STM32 CMSIS Examples

Bu repository, STM32 mikrodenetleyiciler ile HAL kütüphanesine bağımlılığı minimuma indirerek, doğrudan CMSIS (Cortex Microcontroller Software Interface Standard) tabanlı programlama örneklerini içerir.

🎯 Amaç

STM32 programlamaya yeni başlayanların donanımın çalışma mantığını en temel seviyede öğrenmesini sağlamak:

• ✅ Donanım kayıt seviyesinde nasıl çalıştığını anlamak
• ✅ HAL gibi yüksek seviyeli kütüphanelere bağımlılığı azaltmak
• ✅ Gerçek donanım kontrolü mantığını kavramak
• ✅ Register manipülasyonu ile programlama yapmayı öğrenmek

📚 Mevcut Örnekler

Konu	Dosyalar	Açıklama	Durum
Clock	Clock_CMSIS.c/h	HSE + PLL ile 168 MHz sistem saati	✅ Hazır
GPIO	GPIO_Interrupt_CMSIS.c/h	Dijital giriş/çıkış, LED kontrolü, buton okuma	✅ Hazır
EXTI	GPIO_Interrupt_CMSIS.c/h	Harici kesme işlemleri, interrupt handling	✅ Hazır
ADC	ADC_CMSIS.c/h	Analog-Dijital dönüşüm, PA0 kanal okuma	✅ Hazır
DAC	DAC_CMSIS.c/h	Dijital-Analog dönüşüm, analog sinyal üretimi	✅ Hazır
PWM	PWM_CMSIS.c/h	TIM4 ile darbe genişlik modülasyonu	✅ Hazır
Timer	Timer_CMSIS.c/h	TIM2 ile 1 Hz güncelleme kesmesi	✅ Hazır
UART	UART_CMSIS.c/h	USART2 seri haberleşme, TX/RX	✅ Hazır
I2C	I2C_CMSIS.c/h	I2C1 master write/read (tek ve çok byte)	✅ Hazır
SPI	SPI_CMSIS.c/h	SPI1 master full-duplex TX/RX (PA4–PA7)	✅ Hazır
SysTick	SysTick_CMSIS.c/h	ms/us gecikme, timestamp (GetTick)	✅ Hazır
DMA	DMA_CMSIS.c/h	DMA1 UART TX, DMA2 ADC circular transfer	✅ Hazır
Watchdog	Watchdog_CMSIS.c/h	IWDG (bağımsız) ve WWDG (pencere) reset koruması	✅ Hazır
RTC	RTC_CMSIS.c/h	Gerçek zamanlı saat, alarm ve zaman damgası (HSE/8)	✅ Hazır
Flash	Flash_CMSIS.c/h	Dahili Flash okuma/yazma, sektör silme	✅ Hazır
Low Power	LowPower_CMSIS.c/h	Sleep, Stop ve Standby güç tasarrufu modları	✅ Hazır
CAN	—	Controller Area Network haberleşme protokolü	🔜 Yakında

🗂️ Proje Yapısı

STM32-CMSIS-Examples/
├── main.c                        # Ana program girişi
├── stm32f4xx_it.c                # Interrupt handler'ları (SysTick_Handler dahil)
├── HeaderForAll.h                # Modül seçim başlığı (merkezi include)
├── Clock_CMSIS.c / .h            # Sistem saati (HSE + PLL, 168 MHz)
├── ADC_CMSIS.c / .h              # ADC — PA0 analog okuma
├── DAC_CMSIS.c / .h              # DAC — PA4 analog çıkış
├── PWM_CMSIS.c / .h              # PWM — TIM4 CH1 (PD12)
├── Timer_CMSIS.c / .h            # Timer — TIM2 1 Hz IRQ (PD12 LED)
├── UART_CMSIS.c / .h             # UART — USART2 (PA2/PA3)
├── GPIO_Interrupt_CMSIS.c / .h   # GPIO + EXTI0 (PA0 buton, PD12 LED)
├── I2C_CMSIS.c / .h              # I2C1 master (PB6/PB7)
├── SPI_CMSIS.c / .h              # SPI1 master full-duplex (PA4/PA5/PA6/PA7)
├── SysTick_CMSIS.c / .h          # SysTick — ms/us gecikme, GetTick timestamp
├── DMA_CMSIS.c / .h              # DMA — UART TX (DMA1 S6 CH4), ADC (DMA2 S0 CH0)
├── Watchdog_CMSIS.c / .h         # IWDG (LSI) ve WWDG (APB1, pencere mantığı)
├── RTC_CMSIS.c / .h              # RTC — saat/tarih, alarm A, timestamp (HSE/8)
├── Flash_CMSIS.c / .h            # Flash — sektör silme, 32-bit okuma/yazma
└── LowPower_CMSIS.c / .h         # Low Power — Sleep, Stop, Standby modları

HeaderForAll.h — Modül Seçimi

Tüm modüller HeaderForAll.h içinden merkezi olarak yönetilir. Kullanmak istediğiniz modülü 1 yapın, diğerlerini 0 bırakın:

#define ADC_CMSIS             0
#define DAC_CMSIS             0
#define PWM_CMSIS             0
#define GPIO_Interrupt_CMSIS  0
#define TIMER_CMSIS           0
#define UART_CMSIS            0
#define I2C_CMSIS             0
#define SPI_CMSIS             0
#define SYSTICK_CMSIS         0
#define DMA_CMSIS             0
#define WATCHDOG_CMSIS        0
#define RTC_CMSIS             0
#define FLASH_CMSIS           0
#define LOWPOWER_CMSIS        0

main.c içindeki başlatma ve döngü kodları bu makrolara göre koşullu derleme (#if) ile aktif hale gelir. Clock modülü her zaman dahildir.

⚠️ DMA modülü UART ve ADC modüllerine bağımlıdır. DMA_CMSIS aktifken ADC_CMSIS ve UART_CMSIS de 1 yapılmalıdır.

⚠️ Low Power modülünde Sleep/Stop testleri için EXTI0 uyandırma kaynağı gerekir; GPIO_Interrupt_CMSIS de 1 yapılmalıdır.

📌 Pin Haritası

Modül	Pin	Fonksiyon
ADC	PA0	Analog giriş (Kanal 0)
DAC	PA4	Analog çıkış (Kanal 1)
PWM	PD12	TIM4 CH1 PWM çıkışı
Timer	PD12	LED (1 Hz toggle)
UART TX	PA2	USART2 TX (AF7)
UART RX	PA3	USART2 RX (AF7)
I2C SCL	PB6	I2C1 SCL (AF4)
I2C SDA	PB7	I2C1 SDA (AF4)
EXTI	PA0	Buton girişi (rising edge)
LED	PD12	Çıkış (EXTI / Timer / SysTick / Watchdog testi)
SPI CS	PA4	SPI1 Chip Select (Software)
SPI SCK	PA5	SPI1 Saat (AF5)
SPI MISO	PA6	SPI1 Master In Slave Out (AF5)
SPI MOSI	PA7	SPI1 Master Out Slave In (AF5)
RTC Timestamp	PC13	RTC_TAMP1 / RTC_TS — timestamp tetikleme pini
WKUP	PA0	Standby'dan uyandırma pini (user button)

⏱️ Saat Konfigürasyonu

Tüm örnekler aşağıdaki saat hiyerarşisini kullanır:

Bus	Frekans	Notlar
SYSCLK	168 MHz	HSE (8 MHz) + PLL
AHB (HCLK)	168 MHz	GPIO, DMA, SysTick, Flash
APB2 (PCLK2)	84 MHz	USART1, ADC, SPI1, TIM1
APB1 (PCLK1)	42 MHz	I2C, USART2, TIM2/4, WWDG
Timer clock (APB1 × 2)	84 MHz	TIM2, TIM4
SysTick clock	168 MHz	AHB kaynağı seçili (CLKSOURCE = 1)
LSI (IWDG)	~32 kHz	Sistem clock'undan bağımsız dahili osilatör
RTC clock	1 MHz	HSE / RTCPRE(8) → PREDIV_A=124, PREDIV_S=7999 → 1 Hz

🐕 Watchdog Modülü — Detaylar

IWDG (Independent Watchdog)

• Clock kaynağı LSI (~32 kHz), sistem clock'undan tamamen bağımsızdır.
• Bir kez başlatıldıktan sonra durdurulamaz, yalnızca reset ile kapanır.
• IWDG_Init(prescaler, reload) ile timeout ayarlanır: T = (reload+1) / (LSI / prescaler_bölücü)
• IWDG_Refresh() periyodik olarak çağrılmalı (timeout'tan kısa aralıklarla).

WWDG (Window Watchdog)

• Clock kaynağı APB1, sistem clock'una bağlıdır.
• "Pencere" mantığı: refresh hem çok erken (sayaç > W) hem çok geç (sayaç < 0x40) yapılırsa reset tetiklenir.
• WWDG_Init(t_value, w_value, prescaler) ile pencere ve timeout ayarlanır.
• WWDG_Refresh(t_value) sadece (WWDG->CR & WWDG_CR_T) <= w_value koşulu sağlandığında çağrılmalıdır.
• ⚠️ WDGA biti set edildikten sonra yazılımla temizlenemez (donanımsal kilit, sadece reset ile kalkar).

Reset Sebebini Doğrulama

uint32_t reset_reason = RCC->CSR;
if(reset_reason & RCC_CSR_IWDGRSTF) { /* IWDG kaynaklı reset */ }
if(reset_reason & RCC_CSR_WWDGRSTF) { /* WWDG kaynaklı reset */ }
RCC->CSR |= RCC_CSR_RMVF;   // Flag'leri temizle

Debug Notu

DBGMCU->APB1FZ |= DBGMCU_APB1_FZ_DBG_IWDG_STOP | DBGMCU_APB1_FZ_DBG_WWDG_STOP;

Bu satır olmadan, debugger CPU'yu durdurduğunda watchdog sayaçları çalışmaya devam eder ve beklenmedik resetlere yol açar.

🕐 RTC Modülü — Detaylar

Clock Kaynağı

• HSE / RTCPRE(8) = 1 MHz → PREDIV_A=124, PREDIV_S=7999 → 1 Hz ck_spre
• Backup domain'de çalışır; VDD kesilse bile VBAT pinine pil bağlanırsa saat korunur.

Fonksiyonlar

• RTC_Init() — Clock kaynağı, prescaler, 24h format, timestamp yapılandırması. RTC zaten çalışıyorsa (RTCEN=1) init atlanır, saat korunur.
• RTC_SetTime(hour, min, sec) / RTC_SetDate(year, month, day, weekday) — BCD dönüşümü ile TR/DR register'larına yazar.
• RTC_GetTime() / RTC_GetDate() — Shadow register'lardan okur. GetTime() ardından GetDate() çağrılmalıdır (tutarlılık).
• RTC_SetAlarm(hour, min, sec) — Alarm A, EXTI Line 17 + NVIC ile interrupt desteği.
• RTC_GetTimestamp(hour, min, sec) — TSF flag kontrolü ile TSTR'dan timestamp okur.

BCD Formatı

RTC register'ları BCD (Binary Coded Decimal) formatında çalışır. Fonksiyonlar decimal↔BCD dönüşümünü otomatik yapar.

💾 Flash Modülü — Detaylar

Sektör Haritası (STM32F407, 1 MB)

Sektör	Adres Başlangıcı	Boyut	Önerilen Kullanım
0	0x08000000	16 KB	Uygulama kodu (interrupt vector)
1–3	0x08004000	16 KB	Uygulama kodu
4	0x08010000	64 KB	Uygulama kodu
5	0x08020000	128 KB	Uygulama kodu
6–11	0x08040000+	128 KB	Kullanıcı verisi

Fonksiyonlar

• Flash_Unlock() / Flash_Lock() — 0x45670123 + 0xCDEF89AB anahtar çifti ile kilit açma/kapama.
• Flash_EraseSector(sector) — Belirtilen sektörü siler (tüm bitler 1 olur). Yazmadan önce zorunludur.
• Flash_WriteWord(address, data) — 32-bit (word) yazma, PG bit kontrolü ile.
• Flash_WriteBuffer(address, data, length) — Ardışık 32-bit veri dizisi yazma.
• Flash_ReadWord(address) — 32-bit okuma (unlock gerektirmez).
• Flash_ReadBuffer(address, data, length) — Ardışık 32-bit veri dizisi okuma.

Kritik Uyarılar

⚠️ Sektör 0–5 silinmemelidir — uygulama kodu bu sektörlerde bulunur, silinirse sistem çöker.

⚠️ Flash'a yazmadan önce o adres mutlaka silinmiş olmalıdır. 0→1 yazımı mümkün değildir.

⚠️ Aynı adrese iki kez yazma ECC hatasına yol açar. Her yazma öncesi sektör silinmelidir.

⚠️ PSIZE = 32-bit (VDD = 3.3V) seçilmiştir. Farklı voltajda çalışıyorsanız PSIZE değerini güncelleyin.

🔋 Low Power Modülü — Detaylar

Güç Modları Karşılaştırması

Mod	CPU	Clock'lar	SRAM	Uyandırma	Tipik Akım
Sleep	Durur	Çevre birimleri çalışır	Korunur	Herhangi bir interrupt	~mA
Stop	Durur	Hepsi durur (LSI/LSE hariç)	Korunur	Yalnızca EXTI line	~µA
Standby	Kapalı	Hepsi kapalı (backup domain hariç)	Silinir	WKUP pini, RTC alarm, IWDG	~2 µA

Fonksiyonlar

• LowPower_EnterSleep() — SLEEPDEEP=0 + __WFI(). En hızlı uyanma; herhangi bir interrupt uyandırır.
• LowPower_EnterStop() — PDDS=0, LPDS=1 + __WFI(). Uyanma sonrası otomatik Clock_Init() çağrılır (HSI→168 MHz restore).
• LowPower_EnterStandby() — PDDS=1, WUF temizleme + __WFI(). Uyanma reset gibi davranır, main() baştan başlar.
• LowPower_WokeFromStandby() — PWR_CSR_SBF bayrağı ile standby uyanması vs normal reset ayırt edilir.
• LowPower_ConfigWakeupPin() — PA0'ı WKUP pini olarak etkinleştirir (EWUP biti).

Kritik Uyarılar

⚠️ Stop modunda TIM/UART gibi normal interrupt'lar uyandıramaz (clock'ları durmuştur); yalnızca EXTI line kaynakları (buton, RTC alarm) uyandırır. Uyandırma kaynağı yapılandırılmadan Stop'a girilirse yalnızca reset ile çıkılabilir.

⚠️ Stop'tan uyanınca sistem HSI (16 MHz) ile çalışır; HSE + PLL yeniden başlatılmalıdır. LowPower_EnterStop() bunu otomatik yapar.

⚠️ Standby'dan uyanma reset gibi davranır: SRAM ve tüm değişkenler silinir. Kalıcı veri backup register (RTC->BKPxR) veya Flash'ta saklanmalıdır.

⚠️ Standby'a girmeden önce WUF bayrağı temizlenmelidir (CWUF); aksi halde MCU anında geri uyanır.

⚠️ HAL SysTick uyarısı: HAL_Init() SysTick'i 1 ms interrupt'a ayarlar; Sleep modunda __WFI() en fazla 1 ms uyur. Uzun uyku için SysTick geçici durdurulmalıdır.

⚠️ EWUP set edildikten sonra PA0 normal GPIO olarak kullanılamaz; pin WKUP fonksiyonuna tahsis edilir.

⚠️ Önemli Notlar

• Bu örnekler eğitim amaçlıdır ve ticari projelerde kullanılmadan önce test edilmelidir
• Register seviyesinde programlama yaptığımız için dikkatli olmak gerekir
• main.c HAL ile oluşturulmuş bir proje iskeletini temel alır; çevresel birim başlatmaları CMSIS ile yapılmaktadır
• Her modül bağımsız çalışacak şekilde tasarlanmıştır
• STM32F4 Discovery kartı için optimize edilmiştir
• SPI modülünde PA4 hem DAC çıkışı hem CS pini olarak atanmıştır; DAC ve SPI aynı anda kullanılmamalıdır
• SysTick modülü HAL ile birlikte çalışır; stm32f4xx_it.c içindeki SysTick_Handler'a tick_count++ eklenmelidir
• DMA modülü UART ve ADC modüllerine bağımlıdır; birlikte aktif edilmelidir
• WWDG_Refresh() çağrılırken sayaç ve WDGA biti tek yazma işleminde birlikte yazılmalıdır; iki adımlı yazım T6 bitinin anlık 0 olmasına ve anında resete yol açar
• RTC modülü backup domain'de çalışır; PWR_CR_DBP biti set edilmeden RTC register'larına yazılamaz
• Low Power Stop/Standby modlarında debugger bağlantısı kopabilir; DBGMCU->CR içindeki DBG_STOP/DBG_STANDBY bitleri debug sırasında bağlantıyı korur

📚 Faydalı Kaynaklar

• STM32F4 Reference Manual
• STM32F407 Datasheet
• CMSIS Documentation
• STM32 Programming Manual

---

⭐ Bu projeyi beğendiyseniz star vermeyi unutmayın!

🐛 Hata bulursanız veya öneriniz varsa issue açmaktan çekinmeyin.

💡 Yeni örnek önerilerinizi discussions bölümünde paylaşabilirsiniz.