آموزش برنامه‌نویسی میکروکنترلر ARM

زبان اسمبلی نوعی زبان برنامه نویسی سطح پایین برای کامپیوتر یا هر دستگاه قابل‌برنامه‌ریزی دیگری است که نزدیک‌ترین زبان به زبان ماشین به‌حساب می‌آید. این زبان اغلب مختص یک معماری کامپیوتر خاص است، بنابراین انواع مختلفی از زبان‌های اسمبلی وجود دارد. ARM نوعی زبان اسمبلی بسیار محبوب به‌حساب می‌آید و دوره آموزش ARM مکتب خونه با هدف آموزش این زبان محبوب تهیه و تدوین شده است که در ادامه به معرفی آن خواهیم پرداخت.

عبارت ARM مخفف عبارت "Acorn-Risc Machine" است. عبارت RISC در اینجا به معنای محاسبات مجموعه دستورالعمل‌های Recuded است. درواقع ARM نوعی معماری پردازنده به‌حساب می‌آید. دلیل ترجیح این نوع معماری این است که با مصرف انرژی کمتر می‌تواند بسیار کارآمد باشد. معماری ARM در حال حاضر نقش مهمی در صنعت سخت‌افزار بازی می‌کند. قبل از اینکه به معرفی دوره آموزش ARM بپردازیم ابتدا بهتر است مختصری در رابطه با خود میکروکنترلر آرم صحبتی داشته باشیم.

میکروکنترلر ARM چیست؟

امروزه با پیشرفت سیستم‌ها، میکروکنترلرها نیز توسعه پیدا کرده‌اند، این تراشه‌ها داخل وسایل مختلفی مانند ماشین، تلفن همراه و غیره قرار دارند و چهار گروه اصلی PIC ،ARM ،8051 و AVR از معروف‌ترین و رایج‌ترین آن‌ها در ایران هستند. میکروکنترلرهای ARM تقریباً در هر نوع کاربردی از پروتکل‌های پزشکی گرفته تا سیستم‌های امنیتی و سیستم‌های صنعتی، برق صنعتی، شبکه‌های سخت‌افزاری، حمل نقل خودرو و نظامی به‌صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این تراشه‌ها دارای سیستم پردازشی 32 بیتی با سرعت پردازش چند مگاهرتز تا چند صد مگاهرتز هستند. در این خانواده کارایی بالا، قیمت پایین و مصرف انرژی بسیار پایین، باعث شده سازندگان بزرگی مثل شرکت ST ،NXP ،Apple و غیره این تراشه‌ها را تولید و عرضه کنند.

انواع میکروکنترلر ARM

می‌توان از ARM7 ،ARM9 ،ARM10 و ARM11 به‌عنوان معروف‌ترین انواع میکروکنترلر ARM نام ‌برد و در این بین، میکروکنترلر ARM7 پراستفاده‌ترین نوع هسته‌های پردازشی موجود است. بعد از ARM7 به ترتیب ARM9 و ARM10 و ARM11 در رتبه‌های بعدی قرار می‌گیرند که در دستگاه‌های مختلفی مانند لپ‌تاپ استفاده می‌شوند.

معرفی دوره آموزش ARM

دوره آموزشی میکروکنترلر ARM از مجموعه دوره‌های آموزش برنامه نویسی مکتب خونه با رویکردی متفاوت نسبت به سایر دوره‌های موجود در این زمینه ارائه می‌شود. در این دوره آموزش ARM، کاربران ضمن آشنایی با خانواده‌ها و امکانات میکروکنترلرهای شرکت ST، واحدهای مهم و امکانات میکروکنترلرهای STM32F10xx را به همراه جزئیات آن‌ها می‌آموزند. از ویژگی‌های مهم این دوره می‌توان به آموزش نحوه برنامه‌نویسی میکروکنترلرهای ARM و انجام پروژه‌های عملی و کاربردی منطبق بر همه مباحث تدریس شده اشاره کرد تا آموخته‌های دانشجویان دوره میکروکنترلر ARM را محک بزند و علاوه بر تسلط بر مباحث تئوری مهارت موردنیاز در زمینه انجام پروژه‌های عملی را نیز کسب کنند.

در دوره آموزشی میکروکنترلر های ARM به پردازنده‌های ۳۲ بیتی موجود در دنیا و تفاوت‌های آن‌ها باهم پرداخته خواهد شد و همچنین پریفرال های میکروکنترلرهای STM32 که شامل پریفرال های تایمر، UART ،ADC و غیره می‌شوند نیز به‌طور کامل بررسی خواهند شد. دوره آموزشی میکروکنترلر ARM نرم‌افزارها و ابزارهای موردنیاز مانند کامپایلر، Keil ،j-link و هدربرد میکروکنترلر STM32F103RCT6 را معرفی کرده و نحوه راه‌اندازی آن‌ها را آموزش می‌دهد. همچنین در این دوره علاوه بر پرداختن به مباحث مفهومی، جزئیات پرکاربرد در پروژ‌ه‌های عملی را نیز تحلیل و بررسی می‌شود.

دوره آموزش میکروکنترلر ARM برای چه کسانی مناسب است؟

آموزش میکروکنترلر ARM برای دانشجویان رشته‌های مهندسی برق، مهندسی کامپیوتر، مکاترونیک و مهندسی پزشکی کاربرد زیادی دارد و مخاطبان اصلی این دوره به‌حساب می‌آیند؛ هرچند تمامی افرادی که به موضوع میکروکنترلرها علاقه‌مند هستند می‌توانند با شرکت در این دوره آموزش ARM، از مزایای آموزشی آن بهره‎‌مند شوند. 

پیش‌نیازهای دوره آموزش ARM

توجه داشته باشید که علاقه‌مندان به حضور در این دوره باید زمینه‌ی آشنایی با زبان برنامه‌نویسی C و اصول کار با میکروکنترلرها را داشته باشند هرچند که زبان C در حد نیاز و کاربردی در این دوره آموزش داده می‌شود.

دانشجو پس از پایان دوره آموزش میکرو کنترل ARM چه توانایی خواهد داشت؟

هدف از ایجاد این دوره آموزش مبانی arm stm32 است و دانشجویان در انتهای این دوره قادر خواهند بود میکروکنترلرهای STM32F1 را راه‌اندازی کرده و ساخت پروژه‌ و ایده‌های مربوط به این حوزه را به‌آسانی انجام دهند.

مباحثی که در دوره آموزش ARM ارائه خواهد شد

در دوره آموزش برنامه نویسی میکروکنترلر ARM در 9 فصل به تدریس کامل و جامع در حوزه میکروکنترلرها پرداخته می‌شود و هرکدام از فصول ارائه‌شده با ایجاد زمینه‌ی آموزشی موردنیاز، به تدریس عمیق با رویکرد پروژه محور می‌پردازد.

فصل اول: آشنایی با میکروکنترلرهای ARM سری STM32

این فصل از دوره آموزش ARM با هدف ایجاد زمینه‌های اولیه در حوزه میکروکنترلر‌ها است. همچنین در این فصل به معرفی و آشنایی میکروکنترلرهای ARM، تراشه STM323F10X، نام‌گذاری میکروکنترلرهای شرکت ST، برد STM32F103RCT، بلوک دیاگرام STM32F10X و ابزارهای پروگرام کردن تراشه STM32F10X پرداخته می‌شود.

فصل دوم: آشنایی با زبان برنامه‌نویسی C

در این فصل به تدریس انواع داده‌ها، تعریف متغیرها و انواع عملگرها به همراه حلقه‌های تکرار، ‌ساختارهای تصمیم‌گیری، استراکچرها‌، آرایه‌ها و توابع با مثال‌های مختلف پرداخته می‌شود.

فصل سوم: آشنایی با نرم‌افزار KEIL UVISION

در فصل سوم دوره آموزش میکرو کنترل ARM با نحوه نصب نرم‌افزار KEIL و معرفی توابع CMSIS به‌طور کامل آشنا خواهید شد و همچنین سعی شده است تا با ایجاد پروژه‌های کاربردی، مباحث آموخته شده برای دانشجویان به‌صورت کامل تفهیم شود. در این فصل نیز به تدریس پروگرام کردن یک پروژه ساده با KEIL و ابزار J-LINK پرداخته می‌شود.

فصل چهارم: آشنایی با GPIO

در فصل چهارم، فراگیران را به یادگیری ساختار پین‌های ورودی و خروجی هدایت کرده و مقاومت‌های PULL UP/PULL DOWN معرفی می‌شود. در این بخش با معرفی توابع مربوط به GPIO، پروژه کنترل LED با کلید، راه‌اندازی LCD 2*16 و کیپد و چگونگی نمایش اعداد در LCD آموزش داده می‌شود. در پایان این فصل برای فراگیران پروژه‌ای کاربردی و عملی در نظر گرفته شده است تا مهارت و تسلط کافی بر روی مباحث تدریس شده، شکل بگیرد.

فصل پنجم: راه‌اندازی ADC

در این فصل ابتدا به مفهوم و نحوه کار مبدل ADC پرداخته می‌شود، سپس نحوه راه‌اندازی این مبدل در تراشه‌های STM32F10xx آموزش داده خواهد شد، همچنین یک پروژه پرکاربرد در این زمینه برای دانشجویان در نظر گرفته شده است.

فصل ششم: تبادل داده با UART

در این فصل از دوره آموزش ARM علاوه بر آموزش مقدمات لازم در زمینه UART و را‌ه‌اندازی آن، ارسال و دریافت دیتا با استفاده از UART نیز آموزش داده می‌شود.

فصل هفتم: ر‌اه‌اندازی TIMER و وقفه خارجی 

تایمر یکی از پرکاربردترین امکانات هر میکروکنترلری است، در این فصل مفهوم و نحوه راه‌اندازی تایمر میکروکنترلر آموزش داده می‌شود، همچنین به مفهوم وقفه در میکروکنترلر پرداخته شده و درانتهای فصل برای درک بهتر موضوع پروژه ساعت رومیزی برای دانشجویان درنظر گرفته شده است.

فصل هشتم: تولید موج PWM

در این فصل کاربردهای موج PWM بیان شده و چگونگی تولید موج PWM با دیوتی‌سایکل (چرخه کار) متفاوت و فرکانس‌های مختلف آموزش داده خواهد شد. 

فصل نهم: پروژ‌ه‌های کاربردی

در آخرین فصل این دوره آموزش ARM، برای تسلط بیشتر شرکت‌کنندگان به برنامه‌نویسی میکروکنترلر و آشنایی آن‌ها با فضای عملی کار، پروژه‌های پرکاربردی مانند کنترل سروموتور با جوی استیک، کنترل دور و جهت موتور DC و کنترل ربات با بلوتوث تلفن همراه به‌ دانشجویان محول می‌شود و در پایان نیز پروژه نهایی این دوره مطابق با کلیه مفاهیم تدریس شده در این دوره آموزشی برای دانشجویان طراحی شده است.

با توجه به توضیحات داده شده و معرفی فصل‌هایی که در این دوره آموزشی ارائه می‌شود، دوره پیش رو را می‌توان آموزشی جامع برای افراد علاقه‌مند به یادگیری میکروکنترلر ARM دانست.