آموزش درایورهای سیستم‌های نهفته: ساخت درایور و کنترل بازی دایناسور - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

معرفی دوره و انگیزه Course overview & Motivation

• حتما تماشا کنید WATCHME

• نحوه تعامل بازی دایناسور و STM32 How the Dino Game and STM32 work together

اجرای بازی Run the game

• دانلود بازی دایناسور Download Dino game

• اجرای بازی دایناسور در ویندوز Run Dino game on Windows

• اجرای بازی دایناسور در لینوکس Run Dino game on Linux

• عیب‌یابی و پشتیبانی Troubleshooting and support

راه اندازی محیط توسعه Development environment setup

• این بخش درباره چیست؟ What is this section about?

• معرفی برد STM32F407 DISC؛ چه امکاناتی روی این برد داریم؟ STM32F407 DISC board introduction - What do we have on this board?

• اسناد مورد نیاز Required document

• نرم‌افزارهای مورد نیاز Required software

• نصب Keil uVision 5 Install Keil uVision 5

• نصب VSCode Install VSCode

• نصب درایور STLink Install STLink driver

• نصب Git Install Git

• دانلود Hercules Download Hercules

• نصب Pack Pack installation

• مقداردهی Git init Git init

• برنامه Hello world Hello world

• اولین کامیت (Commit) First commit

• کلمه کلیدی Volatile Volatile keyword

• کامیت Volatile و مقایسه کد بین کامیت‌ها Volatile commit and code compare between commits

درون میکروکنترلر: معماری، سیستم باس، نقشه حافظه و کلاک Inside the MCU: Architecture, Bus system, Memory map and Clock

• این بخش درباره چیست؟ What is this section about?

• نمودار بلوکی میکروکنترلر MCU block diagram

• مثال اتصال باس داده Data bus connection example

• نمودار بلوکی ساده شده میکروکنترلر Simplified MCU block diagram

• ماتریس باس Bus matrix

• سیستم کلاک میکروکنترلر MCU clock system

• نقشه حافظه Memory map

• کوییز بخش Section Quiz

بررسی عمیق GPIO: ورودی و خروجی GPIO deep dive: Input & Output

• در بخش‌های GPIO چه مباحثی داریم؟ What do we have in GPIO sections?

• GPIO چیست؟ What is GPIO?

• بافر خروجی Output buffer

• بافر ورودی Input buffer

• ورودی شناور (Floating) Input floating

• ورودی Pull-up/Pull-down Input pull-up/pull-down

• خروجی Push-pull و Open-drain Output push-pull and Output open drain

• سرعت خروجی Output speed

• کوییز بخش Section Quiz

GPIO در عمل: پیکربندی در سطح میکروکنترلر GPIO in practice: MCU-level configuration

• GPIO در STM32F407 GPIO in STM32F407

• پیکربندی ورودی در میکروکنترلر Input configuration in the MCU

• پیکربندی خروجی در میکروکنترلر Output configuration in the MCU

• پیکربندی عملکرد جایگزین (Alternate Function) Alternate function configuration in the MCU

• پیکربندی آنالوگ در میکروکنترلر Analog configuration in the MCU

• کوییز بخش Section Quiz

تسلط بر رجیسترهای GPIO Mastering GPIO registers

• بهترین روش برای یادگیری این بخش Best way to approach this section

• رجیسترهای GPIO GPIO registers

• رجیستر حالت پین GPIO GPIO pin mode register

• رجیستر نوع خروجی GPIO GPIO output type register

• رجیستر Pull-up/Pull-down در GPIO GPIO pull-up/pull-down register

• رجیستر سرعت خروجی GPIO GPIO output speed register

• رجیستر داده ورودی GPIO GPIO input data register

• رجیستر داده خروجی GPIO GPIO output data register

• رجیستر Set/Reset بیت‌های GPIO GPIO bit set/reset register

• رجیستر پیکربندی قفل پورت GPIO GPIO port lock configuration register

• رجیسترهای عملکرد جایگزین GPIO GPIO alternate function registers

• کوییز بخش Section Quiz

کار عملی: نوشتن اولین درایور GPIO Hands-On: Writing your first GPIO driver

• چگونه این بخش را به طور موثر یاد بگیریم؟ How to learn this section effectively?

• نحوه دسترسی به رجیسترهای GPIO با استفاده از Struct How to access GPIO registers by using Struct

• تعریف استراکت رجیسترهای GPIO Define GPIO register definition struct

• تعریف آدرس پایه (Base Address) برای GPIO GPIO base address definition

• استراکت پیکربندی پین GPIO GPIO pin configuration struct

• ماکروهای پیکربندی پین Pin configuration macros

• پروتوتایپ توابع Function prototypes

• تابع ()GPIO_Init GPIO_Init()

• تابع ()GPIO_Init (ادامه) GPIO_Init() (continued)

• تابع ()GPIO_WritePin GPIO_WritePin()

• تست تابع ()GPIO_WritePin؛ چشمک‌زن LED GPIO_WritePin() testing - Blink an LED

• فعال‌سازی کلاک GPIO Enable GPIO clock

• تعریف ماکروهای فعال/غیرفعال سازی کلاک و برنامه تست Define GPIO clock enable/disable macros and test application

• پیکربندی Reset و Run Reset and run configuration

• کامیت کردن کد Commit code

• کنترل LEDهای خارجی Control external LEDs

• تابع ()GPIO_ReadPin GPIO_ReadPin()

• تست تابع ()GPIO_ReadPin؛ خواندن وضعیت دکمه کاربر GPIO_ReadPin() testing - Read user button state

• خواندن وضعیت دکمه خارجی Read external button's state

• تابع ()GPIO_TogglePin GPIO_TogglePin()

• تست تابع ()GPIO_TogglePin؛ تغییر وضعیت LED با فشردن دکمه GPIO_TogglePin() testing- Press button to toggle an LED state

• کامیت کد و چالش Commit code and challenge

• پذیرش چالش GPIO! GPIO challenge accepted!

• تابع ()GPIO_WritePinBit و تست آن GPIO_WritePinBit() and testing

• تابع ()GPIO_LockConf GPIO_LockConf()

• تست تابع ()GPIO_LockConf؛ قفل کردن رجیسترهای پیکربندی GPIO GPIO_LockConf() testing - Lock GPIO configuration registers

• کدهایتان را کامنت کنید! Comment your code!

درک وقفه‌ها: مفاهیم و موارد استفاده Understanding interrupts: Concepts & Use cases

• در بخش وقفه‌ها چه مباحثی داریم؟ What do we have in interrupt sections?

• مفهوم پایه وقفه‌ها Basic concept of interrupts

• جدول بردار (Vector Table) Vector table

• نحوه مدیریت وقفه توسط برنامه How the program handles an interrupt

• کوییز بخش Section Quiz

وقفه GPIO در میکروکنترلر GPIO interrupt in the MCU

• وقفه GPIO با EXTI و NVIC GPIO interrupt with EXTI and NVIC

• درون EXTI Inside the EXTI

• راه اندازی وقفه GPIO GPIO interrupt setup

• کوییز بخش Section Quiz

کار عملی: کدنویسی وقفه GPIO Hands-On: Coding GPIO interrupt

• استراکت تعریف رجیسترهای SYSCFG SYSCFG register definition struct

• استراکت تعریف رجیسترهای EXTI EXTI register definition struct

• تابع ()GPIO_IT_Init؛ مراحل پیکربندی GPIO_IT_Init() - Configuration steps

• تابع ()GPIO_IT_Init؛ تعیین پورت GPIO برای مپ شدن GPIO_IT_Init() - Specify GPIO port to be mapped

• تابع ()GPIO_IT_Init؛ پیکربندی EXTI GPIO_IT_Init() - EXTI configuration

• تابع ()GPIO_IT_Init؛ تعریف استراکت رجیسترهای NVIC GPIO_IT_Init() - Define NVIC register definition struct

• تابع ()GPIO_IT_Init؛ متد ()NVIC_SetPriority GPIO_IT_Init() - NVIC_SetPriority()

• تابع ()GPIO_IT_Init؛ متد ()NVIC_EnableIRQ GPIO_IT_Init() - NVIC_EnableIRQ()

• تابع ()GPIO_IT_Init؛ تعریف ماکروهای شماره IRQ GPIO_IT_Init()- Define IRQ number macros

• وقفه GPIO؛ تشخیص فشردن دکمه GPIO interrupt - Button press detection

• وقفه GPIO؛ زمان دیباگ! GPIO interrupt - It's debug time!

• ایجاد سیگنال «پرش» برای دایناسور Create the Dino "Jump" signal

توضیحات USART: ساختار فریم و حالت‌های ارتباطی USART explained: Frame structure & Communication modes

• در بخش‌های USART چه مباحثی داریم؟ What do we have in the USART sections?

• USART چیست؟ What is USART?

• پین‌های USART USART pins

• حالت همگام (Synchronous) در USART USART Synchronous mode

• حالت ناهمگام (Asynchronous) در USART USART Asynchronous mode

• حالت کنترل جریان سخت‌افزاری (Hardware Flow Control) Hardware flow control mode

• کوییز میان‌دوره Mid Quiz

• فرمت فریم Frame format

• بیت شروع و بیت پایان Start bit/Stop bit

• بیت توازن (Parity bit) Parity bit

• محدودیت‌های بررسی Parity Parity check limitation

• نرخ انتقال (Baud rate) Baud rate

• بیش‌نمونه‌برداری (Oversampling) Oversampling

• محاسبه Baud rate Baud rate calculation

• مثال ۱ محاسبه Baud rate Baud rate calculation Example 1

• مثال ۲ محاسبه Baud rate Baud rate calculation Example 2

• مدیریت سرریز (Overflow) در محاسبه Baud rate Baud rate calculation Overflow handling

• پیاده‌سازی محاسبه Baud rate در کد Baud rate calculation in code

• کوییز بخش Section Quiz

کار عملی: نوشتن درایور USART Hands-On: Writing your USART driver

• مرور کلی رجیسترهای USART USART registers overview

• تعریف استراکت رجیسترهای USART Define USART register definition struct

• تعریف استراکت پیکربندی USART Define USART configuration struct

• تعریف استراکت پیکربندی USART (ادامه) Define USART configuration struct (continued)

• تابع ()USART_Init؛ مراحل پیکربندی USART_Init() - Configuration steps

• تابع ()USART_Init؛ پیاده‌سازی USART_Init() - Implementation

• دریافت فرکانس کلاک APB1 Get APB1 clock frequency

• دریافت فرکانس کلاک APB2 Get APB2 clock frequency

• تابع ()USART_Transmit USART_Transmit()

• تابع ()USART_Receive USART_Receive()

• پیکربندی یک محیط جانبی USART Configure a USART peripheral

• کنترل LED از طریق دستورات Hercules Control an LED by commands from Hercules

کار عملی: وقفه‌های USART؛ ارتباط سریال بهینه Hands-On: USART interrupts: Efficient serial communication

• وقفه ارسال و دریافت هنگام فشردن دکمه Button press transmit and receive interrupt

• وقفه ارسال و دریافت هنگام فشردن دکمه (ادامه) Button press transmit and receive interrupt (continued)

• تست وقفه ارسال و دریافت هنگام فشردن دکمه Button press transmit and receive interrupt - testing

• ارسال سیگنال «پرش» به بازی دایناسور Send the Dino "Jump" signal to the Dino game

اصول تایمر: شمارش و تولید رویداد به‌روزرسانی Timer fundamentals: Counting and update event generation

• در بخش‌های تایمر چه مباحثی داریم؟ What do we have in Timer sections?

• معرفی مقدماتی تایمر Basic timer introduction

• انواع تایمرها در STM32F407 و ویژگی‌های آن‌ها Types of timers in STM32F407 and their characteristics

• محاسبه دوره (Period) تایمر Timer period calculation

• کوییز بخش Section Quiz

کار عملی: ساخت درایور پایه تایمر Hands-On: Building basic timer driver

• تعریف استراکت رجیسترهای تایمر Define timer register definition struct

• تعریف آدرس‌های پایه تایمر و کنترل کلاک Define timer base addresses and clock control

• تعریف استراکت پیکربندی پایه تایمر Define timer base configuration struct

• تابع ()TIM_Base_Init TIM_Base_Init()

• توابع ()Timer_Base_Start و ()Timer_Base_Stop Timer_Base_Start() and Timer_Base_Stop()

• تولید تأخیر غیرمسدودکننده (Non-blocking) با تایمر Non-blocking delay generation with timer

• LED چشمک‌زن با تولید تأخیر توسط تایمر Blinky LED with timer delay generation

کار عملی: وقفه‌های تایمر Hands-On: Timer interrupts

• وقفه رویداد به‌روزرسانی تایمر Timer update event interrupt

• تست وقفه رویداد به‌روزرسانی با لرزش‌گیر دکمه (Debouncing) Update event interrupt testing with button debouncing

مقایسه خروجی و PWM: مفاهیم و موارد استفاده Output compare & PWM: Concepts & Use cases

• مقایسه خروجی (Output Compare) Ouput compare

• مدولاسیون پهنای پالس (PWM) PWM - Pulse Width Modulation

• تولید PWM با استفاده از واحد مقایسه خروجی PWM generation using output compare unit

• کنترل شدت روشنایی LED با PWM Control LED brightness with PWM

• کوییز بخش Section Quiz

کار عملی: توسعه درایور PWM و کاربرد آن Hands-On: PWM driver development & Application

• به‌روزرسانی استراکت تعریف رجیستر تایمر Update timer register definition struct

• درک استراکت پیکربندی مقایسه خروجی Understanding the output compare configuration struct

• تعریف استراکت پیکربندی مقایسه خروجی Define output compare configuration struct

• تابع ()TIM_OC_Init TIM_OC_Init()

• مقداردهی مقایسه خروجی برای تولید PWM Initialize output compare to generate PWM

• پیاده‌سازی کنترل روشنایی LED از طریق دستور Control LED brightness by command - Implementation

• تست کنترل روشنایی LED از طریق دستور Control LED brightness by command - Testing

• کنترل روشنایی LED بر اساس پرش‌های دایناسور Control LED brightness based on Dino’s Jumps