7系列MCU应用开发者的参考书。

第1章 ST7控制器简介1
1.1 ST7结构方框图1
1.2 ST7功能概述3
1.3 ST7产品系列4
1.4 ST7LITE39引脚图和引脚功能说明10
1.4.1 ST7LITE39引脚图（如图1.4所示）10
1.4.2 ST7LITE39方块图（如图1.5所示）11
1.4.3 ST7LITE39各引脚说明（如表1.4所列）11

第2章 Cosmic ST7 C语言的基础和特点13
2.1 C文件14
2.1.1 文件中的行14
2.1.2 文件中的注释15
2.1.3 文件中的三字母代替ASCII码15
2.1.4 符号表示15
2.1.5 标识符15
2.1.6 关键字15
2.1.7 常数16
2.1.8 操作符和标点16
2.2 声明16
2.2.1 整型17
2.2.2 位型17
2.2.3 实型17
2.2.4 指针18
2.2.5 阵列18
2.2.6 结构19
2.2.7 联合20
2.2.8 枚举21
2.2.9 变址数21
2.2.10 函数22
2.2.11 存储类22
2.2.12 类型定义23
2.2.13 变量的范围23
2.2.14 绝对地址24
2.3 表达式24
2.3.1 变量24
2.3.2 常量24
2.3.3 字符26
2.3.4 sizeof的用法27
2.3.5 运算符号27
2.3.6 优先级31
2.3.7 语句34
2.3.8 预处理42

第3章 ST7 Visual Develop(STVD7)的使用48
3.1 创建项目49
3.1.1 创建工作区（workspace）49
3.1.2 创建项目50
3.1.3 添加源文件51
3.1.4 添加其他的文件夹51
3.2 编译项目53
3.2.1 指定ST7目标处理器53
3.2.2 确认编译器选项54
3.2.3 定制C语言编译器选项55
3.2.4定制链接器选项57
3.2.5 对指定文件改变编译设置58
3.2.6 编译应用程序58
3.3 调试59
3.3.1 调试程序59
3.3.2 运行和停止程序61
3.3.3 单步调试程序62
3.4 断点63
3.4.1 设置普通断点63
3.4.2 设置带计数器的断点64
3.4.3 设置带条件的断点64
3.5 查看运行结果65
3.5.1 查看调用堆栈66
3.5.2 查看并改变局部变量67
3.5.3 用Watch， QuickWatch和 Memory查看变量68
3.6 执行内存映射71
3.7 高级仿真功能（使用EMU3仿真器）72
3.7.1 查看程序执行历史73
3.7.2 使用动态读写74
3.7.3 设置高级断点76
3.7.4 运行性能分析80

第4章 ST7实验板介绍83
4.1 REva母板的布局84
4.2 电源区（REva v1.x）85
4.2.1 电源区的视图85
4.2.2 电源配置85
4.2.3 特点85
4.2.4 局限86
4.3 电源区（REva V2.x）87
4.3.1 电源区的视图87
4.3.2 电源配置87
4.3.3 特征88
4.3.4 局限88
4.3.5 子板连接区88
4.3.6 特点88
4.3.7 插拔次数89
4.4 ISP/ISD(在线编程/调试)连接区89
4.5 复位区域89
4.5.1 特点89
4.5.2 局限89
4.6 数字输出区89
4.6.1 特点90
4.6.2 局限90
4.7 数据输入区90
4.7.1 特点90
4.7.2 局限90
4.8 模拟区90
4.8.1 特点91
4.8.2 局限91
4.9 通信区91
4.9.1 视图91
4.9.2 特点91
4.9.3 I2C92
4.9.4 串口通信92
4.9.5 局限93
4.10 辅助串口/CAN区93
4.11 辅助接口区93
4.12 REva母板的电路原理图93
4.13 实验板的子板96
4.13.1 ST7LITE3子板的特征96
4.13.2 ST7LITE3子板的规格96
4.13.3 ST7LITE3连接的详细列表（按照REva的特征）98
4.13.4 ST7LITE3连接的详细列表（按照I/O口）99
4.13.5 ST7LITE3子板的电路原理图99
4.14 实验板编译工具的连接和使用101

第5章 ST7基础应用103
5.1 模数转换器（ADC）103
5.1.1 功能说明103
5.1.2 模数转换器及其寄存器104
5.1.3 程序中所用到的主要函数说明107
5.1.4 程序调试109
5.1.5 程序清单112
5.2 EEPROM的读写115
5.2.1 功能说明115
5.2.2 EEPROM的读写流程及其寄存器115
5.2.3 程序中所用到的主要函数说明117
5.2.4 程序调试119
5.2.5 程序清单122
5.3 I/O口的操作125
5.3.1 功能说明125
5.3.2 I/O口及其寄存器125
5.3.3 程序中所用到的主要函数说明127
5.3.4 程序调试130
5.3.5 程序清单133
5.4 定时器（TIMER）138
5.4.1 功能说明138
5.4.2 定时器及其寄存器138
5.4.3 程序中所用到的主要函数说明143
5.4.4 程序调试145
5.4.5 程序清单149
5.5 中断控制器（ITC）155
5.5.1 功能说明155
5.5.2 中断控制器及其寄存器156
5.5.3 程序中所用到的主要函数说明159
5.5.4 程序调试160
5.5.5 程序清单163
5.6 串行外围接口（SPI）168
5.6.1 功能说明168
5.6.2 串行外围接口及其寄存器168
5.6.3 程序中所用到的主要函数说明173
5.6.4 程序清单177

第6章 基于ST7LITE的音频播放器191
6.1 音频播放器评估板综述191
6.2 音频播放器的评估板概念193
6.3 音频重现流程194
6.4 滤波器设计197
6.5 WAV文件转换过程197
6.6 程序中所用到的主要函数说明198
6.7 评估板的电路图199
6.8 程序清单202

第7章 基于ST7263的USB鼠标217
7.1 鼠标的基础217
7.1.1 光电机械部分描述217
7.1.2 光敏晶体管探测器218
7.1.3 位移方向探测218
7.2 ST7263微控制器介绍219
7.3 硬件实现219
7.4 软件实现221
7.4.1 设备枚举与配置221
7.4.2 USB鼠标描述符221
7.4.3 数据传送226
7.5 电源管理229
7.5.1 USB暂停模式的实现229
7.5.2 远程启动模式232
7.6 程序结构233
7.6.1 固件层233
7.6.2 鼠标操作程序234
7.7 程序清单237

第8章 低成本自同步的永磁交流(PMAC)电机267
8.1 工作原理267
8.2 PMAC电机控制基础269
8.3 在ST7LITE35微处理器上面实现270
8.3.1 ST7LITE3x的PWM模式12位自动重载定时器（ART）270
8.3.2 测量转子速度的定时器272
8.3.3 测量霍尔传感器周期的定时器配置273
8.4 原理图275
8.5 参数设置277
8.5.1 相位同步和相位角优化277
8.5.2 启动相位参数278
8.6 使用基于ST7LITE35的PMAC电机控制系统281
8.6.1 硬件连接281
8.6.2 开发工具281
8.7 程序中所用到的主要函数说明283
8.8 运行PMAC电机的程序设置及相关测量值286
8.8.1 运行PMAC电机的程序设置286
8.8.2 确定相位角及优化起始参数286
8.8.3 相关测量值287
8.9 程序清单288
参考文献301

　　第1章　ST7控制器简介
　　ST7系列单片机的内核是一个8位CPU，CPU中具有6个内部寄存器。ST7系列单片机内部集成低电压检测器（LVD）、看门狗、高抗干扰的电磁兼容电路。通过编程可实现读/写保护、多种低功耗模式等。片上外设包括10位多通道A/D转换器、STI、SPI、I2C、USB和CAN接口，还有各种8位和16位带PWM功能的定时器。

　　意法半导体公司（ST）的ST7内核使用基于行业标准的8位架构，并加以改进，支持高级语言编程，且提供额外的中断处理特性。ST7微控制器系列尤其适用于智能化电器、电机控制、汽车车身、家庭自动化、仪器仪表、家用电器控制，以及许多新兴的微控制应用。基于ST7内核的芯片主要包括ST7LITE系列、ST72F26x系列、ST7232x系列和ST7236x系列。ST7LITE系列由带有小型存储器和通用8位闪存微控制器的器件组成，适用于成本敏感型应用，在产品周期的各个阶段，从样品生产到量产，都可提供卓越的灵活性，同时能够降低生产成本，缩短产品的上市时间；ST7LITE系列所有微控制器均采用单电压闪存技术，并采用相同技术及工具进行编程；ST7LITE系列某些微控制器还共享同样的模拟器和软件开发平台。ST72F26x系列适用于需要单电压8 KB闪存的消费类产品，采用28引脚封装。丰富的通信类外设使该系列器件支持I2C，UART或SPI等多种协议。融合单电压闪存技术使得该系列器件能够通过任何端口升级。ST72F26x系列产品搭载的10位模数转换器和2个16位计时器使得该产品能够自行处理复杂的自动化操作，并满足预期的最新应用。ST72F26x系列采用标准封装（DIL或S028）及袖珍BGA（6x6）封装，能够让设计师根据制造或空间的局限性更好地进行设计选择。ST7232x系列面向简易和强韧开发的经济型8位微控制器。 ST7232x系列通用微控制器适用于需要大中型存储能力的应用，采用各种引脚封装，提供Flash和ROM版本。ST7232x具有一系列优越性，其中包括： 强韧性。产品满足最苛刻的汽车与工业标准要求。
　　可移植性。整个系列的芯片在输出引脚和外设上兼容。 简易性。大量可选的开发工具和技术资料使开发变得简单。ST7236x系列可满足汽车和工业应用的最高标准，其强韧型设计使其适合于EMC关键型环境（如电器、工业或汽车应用）及便携式和电池驱动设备；自动唤醒功能将有助于增加电池寿命；具有更好的程序流管理，并带有可配置的看门狗；系列间兼容的引脚使得新的应用和开发平台的定义变得简单。本书内容以ST公司采用8位宽指令的通用产品ST7LITE39F2为主线。由于基于相同的内核，ST7其他各个系列的开发与ST7LITE39F2的开发非常相似。读者只要掌握了本产品的开发，ST7其他系列产品的开发则触类旁通。由于该芯片内含10位A/D、内部EEPROM存储器、内部RAM、比较输出、捕捉输入、PWM接口、LINSCI和SPI接口、ICP和IAP烧写调试及看门狗等许多功能，对初学者来说有一定的难度；另外，这方面的参考资料又很少，更没有介绍应用实例和应用程序的书籍，这给广大的使用者带来了困难。故在此情况下作者编著了此书。针对ST公司的ST7LITE系列数字信号处理器，Cosmic公司为ST公司提供了C语言开发工具Cosmic CxST7 Version 4.5.5，该C编译器是免费的，它编译生成的目标代码有16 KB的限制。另外，还有第三方的C语言开发工具，如Hiware的C编译器。本书以ST公司的STVD7集成开发环境（IDE）和Cosmic公司的C编译器为基础，介绍ST7LITE系列产品开发所用到的C语言基本知识、软件开发环境、C语言函数及C语言编程实例。本书以RAISONANCE公司为ST公司的ST7LITE系列产品提供的REva Ver 2.0开发板为基础，以ST7LITE系列产品的各种功能模块为线索，通过给出开发板的硬件连接方式和C语言编程实例进行讲解，从易到难，循序渐进，逐步深入。全书共分8章。第1章，ST7控制器简介；第2章，Cosmic ST7 C语言的基础和特点；第3章，ST7 Visual Develop (STVD7)的使用；第4章，ST7实验板介绍；第5章，ST7基础应用；第6章，基于ST7LITE的音频播放器；第7章，基于ST7263的USB鼠标；第8章，低成本自同步的永磁交流(PMAC)电机。第6～7章与本书介绍的开发板联系不太紧密；其余各章节的程序都可以在开发板的基础上开发出来。书中所有程序都可以直接在RAISONANCE公司的REva Ver 2.0开发板上调试和运行。本书介绍了大量程序实例，这些程序实例均涉及ST7LITE系列MCU的各个功能模块的编程应用；书中还给出了多个应用实例的电路原理图和源程序清单，所有程序均在开发板上调试通过。本书可作为大学本科生或研究生单片机控制原理及应用相关课程的实验指导书，也可作为ST7系列MCU应用开发者的参考书。在这里首先感谢ST公司提供的大力支持，尤其是ST上海公司梁平经理在百忙中给予的很好的建议和大量的帮助，在此深表谢意。还要感谢我的家人的大量帮助并允许我在深夜时继续从事书籍的写作。限于编者的水平，书中难免存在错误和不当之处，恳请读者批评指正。