Lập trình STM32 cần những kiến thức gì? Tại sao nên học Lập trình trên dòng chip STM32 nói riêng và các dòng chip lõi ARM nói riêng.

Học lập trình STM32 như thế nào là nhanh nhất.

Trong bài viết này, mình sẽ giới thiệu một cách khái quát đến cụ thể nhất, các bước bạn phải trải qua để có thể làm chủ dòng chip STM32.

Bắt đầu nhé

Tại sao nên chọn STM32

STM32 là dòng chip 32bit của hãng STMicrochip sử dụng công nghệ lõi ARM Cortex mạnh mẽ, hiệu năng tốt nhưng vẫn giữ được giá thành rẻ. Phù hợp với đa số các công ty hiện nay

Các lý do nên chọn STM32 đó là:

• Tốc độ xử lý cao, ngoại vi hỗ trợ rất nhiều, dòng chip phân khúc thâp là STM32F0x cũng có thể hoạt động lên tới 48Mhz, 64kB Flash, 16kB RAM, 8 bộ Timer 16 bit, 1 bộ Timer 32 bit, 10 bộ ADC 12 bit, 8 bộ USART, 2 bộ SPI, 2 bộ I2C.
• Giá thành rẻ nhưng hiệu quả đem lại lớn.
• Học lập trình STM32 rất dễ dàng do cộng đồng hỗ trợ nhiều. 
• Dễ xin việc do các công ty vừa và nhỏ sử dụng STM32 trong các ứng dụng rất nhiều
• Công cụ lập trình đều Free và đầy đủ tài liệu hỗ trợ

Nếu đem STM32 ra so sánh với các dòng chip khác sẽ vẫn có nhiều khuyết điểm. Thế nhưng mặt bằng chung STM32 vẫn là lựa chọn tối ưu khi học lập trình.

Lập trình STM32 cần những kiến thức gì?

Kiến thức về ngôn ngữ lập trình

Lập trình STM32 nói riêng hay lập trình Vi Điều Khiển (MCU) đều sử dụng 2 ngôn ngữ chính đó là C và C++. Để học được lập trình vi điều khiển, bạn chắc chắn phải nắm rõ ngôn ngữ C. 

Đây chính là nền tảng, phần cốt yếu. Vì ngôn ngữ lập trình chính là phần biểu thị ngôn ngữ thông thường theo một quy chuẩn, để máy tính có thể hiểu và làm theo.

Lập trình chính là phiên dịch ngôn ngữ của con người sang ngôn ngữ của máy tính

Tiếp đến đó là các phương pháp lập trình với ngôn ngữ đó. Có 3 phương pháp lập trình chính đó là

• Lập trình tuyến tính: Thường được sử dụng khi viết hàm, các chương trình cấu trúc đơn giản theo một chiều
• Lập trình hướng cấu trúc (POP) hay còn gọi là lập trình hướng thủ tục: phương pháp này chia bài toán thành nhiều khối, sử dụng các câu lệnh điều kiện để điều hướng chương trình. Các khối lệnh lớn sẽ được chia thành các khối lệnh con, nhằm đơn giản hóa việc lập trình.
• Lập trình hướng đối tượng (OOP): là phương pháp sử dụng nhiều trên tầng ứng dụng, phương pháp này khiến code dễ bảo trì và nâng cấp.

Để hiểu rõ hơn về lập trình hướng đối tượng, bạn có thể đọc thêm: Sự khác nhau giữa lập trình hướng cấu trúc và hướng đối tượng

Kiến thức về kiến trúc vi điều khiển

Kiến trúc vi điều khiển về cơ bản là giống nhau với bất kì dòng vi điều khiển nào bạn sử dụng. Bạn phải hiểu vi điều khiển là gì, nó hoạt động như thế nào thì việc học lập trình trên vi điều khiển sẽ dễ dàng hơn.

Có một khó khăn rất lớn khi bạn học xong ngôn ngữ lập trình C sau đó sử dụng nó để lập trình vi điều khiển đó là: Khi học ngôn ngữ C trên turbo C hoặc Dev C, chúng ta học nặng về giải thuật và ngữ pháp. Thế nhưng khi học và vi điều khiển chúng ta sẽ phải tìm hiểu tới bộ nhớ, kiểu dự liệu và cấu trúc dữ liệu.

Một chương trình viết trên Dev C có thể biên tập và chạy được ngay, thế nhưng một chương trình muốn chạy trên 1 vi điều khiển cần nhiều hơn thế. Thế nên đây cũng là lý do nhiều bạn không thể theo được lập trình vi điều khiển

Học lập trình STM32 chúng ta phải hiểu về kiến trúc của STM32, cấu trúc bộ nhớ, ngoại vi của vi điều khiển đó.

Cách sử dụng các ngoại vi, chuẩn giao tiếp

Nếu coi Vi điều khiển (MCU) là một con người đầy đủ ngũ quan, thì Vi xử lý (MPU) chính là bộ não. Còn mắt, mũi, mồm, tai, tay chân chính là ngoại vi (Peripheral). Các ngoại vi này có chức năng tương hỗ với MPU để giao tiếp với môi trường.

Để làm chủ được Vi điều khiển chúng ta cần học cách sử dụng các ngoại vi đó. Mỗi vi điều khiển đều có một danh sách ngoại vi khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất. Chúng ta có thể đọc trong Datasheet của linh kiện đó.

Để biết cách đọc datasheet các bạn đọc bài viết: Hướng dẫn đọc Datasheet cho sinh viên điện tử và lập trình

Lập trình STM32 chính là học cách sử dụng các ngoại vi của chip STM32 để tương tác với người lập trình hoặc với môi trường.

Phân tích bài toán ứng dụng thành các bài toán lập trình

Để hoàn toàn có thể làm chủ được một vi điều khiển, chúng ta phải biết cách phân tích bài toán thực tế thành các bài toán lập trình. Sau đó phân chia bài toán để cùng nhau hoàn thiện sản phẩm.

Những người có thể phân tích được vấn đề đều phải hiểu rõ cả phần cứng và phần mềm. Một chuyên gia như vậy sẽ có chức vụ Architet Software, và nhận một mức lương khá cao.

Khi học lập trình STM32 chúng ta cần sử dụng những kiến thức đó để tạo ra các sản phẩm thực tế, như vậy sẽ nâng cao khả năng phân tích, giải quyết vấn đề. Và quan trọng nữa là, khi bạn có thành quả thì việc học sẽ trở nên dễ dàng hơn.

Các công cụ cần thiết để học lập trình STM32

Bài 1: Cài đặt STM32 CubeMx và Keil C

Hướng dẫn cài đặt package cho STM32 CubeMx và Keil C

Hướng dẫn cài đặt và sử dụng ST Link Utility cài driver mạch nạp

Hướng dẫn Download và sử dụng Hercules Terminal công cụ cổng COM ảo

Kiến trúc bộ nhớ STM32 và phần lõi ARM

Những kiến thức về kiến trúc, cấu trúc bộ nhớ STM32 là phần rất quan trọng nếu chúng ta muốn học thật sâu về nó. Giúp chúng ta hiểu hơn về vi điều khiển nói chung và dòng chip STM32 nói riêng

Tổng quan về vi xử lý lõi ARM Cortex M3, M4, M7, M9 

Tổng quan về hệ sinh thái STM32 Cube

Cấu trúc và bản đồ bộ nhớ STM32f103

Các bài hướng dẫn lập trình STM32 điều khiển các ngoại vi sử dụng HAL

Điều khiển các ngoại vi (peripheral) là những bài học bắt buộc để có thể làm chủ một loại vi điều khiển nào đó. Về cơ bản, các ngoại vi đều có cách hoạt động giống nhau. Khi đã thành thạo sử dụng, chúng ta có thể thay đổi dòng chip điều khiển dễ dàng. 

Bài 2: Tổng quan về KIT STM32F103C8T6 Blue Pill

Bài 3: Lập trình STM32 GPIO, điều khiển Led bằng nút nhấn

Bài 4: Lập trình ngắt ngoài STM32 EXTI

Bài 5: Lập trình Timer STM32 chớp tắt led dùng ngắt

Bài 6: STM32 Timer chế độ inputcapture và output compare

Bài 7: STM32 Timer chế độ PWM nhiều  kênh

Bài 8: Lập trình STM32 đọc ADC một kênh

Bài 9: Lập trình STM32 ADC nhiều kênh dùng DMA

Bài 10: Giao thức I2C, lập trình STM32 với Module RTC DS3231

Bài 11: Lập trình STM32 với giao thức UART

Bài 12: Lập trình STM32 với giao thức SPI

Bài 13: Lập trình STM32 RTC, hẹn giờ thời gian thực

Bài 14: Sử dụng STM32 Independent Watchdog

Bài 15: Sử dụng STM32 Window Watchdog

Bài 16: Lập trình STM32 USB CDC truyền dữ liệu qua cổng COM

Bài 17: Lập trình STM32 USB HID chuột máy tính

Bài 18: Lập trình STM32 USB HID Bàn phím máy tính

Bài 19: Lập trình STM32 USB HID Custom

Bài 20: Lập trình STM32 flash đọc, ghi, xóa dữ liệu

Bài 21: Lập trình STM32 Bit Banding điều khiển GPIO

Lập trình STM32 giao tiếp với cảm biến và thiết bị

Bài 1: Tạo Delay Us với Timer và cách hoạt động của Systick 

Bài 2: STM32 với nút nhấn 3 chế độ click, double click và long click.

Bài 3: STM32 với LED 7 đoạn

Bài 4: STM32 với LCD1602 chế độ 8 Bit và 4 Bit

Bài 5: STM32 với LCD I2C sử dụng module PCF8574

Bài 6: STM32 với DHT11 theo chuẩn giao tiếp 1 Wire

Bài 7: STM32 với DS18B20 đọc nhiệt độ chuẩn 1 wire

Bài 8: STM32 với TFT LCD ST7735 giao thức SPI

Bài 9: STM32 với Keypad

Bài 10: STM32 với Oled LCD SSD1306

Bài 11: STM32 với DFplayer

Bài 12: STM32 với RFID RC522

Bài 13: STM32 với SRF05

Bài 14: STM32 với TFT LCD ILI9341

Bài 15: STM32 với Servo

Lập trình STM32 với các ngoại vi cấp cao trên STM32F407

Bài 1: Lập trình STM32 DAC 

Bài 2: Lập trình STM32 I2S

Bài 3: Lập trình STM32 SDIO giao tiếp với thẻ nhớ

Bài 4: Lập trình STM32 USB MSC giả lập USB

Bài 5: Lập trình STM32 FSMC

Lập trình hệ điều hành với STM32 Freertos

Bài 1: Tổng quan về hệ điều hành thời gian thực RTOS

Bài 2: Cách sử dụng Task trong lập trình STM32 Freertos 

Bài 3: Cách sử dụng Binary Semaphore trong lập trình STM32 Freertos 

Bài 4: Cách sử dụng Counting Semaphore trong lập trình STM32 Freertos 

Bài 5: Cách sử dụng Queue trong lập trình STM32 Freertos 

Kiến thức nâng cao

Hướng dẫn Debug trên Keil C

Khóa code với Option Bytes

Lập trình STM32 Bootloader

Cập nhật Firmware từ xa với FOTA

Ring Buffer là gì, nhận dữ liệu UART sử dụng Ring Buffer

STM32 Lowpower Mode

Hướng dẫn phân tích bài toán lập trình

Thiết kế phần cứng, thiết kế mạch in STM32

Download tài liệu lập trình STM32 

Hướng dẫn download tài liệu lập trình STM32

Kết

Việc lập trình STM32 hay một dòng vi điều khiển nào khác đều cần thời gian để kiến thức ngấm vào từ từ. Dù bạn có sử dụng phương pháp học nào thì cũng cần thời gian để tiêu hóa lượng kiến thức đó.

Đôi khi học lập trình Vi điều khiển không đạt được kết quả luôn như việc học lập trình các ngôn ngữ khác. Thế nhưng khi bạn đã chín muồi, bạn có thể làm được những điều hơn thế rất nhiều. Cơ hội trao cho bạn cũng sẽ rộng mở hơn rất nhiều

Nếu thấy bài viết này hay, hãy chia sẻ tới những người bạn học hay đồng nghiệp của mình. Và nếu thắc mắc điều gì, hãy để lại bình luận nhé

Và cùng gia nhập những người nghiện lập trình tại đây nhé: Hội anh em nghiện lập trình