基于STM32单片机的点阵显示设计.doc

基于stm32单片机的点阵显示设计一、系统的硬件设计1.1系统的硬件设计方案stm32f103x6是基于arm核心的增强型32位带闪存、usb、adc和can的微控制器。在电机驱动和应用控制、医疗和手持设备、智能仪表、警报系统和视频对讲中有广泛的应用。通过使用stm32f103x6进行led点阵显示的设计，学习stm32单片机的使用方法。1.2 stm32单片机简介根据本课题需要采用用了stm32f103x6型号单片机stm32f103xx增强型系列拥有arm的cortex-m3核心，它为实现mcu的需要提供了低成本、缩减的管脚数目、降低的系统内耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断系统响应。它的原理图如图1-2所示。图1-2 stm32单片机原理图1.2.1 stm32f103x6单片机的功能核心 -arm 32位的cortex-m3cpu -单周期硬件乘法和除法，加快计算存储器 -从32k字节到128k字节闪存程序存储器 -多重自举功能时钟、复位和供电管理 -2.0至3.6伏供电和i/o管脚 -上电/断电复位、可编程电压检测器、掉电检测器 -内嵌4至16mhz高速晶体振荡器 -内嵌pll供应cpu时钟 -内嵌使用32khz晶体的rtc振荡器低功耗 -3种省电模式：睡眠、停机和待机模式 -vbat为rtc和后备寄存器供电2个12位模数转换器，1us转换时间 -双采样和保持功能 -温度传感器调试模式 -串行调试和jtag接口dma -支持的外设：定时器、adc、spi、i2c和usart多达80个快速i/o口 -26/36/51/80个多功能双向5v兼容的i/o接口多达7个定时器 -多达3个同步的16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/pwm或脉冲计数的通道 -两个看门狗定时器 -系统时间定位器：24位的带自动加载功能的多达9个通信接口 -多达2个i2c接口 -多达3个usart接口 -多达2个spi同步串行接口 -can接口 -usb2.0接口1.2.2 stm32单片机的主要特色stm32系列32位闪存微控制器使用来自于arm公司具有突破性的cortex-m3内核，该内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。cortex-m3在系统结构上的增强，让stm32受益无穷；thumb-2指令集带来了更高的指令效率和更强的性能；通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器，对中断事件的响应比以往更迅速；所有这些又都融入了业界领先的功耗水准。stm32系列给mcu用户带来了前所未有的自由空间，提供了全新的32位产品选项，结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性，同时保持了高集成度和易于开发的优势。它拥有出众和创新的外设，易于开发，可使产品快速进入市场。1.3 stm32单片机开发板简介本课题采用了普中科技的stm32开发板，配备有stm32f103x6芯片。开发板的引脚图如图1-3所示。图1-3 普中科技的stm32开发板实物图1.3.1 stm32开发板的外围硬件资源 -8*8双色点阵模块 -五线四相步进电机 -四线双极性步进电机 -动态数码管/静态数码管 -74hc595 -74hc165 -usb自动下载 -mcu -矩阵键盘、独立按键 -ad/da/光敏/温敏 -isp、ps2等等。其电路图如图1-3-1。图1-3-1 普中科技的stm32开发板内部电路图1.3.2 stm32开发板的软件资源stm32开发板提供了丰富的标准例程，其例程列表如下：编号实验名称编号实验名称编号实验名称1led灯1074hc59519定时器tim22rcc系统时钟1174hc16520串口通信3独立按键12exit中断21ds18b20温度检测4晶体数码管显示13flash保存数据22rtc时钟5动态数码管14stm32-24c0223adc1-dma6systick定时器15stm32-adda-pcf859124彩屏例程7步进电机16stm-160225can-bus8矩阵键盘17硬件i2c读取24c0226virtualcomport(usb转串口）9led点阵18硬件spi-5951.4 硬件电路本科创课题涉及的硬件电路如图1-4所示。图1-4 stm32 led点阵实验在开发板上的接线图二、系统的软件设计对于一个完整的嵌入式应用系统的开发，硬件的设计与调试工作仅占整个工作量的一半，应用系统的程序设计也是嵌入式系统设计一个非常重要的方面。本次软件编写在keil软件平台进行的。如图2-1所示。图2-1 keil软件平台截图2.1对stm32端口进行配置对端口的配置程序如下：rcc_apb2periphclockcmd(rcc_apb2periph_gpioa | rcc_apb2periph_gpiob | rcc_apb2periph_afio, enable); gpio_pinremapconfig(gpio_remap_swj_disable, enable); /关闭调试 端口重新映射 使用仿真器调试时，不能用此语 gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_0 | gpio_pin_1 | gpio_pin_2 | gpio_pin_3 | gpio_pin_4 | gpio_pin_5 | gpio_pin_6 | gpio_pin_7 ; /所有gpio为同一类型端口 gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_out_pp; /推挽输出 gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; /输出的最大频率为50hz gpio_init(gpiob, &gpio_initstructure); /初始化gpiob端口 gpio_init(gpioa, &gpio_initstructure); /初始化gpiob端口2.2 控制led点阵显示的主程序设计控制led点阵显示的程序如下： while (1) m+ ; if(m 4) m=1;switch (m) case 1: for(j=0;j3;j+)/从左到右3次 for(i=0;ibsrr = tabai & 0x00ff; /将数据送到p2口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpiob-brr = (tabai) & 0x00ff; / p1=0xff; gpioa-bsrr = 0xff & 0x00ff; /将数据送到p1口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpioa-brr = (0xff) & 0x00ff; delay(0x0dffff); break; case 2: delay(800); for(j=0;j3;j+)/从右到左3次 for(i=0;ibsrr = taba7-i & 0x00ff; /将数据送到p2口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpiob-brr = (taba7-i) & 0x00ff; /p1=0xff; gpioa-bsrr = 0xff & 0x00ff; /将数据送到p1口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpioa-brr = (0xff) & 0x00ff; delay(0x0dffff); break; case 3: delay(800); for(j=0;j3;j+)/从上至下3次for(i=0;ibsrr = 0x00 & 0x00ff; /将数据送到p2口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpiob-brr = (0x00) & 0x00ff; /p1=tabb7-i; gpioa-bsrr = tabb7-i & 0x00ff; /将数据送到p1口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpioa-brr = (tabb7-i) & 0x00ff; delay(0x0dffff); break; case 4: delay(800); for(j=0;j3;j+)/从下至上 3 次for(i=0;ibsrr = 0x00 & 0x00ff; /将数据送到p2口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpiob-brr = (0x00) & 0x00ff;/p1=tabbi;gpioa-bsrr = tabbi & 0x00ff; /将数据送到p1口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpioa-brr = (tabbi) & 0x00ff;delay(0x0dffff); break; 2.3 rcc函数的配置配置程序代码如下：void rcc_configuration(void) /复位rcc外部设备寄存器到默认值 rcc_deinit(); /打开外部高速晶振 rcc_hseconfig(rcc_hse_on); /等待外部高速时钟准备好 hsestartupstatus = rcc_waitforhsestartup(); if(hsestartupstatus = success) /外部高速时钟已经准别好 /开启flash的预取功能 flash_prefetchbuffercmd(flash_prefetchbuffer_enable); /flash延迟2个周期 flash_setlatency(flash_latency_2); /配置ahb(hclk)时钟=sysclk rcc_hclkconfig(rcc_sysclk_div1); /配置apb2(pclk2)钟=ahb时钟 rcc_pclk2config(rcc_hclk_div1); /配置apb1(pclk1)钟=ahb 1/2时钟 rcc_pclk1config(rcc_hclk_div2); /配置pll时钟 = 外部高速晶体时钟*9 pllclk = 8mhz * 9 = 72 mhz rcc_pllconfig(rcc_pllsource_hse_div1, rcc_pllmul_9); /使能pll时钟 rcc_pllcmd(enable); /等待pll时钟就绪 while(rcc_getflagstatus(rcc_flag_pllrdy) = reset) /配置系统时钟 = pll时钟 rcc_sysclkconfig(rcc_sysclksource_pllclk); /检查pll时钟是否作为系统时钟 while(rcc_getsysclksource() != 0x08) 2.4 nivc函数配置配置的程序如下：void nvic_configuration(void)#ifdef vect_tab_ram nvic_setvectortable(nvic_vecttab_ram,0x0);#else nvic_setvectortable(nvic_vecttab_flash,0x0);#endif设置向量表的位置和偏移量，如果向量表位于ram，则偏移量为0x0。如果向量位于flash则偏移量为0x0。完整的程序代码见附录。三、系统实验首先进行硬件电路搭建，根据图1-4，进行硬件电路连接。连接完毕后，检查导线是否连接错误以及导线是否连接牢固。其次进行软件调试，在keil软件平台进行软件调试，直至无错误报警。最后将程序下载到开发板。关键点：连接时核心板的boot1的短路帽要断开。实验现象：led点阵从左到右，从右到左，从上至下，从下至上滚动。附录程序代码#include stm32f10x_lib.hgpio_inittypedef gpio_initstructure;errorstatus hsestartupstatus;unsigned int taba=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned int tabb=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;void rcc_configuration(void);void nvic_configuration(void);void delay(vu32 ncount);/ 主函数/*int main(void) unsigned char i,j; static unsigned char m;#ifdef debug debug();#endif rcc_configuration(); /系统时钟配置函数 nvic_configuration(); /nvic配置函数 /使能apb2总线外设时钟 rcc_apb2periphclockcmd(rcc_apb2periph_gpioa | rcc_apb2periph_gpiob | rcc_apb2periph_afio, enable); gpio_pinremapconfig(gpio_remap_swj_disable, enable); /关闭调试 端口重新映射 使用仿真器调试时，不能用此语 gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_0 | gpio_pin_1 | gpio_pin_2 | gpio_pin_3 | gpio_pin_4 | gpio_pin_5 | gpio_pin_6 | gpio_pin_7 ; /所有gpio为同一类型端口 gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_out_pp; /推挽输出 gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; /输出的最大频率为50hz gpio_init(gpiob, &gpio_initstructure); /初始化gpiob端口 gpio_init(gpioa, &gpio_initstructure); /初始化gpiob端口 while (1) m+ ; if(m 4) m=1;switch (m) case 1: for(j=0;j3;j+)/从左到右3次 for(i=0;ibsrr = tabai & 0x00ff; /将数据送到p2口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpiob-brr = (tabai) & 0x00ff; / p1=0xff; gpioa-bsrr = 0xff & 0x00ff; /将数据送到p1口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpioa-brr = (0xff) & 0x00ff; delay(0x0dffff); break; case 2: delay(800); for(j=0;j3;j+)/从右到左3次 for(i=0;ibsrr = taba7-i & 0x00ff; /将数据送到p2口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpiob-brr = (taba7-i) & 0x00ff; /p1=0xff; gpioa-bsrr = 0xff & 0x00ff; /将数据送到p1口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpioa-brr = (0xff) & 0x00ff; delay(0x0dffff); break; case 3: delay(800); for(j=0;j3;j+)/从上至下3次for(i=0;ibsrr = 0x00 & 0x00ff; /将数据送到p2口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpiob-brr = (0x00) & 0x00ff; /p1=tabb7-i; gpioa-bsrr = tabb7-i & 0x00ff; /将数据送到p1口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpioa-brr = (tabb7-i) & 0x00ff; delay(0x0dffff); break; case 4: delay(800); for(j=0;j3;j+)/从下至上 3 次for(i=0;ibsrr = 0x00 & 0x00ff; /将数据送到p2口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpiob-brr = (0x00) & 0x00ff;/p1=tabbi;gpioa-bsrr = tabbi & 0x00ff; /将数据送到p1口 并屏蔽高位，不干扰高8位io的使用 gpioa-brr = (tabbi) & 0x00ff;delay(0x0dffff); break; / 配置rcc/*void rcc_configuration(void) /复位rcc外部设备寄存器到默认值 rcc_deinit(); /打开外部高速晶振 rcc_hseconfig(rcc_hse_on); /等待外部高速时钟准备好 hsestartupstatus = rcc_waitforhsestartup(); if(hsestartupstatus = success) /外部高速时钟已经准别好 /开启flash的预取功能 flash_prefetchbuffercmd(flash_prefetchbuffer_enable); /flash延迟2个周期 flash_setlatency(flash_latency_2); /配置ahb(hclk)时钟=sysclk rcc_hclkconfig(rcc_sysclk_div1); /配置apb2(pclk2)钟=ahb时钟 rcc_pclk2config(rcc_hclk_div1); /配置apb1(pclk1)钟=ahb 1/2时钟 rcc_pclk1config(rcc_hclk_div2); /配置pll时钟 = 外部高速晶体时钟*9 pllclk = 8mhz * 9 = 72 mhz rcc_pllconfig(rcc_pllsource_hse_div1, rcc_pllmul_9); /使能pll时钟 rcc_pllcmd(enable); /等待pll时钟就绪 while(rcc_getflagstatus(rcc_flag_pllrdy) = reset) /配置系统时钟 = pll时钟 rcc_sysclkconfig(rcc_sysclksource_pllclk); /检查pll时钟是否作为系统时钟 while(rcc_getsysclksource() != 0x08) / nvic配置函数/*void nvic_confi