머 리 말

ARM 마이크로프로세서의 위세가 날로 확장되고 있다. 1990년대 초에 발표된 이후 급속한 진화를 거쳐서 1990년대 후반부터 널리 소개되기 시작한 ARM은 32비트 RISC 구조의 고성능이면서도 가격이 매우 싸고 소비전력이 적다는 등의 장점을 가지고 있어서 이 분야의 시장에 진입한지 불과 10년도 지나지 않아 고성능 임베디드 프로세서 시장을 거의 장악하였다. ARM이 이처럼 경쟁력이 있는 것은 ARM사가 공통의 CPU 코어를 공급하고 각 반도체 회사에서 여기에 필요한 I/O 기능을 추가하여 소자를 제조함으로써 설계 개발에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있었기 때문이다.
그동안 ARM 마이크로프로세서는 소비전력이 적고 고성능이라는 장점 때문에 휴대용 기기나 통신기기에 압도적으로 많이 사용되었다. 그러나, ARM은 2000년대에 들어서면서 기능과 패키지를 간소화하고 저가격이라는 장점을 앞세워 기존의 16비트나 심지어는 8비트의 마이크로컨트롤러 시장까지 파고들기 시작했다. ARM7TDMI 제품군을 중심으로 한 이러한 스마트 ARM 마이크로컨트롤러는 가격 대비 성능이나 성능 대비 소비전력 측면에서의 우월성을 바탕으로 일반 MCU 시장에 쉽게 진입하였다.
ARM의 마이크로컨트롤러 시장 공략은 2004년 ARM사에서 Cortex-M3 아키텍쳐를 발표하고 곧이어 여기에 해당하는 제품들을 여러 반도체 회사에서 출시하면서 본격적으로 시작되었다. Cortex-M3는 32비트 마이크로컨트롤러로서 설계되었기 때문에 명령처리 속도는 물론이고 인터럽트 처리 기능이나 다양한 I/O 기능의 측면에서 기존의 마이크로컨트롤러 제품들을 압도하였다. 여기에 2009년에 초저가형의 Cortex-M0 시리즈를 추가하고, 2010년에는 부동소수점 연산장치를 내장한 Cortex-M4 시리즈, 2012년에 초저전력형의 Cortex-M0+ 시리즈, 2014년에는 Cortex-M4를 더욱 고성능화한 Cortex-M7 시리즈를 계속하여 발표함으로써 이제는 ARM이 아래로는 8비트 마이크로컨트롤러 시장에서부터 위로는 DSP 시장까지도 차례로 점령해나가고 있다.

기술도서 시장이 날로 위축되어 가는 어려운 여건 속에서도 이 책을 출판해주신 Ohm사의 곽종학 사장님과 직원 여러분에게 감사드리는 바이다.

2016년 12월 저자 尹 德 鏞 씀

제1장 STM32F767VGT6의 구조와 기능

1.1 ARM 마이크로프로세서의 개요
1. ARM 마이크로프로세서의 역사 및 특징
[휴게실] 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러
[휴게실] CPU에서 레지스터 중심구조와 하버드 구조
2. Cortex-M3 마이크로컨트롤러의 특징과 종류
3. Cortex-M4 마이크로컨트롤러의 특징과 종류
4. Cortex-M7 마이크로컨트롤러의 특징과 종류
5. Cortex-M0 마이크로컨트롤러의 특징과 종류
6. Cortex-M0+ 마이크로컨트롤러의 특징과 종류

1.2 STM32F767VGT6의 기본 구조와 기능
1. STM32F767VGT6의 특징
2. STM32F767VGT6의 외부 구조
3. STM32F767VGT6의 내부 구조
[휴게실] EEPROM과 플래시 메모리
4. STM32F767VGT6의 메모리 구조

1.3 STM32F767VGT6의 기본 시스템 제어기
1. 전력관리 제어기(PWR)
2. 리셋 및 클록 제어기(RCC)
3. 시스템 설정 제어기(SYSCFG)
4. 시스템 제어 블록(SCB)
5. 시스틱 타이머(SysTick)
6. 인터럽트 제어기(NVIC, EXTI)
7. 디버그 지원 장치(DBG)
[휴게실] I/O 제어 레지스터의 비트 속성

제2장 STM32F767VGT6의 내장 I/O

2.1 병렬 I/O 포트(GPIO)
1. GPIO의 개요
2. GPIO의 구조와 동작
3. GPIO 관련 I/O 제어 레지스터

2.2 A/D 컨버터(ADC)
1. A/D 컨버터의 개요
2. A/D 컨버터의 구조와 동작
3. A/D 컨버터 관련 I/O 제어 레지스터

2.3 D/A 컨버터(DAC)
1. D/A 컨버터의 개요
2. D/A 컨버터의 구조와 동작
3. D/A 컨버터 관련 I/O 제어 레지스터

2.4 워치독 타이머(IWDG, WWDG)
1. 독립 워치독 타이머(IWDG)의 구조와 동작
2. IWDG 관련 I/O 제어 레지스터
3. 윈도우 워치독 타이머(WWDG)의 구조와 동작
4. WWDG 관련 I/O 제어 레지스터

2.5 고성능 제어 타이머(TIM1/8)
1. STM32F767VGT6 타이머의 개요
2. 타이머 TIM1/8의 개요
3. 타이머 TIM1/8의 구조와 동작
4. 타이머 TIM1/8 관련 I/O 제어 레지스터

2.6 범용 타이머(TIM2/3/4/5)
1. 타이머 TIM2/3/4/5의 개요
2. 타이머 TIM2/3/4/5의 구조와 동작
3. 타이머 TIM2/3/4/5 관련 I/O 제어 레지스터

2.7 범용 타이머(TIM9/12)
1. 타이머 TIM9/12의 개요
2. 타이머 TIM9/12의 구조와 동작
3. 타이머 TIM9/12 관련 I/O 제어 레지스터

2.8 범용 타이머(TIM10/11/13/14)
1. 타이머 TIM10/11/13/14의 개요
2. 타이머 TIM10/11/13/14의 구조와 동작
3. 타이머 TIM10/11/13/14 관련 I/O 제어 레지스터

2.9 기본 타이머(TIM6/7)
1. 타이머 TIM6/7의 개요
2. 타이머 TIM6/7의 구조와 동작
3. 타이머 TIM6/7 관련 I/O 제어 레지스터

2.10 동기 및 비동기 직렬통신 포트(USART)
1. USART 직렬통신 포트의 개요
2. USART 직렬통신 포트의 구조와 동작
3. USART 직렬통신 포트 관련 I/O 제어 레지스터
4. RS-232C 직렬통신
[휴게실] ASCII 코드

2.11 동기식 직렬통신 포트(SPI)
1. SPI 직렬통신의 개요
2. SPI 직렬통신 포트의 구조와 동작
3. SPI 직렬통신 포트 관련 I/O 제어 레지스터

2.12 동기식 직렬통신 포트(I2C)
1. I2C 직렬통신의 개요
2. I2C 직렬통신 포트의 구조와 동작
3. I2C 직렬통신 포트 관련 I/O 제어 레지스터

제3장 OK-STM767 키트 및 개발 툴

3.1 OK-STM767 키트의 구조와 기능
1. OK-STM767 키트의 개요 및 사양
2. OK-STM767 키트의 하드웨어 구조
3. TFT-32A 보드의 하드웨어 구조
4. OK-STM767 키트의 조립 및 테스트
5. RS-232C 통신 케이블의 제작

3.2 Cortex-M용 에뮬레이터 ST-LINK/V2
1. 하드웨어 및 소프트웨어 개발 툴
2. ST-LINK/V2 에뮬레이터

3.3 IAR EWARM 컴파일러의 설치 및 사용
1. IAR EWARM 프로그램의 설치
2. 예제 프로그램의 설치
3. IAR EWARM의 환경 설정
[휴게실] 인텔 HEX 파일의 형식
4. IAR EWARM의 주요 기능 요약
5. 주요 내장함수 및 헤더파일


제4장 C언어 프로그래밍

4.1 IAR EWARM을 사용한 C언어 프로그래밍 기초
4.2 기본적인 C언어 프로그래밍 기법
4.3 텍스트형 LCD 모듈 응용 프로그램
[휴게실] 텍스트 LCD 모듈과 그래픽형 LCD 모듈의 차이점
4.4 키입력 및 인터럽트 처리 프로그램
4.5 TFT-LCD 모듈 영문 ASCII 출력 프로그램
4.6 TFT-LCD 모듈 한글 출력 프로그램
4.7 TFT-LCD 모듈 그래픽 출력 프로그램
4.8 터치스크린 입력 프로그램
4.9 SysTick 타이머 인터럽트 응용 프로그램
4.10 TV 리모컨 응용 프로그램
4.11 타이머 응용 프로그램
4.12 타이머를 이용한 PWM 제어 프로그램
4.13 A/D 컨버터 응용 프로그램
4.14 D/A 컨버터 응용 프로그램
4.15 RS-232C 직렬통신 프로그램
4.16 SPI 및 I2C 직렬통신 프로그램
4.17 DS3234를 이용한 시계 프로그램
4.18 디지털 신호처리(FFT) 프로그램
4.19 SD 카드를 이용한 전자앨범 프로그램
4.20 MP3 플레이어 프로그램

참고문헌 및 저자소개 제1장 STM32F767VGT6의 구조와 기능 1.1 ARM 마이크로프로세서의 개요 11 1. ARM 마이크로프로세서의 역사 및 특징 11 [휴게실] 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러 21 [휴게실] CPU에서 레지스터 중심구조와 하버드 구조 22 2. Cortex-M3 마이크로컨트롤러의 특징과 종류 23 3. Cortex-M4 마이크로컨트롤러의 특징과 종류 34 4. Cortex-M7 마이크로컨트롤러의 특징과 종류 47 5. Cortex-M0 마이크로컨트롤러의 특징과 종류 50 6. Cortex-M0+ 마이크로컨트롤러의 특징과 종류 58 1.2 STM32F767VGT6의 기본 구조와 기능 66 1. STM32F767VGT6의 특징 66 2. STM32F767VGT6의 외부 구조 68 3. STM32F767VGT6의 내부 구조 71 [휴게실] EEPROM과 플래시 메모리 77 4. STM32F767VGT6의 메모리 구조 78 1.3 STM32F767VGT6의 기본 시스템 제어기 92 1. 전력관리 제어기(PWR) 92 2. 리셋 및 클록 제어기(RCC) 103 3. 시스템 설정 제어기(SYSCFG) 130 4. 시스템 제어 블록(SCB) 134 5. 시스틱 타이머(SysTick) 139 6. 인터럽트 제어기(NVIC, EXTI) 142 7. 디버그 지원 장치(DBG) 153 [휴게실] I/O 제어 레지스터의 비트 속성 156 제2장 STM32F767VGT6의 내장 I/O 2.1 병렬 I/O 포트(GPIO) 159 1. GPIO의 개요 159 2. GPIO의 구조와 동작 166 3. GPIO 관련 I/O 제어 레지스터 169 2.2 A/D 컨버터(ADC) 174 1. A/D 컨버터의 개요 174 2. A/D 컨버터의 구조와 동작 176 3. A/D 컨버터 관련 I/O 제어 레지스터 192 2.3 D/A 컨버터(DAC) 202 1. D/A 컨버터의 개요 202 2. D/A 컨버터의 구조와 동작 203 3. D/A 컨버터 관련 I/O 제어 레지스터 208 2.4 워치독 타이머(IWDG, WWDG) 214 1. 독립 워치독 타이머(IWDG)의 구조와 동작 214 2. IWDG 관련 I/O 제어 레지스터 217 3. 윈도우 워치독 타이머(WWDG)의 구조와 동작 219 4. WWDG 관련 I/O 제어 레지스터 222 2.5 고성능 제어 타이머(TIM1/8) 224 1. STM32F767VGT6 타이머의 개요 224 2. 타이머 TIM1/8의 개요 225 3. 타이머 TIM1/8의 구조와 동작 225 4. 타이머 TIM1/8 관련 I/O 제어 레지스터 255 2.6 범용 타이머(TIM2/3/4/5) 278 1. 타이머 TIM2/3/4/5의 개요 278 2. 타이머 TIM2/3/4/5의 구조와 동작 278 3. 타이머 TIM2/3/4/5 관련 I/O 제어 레지스터 280 2.7 범용 타이머(TIM9/12) 298 1. 타이머 TIM9/12의 개요 298 2. 타이머 TIM9/12의 구조와 동작 298 3. 타이머 TIM9/12 관련 I/O 제어 레지스터 300 2.8 범용 타이머(TIM10/11/13/14) 308 1. 타이머 TIM10/11/13/14의 개요 308 2. 타이머 TIM10/11/13/14의 구조와 동작 308 3. 타이머 TIM10/11/13/14 관련 I/O 제어 레지스터 310 2.9 기본 타이머(TIM6/7) 315 1. 타이머 TIM6/7의 개요 315 2. 타이머 TIM6/7의 구조와 동작 315 3. 타이머 TIM6/7 관련 I/O 제어 레지스터 319 2.10 동기 및 비동기 직렬통신 포트(USART) 323 1. USART 직렬통신 포트의 개요 323 2. USART 직렬통신 포트의 구조와 동작 325 3. USART 직렬통신 포트 관련 I/O 제어 레지스터 339 4. RS-232C 직렬통신 346 [휴게실] ASCII 코드 352 2.11 동기식 직렬통신 포트(SPI) 353 1. SPI 직렬통신의 개요 353 2. SPI 직렬통신 포트의 구조와 동작 356 3. SPI 직렬통신 포트 관련 I/O 제어 레지스터 367 2.12 동기식 직렬통신 포트(I2C) 372 1. I2C 직렬통신의 개요 372 2. I2C 직렬통신 포트의 구조와 동작 377 3. I2C 직렬통신 포트 관련 I/O 제어 레지스터 394 제3장 OK-STM767 키트 및 개발 툴 3.1 OK-STM767 키트의 구조와 기능 403 1. OK-STM767 키트의 개요 및 사양 403 2. OK-STM767 키트의 하드웨어 구조 405 3. TFT-32A 보드의 하드웨어 구조 416 4. OK-STM767 키트의 조립 및 테스트 422 5. RS-232C 통신 케이블의 제작 427 3.2 Cortex-M용 에뮬레이터 ST-LINK/V2 429 1. 하드웨어 및 소프트웨어 개발 툴 429 2. ST-LINK/V2 에뮬레이터 434 3.3 IAR EWARM 컴파일러의 설치 및 사용 443 1. IAR EWARM 프로그램의 설치 443 2. 예제 프로그램의 설치 449 3. IAR EWARM의 환경 설정 449 [휴게실] 인텔 HEX 파일의 형식 462 4. IAR EWARM의 주요 기능 요약 463 5. 주요 내장함수 및 헤더파일 479 제4장 C언어 프로그래밍 4.1 IAR EWARM을 사용한 C언어 프로그래밍 기초 523 4.2 기본적인 C언어 프로그래밍 기법 555 4.3 텍스트형 LCD 모듈 응용 프로그램 575 [휴게실] 텍스트 LCD 모듈과 그래픽형 LCD 모듈의 차이점 592 4.4 키입력 및 인터럽트 처리 프로그램 608 4.5 TFT-LCD 모듈 영문 ASCII 출력 프로그램 623 4.6 TFT-LCD 모듈 한글 출력 프로그램 671 4.7 TFT-LCD 모듈 그래픽 출력 프로그램 729 4.8 터치스크린 입력 프로그램 743 4.9 SysTick 타이머 인터럽트 응용 프로그램 769 4.10 TV 리모컨 응용 프로그램 785 4.11 타이머 응용 프로그램 811 4.12 타이머를 이용한 PWM 제어 프로그램 819 4.13 A/D 컨버터 응용 프로그램 826 4.14 D/A 컨버터 응용 프로그램 851 4.15 RS-232C 직렬통신 프로그램 880 4.16 SPI 및 I2C 직렬통신 프로그램 890 4.17 DS3234를 이용한 시계 프로그램 904 4.18 디지털 신호처리(FFT) 프로그램 959 4.19 SD 카드를 이용한 전자앨범 프로그램 985 4.20 MP3 플레이어 프로그램 1023 참고문헌 및 저자소개 1064

머 리 말 ARM 마이크로프로세서의 위세가 날로 확장되고 있다. 1990년대 초에 발표된 이후 급속한 진화를 거쳐서 1990년대 후반부터 널리 소개되기 시작한 ARM은 32비트 RISC 구조의 고성능이면서도 가격이 매우 싸고 소비전력이 적다는 등의 장점을 가지고 있어서 이 분야의 시장에 진입한지 불과 10년도 지나지 않아 고성능 임베디드 프로세서 시장을 거의 장악하였다. ARM이 이처럼 경쟁력이 있는 것은 ARM사가 공통의 CPU 코어를 공급하고 각 반도체 회사에서 여기에 필요한 I/O 기능을 추가하여 소자를 제조함으로써 설계 개발에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있었기 때문이다. 그동안 ARM 마이크로프로세서는 소비전력이 적고 고성능이라는 장점 때문에 휴대용 기기나 통신기기에 압도적으로 많이 사용되었다. 그러나, ARM은 2000년대에 들어서면서 기능과 패키지를 간소화하고 저가격이라는 장점을 앞세워 기존의 16비트나 심지어는 8비트의 마이크로컨트롤러 시장까지 파고들기 시작했다. ARM7TDMI 제품군을 중심으로 한 이러한 스마트 ARM 마이크로컨트롤러는 가격 대비 성능이나 성능 대비 소비전력 측면에서의 우월성을 바탕으로 일반 MCU 시장에 쉽게 진입하였다. ARM의 마이크로컨트롤러 시장 공략은 2004년 ARM사에서 Cortex-M3 아키텍쳐를 발표하고 곧이어 여기에 해당하는 제품들을 여러 반도체 회사에서 출시하면서 본격적으로 시작되었다. Cortex-M3는 32비트 마이크로컨트롤러로서 설계되었기 때문에 명령처리 속도는 물론이고 인터럽트 처리 기능이나 다양한 I/O 기능의 측면에서 기존의 마이크로컨트롤러 제품들을 압도하였다. 여기에 2009년에 초저가형의 Cortex-M0 시리즈를 추가하고, 2010년에는 부동소수점 연산장치를 내장한 Cortex-M4 시리즈, 2012년에 초저전력형의 Cortex-M0+ 시리즈, 2014년에는 Cortex-M4를 더욱 고성능화한 Cortex-M7 시리즈를 계속하여 발표함으로써 이제는 ARM이 아래로는 8비트 마이크로컨트롤러 시장에서부터 위로는 DSP 시장까지도 차례로 점령해나가고 있다. 이 책은 STMicroelectronics사의 Cortex-M 시리즈 마이크로컨트롤러를 공부하는 연속물의 두번째로서 Cortex-M7 모델인 STM32F767VGT6을 중점적으로 설명한다. 여기에는 효율적인 학습을 지원하기 위하여 트레이닝용의 OK-STM767 키트를 함께 제공한다. 이 키트에서는 IAR사의 C컴파일러를 사용하여 C언어로 프로그램을 작성하고, ST-LINK/V2 에뮬레이터를 사용하여 이를 키트에 다운로드하고 실행하는 기술을 익힌다. ARM 마이크로프로세서에서는 사용자가 직접 어셈블리 언어를 사용하여 프로그램을 작성하는 경우가 매우 드물고, Cortex-M7은 C언어에 매우 적합하게 설계되었기 때문에 이 책에서는 C언어만을 사용하기로 한다. Cortex-M7은 다양한 기능을 가지고 있고 고성능인 32비트급이라서 마이크로컨트롤러에 처음 입문하는 초보자가 이를 바로 공부하기는 쉽지 않으므로 가급적이면 선행 단계로서 8051, AVR 등과 같은 8비트 MCU를 먼저 공부하고 나서 Cortex-M7을 공부하는 것이 바람직하다. 기술도서 시장이 날로 위축되어 가는 어려운 여건 속에서도 이 책을 출판해주신 Ohm사의 곽종학 사장님과 직원 여러분에게 감사드리는 바이다. 2016년 12월 저자 尹 德 鏞 씀