嵌入式实验报告.doc

目录目录 实验一实验一 跑马灯实验跑马灯实验 1 实验二实验二 按键输入实验按键输入实验 3 实验三实验三 串口实验串口实验 5 实验四实验四 外部中断实验外部中断实验 8 实验五实验五 独立看门狗实验独立看门狗实验 11 实验七实验七 定时器中断实验定时器中断实验 13 实验十三实验十三 ADCADC 实验实验 15 实验十五实验十五 DMADMA 实验实验 17 实验十六实验十六 I2CI2C 实验实验 21 实验十七实验十七 SPISPI 实验实验 24 实验二十一实验二十一 红外遥控实验红外遥控实验 27 实验二十二实验二十二 DS18B20DS18B20 实验实验 30 1 实验一实验一 跑马灯实验跑马灯实验 一 实验一 实验简介简介 我的第一个实验 跑马灯实验 二 实验目的二 实验目的 掌握 STM32 开发环境 掌握从无到有的构建工程 三 实验内容三 实验内容 熟悉 MDK KEIL 开发环境 构建基于固件库的工程 编写代码实现跑马灯工程 通过 ISP 下载代码到实验板 查看运行结果 使用 JLINK 下载代码到目标板 查看运行结果 使用 JLINK 在线调试 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 五 实验步骤五 实验步骤 1 熟悉MDK KEIL 开发环境 2 熟悉串口编程软件 ISP 3 查看固件库结构和文件 4 建立工程目录 复制库文件 5 建立和配置工程 6 编写代码 7 编译代码 8 使用 ISP 下载到实验板 9 测试运行结果 10 使用 JLINK 下载到实验板 11 单步调试 12 记录实验过程 撰写实验报告 2 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 源代码 两个灯 LED0 与 LED1 实现交替闪烁的类跑马灯效果 每 300ms 闪烁一次 七 实验总结七 实验总结 通过本次次实验我了解了STM32开发板的基本使用 初次接触这个开发板和MDK KEILC 软件 对软件操作不太了解 通过这次实验了解并熟练地使用MDK KEIL软件 用这个 软件来编程和完成一些功能的实现 作为 STM32 的入门第一个例子 详细介绍了 STM32 的IO口操作 同时巩固了前面的学习 并进一步介绍了MDK的软件仿真功能 3 实验二实验二 按键输入实验按键输入实验 一 实验简介一 实验简介 在实验一的基础上 使用按键控制流水灯速度 及使用按键控制流水灯流水方向 二 实验目的二 实验目的 熟练使用库函数操作 GPIO 掌握中断配置和中断服务程序编写方法 掌握通过全局变量 在中断服务程序和主程序间通信的方法 三 实验内容三 实验内容 实现初始化 GPIO 并配置中断 在中断服务程序中通过修改全局变量 达到控制流水灯 速度及方向 使用 JLINK 下载代码到目标板 查看运行结果 使用 JLINK 在线调试 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 示波器 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 五 实验步骤五 实验步骤 1 在实验 1 代码的基础上 编写中断初始化代码 2 在主程序中声明全局变量 用于和中断服务程序通信 编写完成主程序 3 编写中断服务程序 4 编译代码 使用 JLINK 下载到实验板 5 单步调试 6 记录实验过程 撰写实验报告 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 4 源代码 我们将通过 MiniSTM32 板上载有的 3 个按钮 来控制板上的 2 个 LED 其中 KEY0 控 制 LED0 按一次亮 再按一次 就灭 KEY1 控制 LED1 效果同 KEY0 KEY 2 KEY UP 同时控制 LED0 和 LED1 按一次 他们的状态就翻转一 次 七 实验总结七 实验总结 通过本次实验 我学会了如何使用 STM32 的 IO 口作为输入用 TM32 的 IO 口做输入 使用的时候 是通过读取 IDR 的内容来读取 IO 口的状态的 这里需要注意的是 KEY0 和 KEY1 是低电平有效的 而 WK UP 是高电平有效的 而且要确认 WK UP 按钮与 DS18B20 的连接是否已经断开 要先断开 否则 DS18B20 会干扰 WK UP 按键 并且 KEY0 和 KEY1 连接在与 JTAG 相关的 IO 口上 所以在软件编写的时候要先禁用 JTAG 功能 才能把这两个 IO 口当成普通 IO 口使用 5 实验三实验三 串口实验串口实验 一 实验简介一 实验简介 编写代码实现串口发送和接收 将通过串口发送来的数据回送回去 二 实验目的二 实验目的 掌握 STM32 基本串口编程 进一步学习中断处理 三 实验内容三 实验内容 编写主程序 初始化串口 1 设置波特率为 9600 无校验 数据位 8 位 停止位 1 位 编写中断服务程序代码实现将发送过来的数据回送 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 示波器 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 串口调试助手 五 实验步骤五 实验步骤 1 编写串口初始化代码 2 编写中断服务程序代码 3 编译代码 使用 JLINK 或 ISP 下载到实验板 4 记录实验过程 撰写实验报告 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 6 源代码 把代码下载到 MiniSTM32 开发板 可以看到板子上的 LED0 开始闪烁 说明程序已经 在跑了 接着我们打开串口调试助手 看到如下信息 证明串口数据发送没问题 接着 我们在发送区输入上面的文字 输入完后按回车键 7 然后单击发送 可以得到如下结果 七 实验总结七 实验总结 通过本次实验 我进一步了解了串口的使用 学会了通过串口发送和接收数据 将通过 串口发送来的数据回送回去 该实验的硬件配置不同于前两个实验 串口 1 与 USB 串 口默认是分开的 并没有在 PCB 上连接在一起 需要通过跳线帽来连接一下 这里我们 把 P4 的 RXD 和 TXD 用跳线帽与 P3 的 PA9 和 PA10 连接起来 8 实验四实验四 外部中断实验外部中断实验 一 实验简介一 实验简介 STM32 的 IO 口在本章第一节有详细介绍 而外部中断在第二章也有详细的阐述 这里 我们将介绍如何将这两者结合起来 实现外部中断输入 二 实验目的二 实验目的 进一步掌握串口编程 进一步学习外部中断编程 提高编程能力 三 实验内容三 实验内容 初始化 IO 口的输入 开启复用时钟 设置 IO 与中断的映射关系 从而开启与 IO 口相对 应的线上中断事件 设置触发条件 配置中断分组 NVIC 并使能中断 编写中断服 务函数 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 示波器 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 串口调试助手 五 实验步骤五 实验步骤 1 编写中断服务程序代码 2 使用 ISP 下载到实验板 3 测试运行结果 4 记录实验过程 撰写实验报告 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 9 源代码 打开串口助手 七 实验总结七 实验总结 首先需要将 IO 设置为中断输入口 1 初始化 IO 口为输入 2 开启 IO 口复用时钟 设置 IO 口与中断线的映射关系 3 开启与该 IO 口相对的线上中断 事件 设置触发条件 4 配置中断分组 NVIC 并使能中断 5 编写中断服务函数 10 这一节 使用的是中断来检测按键 通过 WK UP 按键实现按一次 LED0 和 LED 1 同 时翻转 按 KEY0 翻转 LED0 按 KEY1 翻转 LED1 试验中外部中断函数不能进入的原因分析 1 GPIO 或者 AFIO 的时钟没有开启 2 GPIO 和配置的中断线路不匹配 3 中断触发方式和实际不相符合 4 中断处理函数用库函数时 写错 经常可能出现数字和字母之间没有下划线 5 外部中断是沿触发 有可能不能检测到沿 比如 中断线是低电平 浮空输入 触发是下降沿触发 可能会出现一直是低电平 高电平的时候是一样的情况 电平持续为 高电平 6 没有用软件中断来触发外部中断 调用函数 EXTI GenerateSWInterrupt 因为软 件中断先于边沿中断处理 11 实验五实验五 独立看门狗实验独立看门狗实验 一 一 实验简介实验简介 独立看门狗 IWDG 由专用的低速时钟 LSI 驱动 即使主时钟发生故障它也仍然有效 窗 口看门狗由从 APB1 时钟分频后得到的时钟驱动 通过可配置的时间窗口来检测应用程 序非正常的过迟或过早的操作 二 实验目的二 实验目的 通过编程 编写一个独立看门狗驱动程序 三 实验内容三 实验内容 启动 STM32 的独立看门狗 从而使能看门狗 在程序里面必须间隔一定时间喂狗 否 则将导致程序复位 利用这一点 我们本章将通过一个 LED 灯来指示程序是否重启 来验证 STM32 的独立看门狗 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 串口调试助手 五 实验步骤五 实验步骤 1 参考教材独立看门狗部分 编写独立看门狗驱动程序 建立和配置工程 2 编写代码 3 使用 ISP 下载到实验板 4 记录实验过程 撰写实验报告 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 12 源代码 在配置看门狗后 看到 LED0 不停的闪烁 如果 WK UP 按键按下 就喂狗 只要 WK UP 不停的按 看门狗就一直不会产生复位 保持 LED0 的常亮 一旦超过看门狗 定溢出时间 Tout 还没按 那么将会导致程序重启 这将导致 LED0 熄灭一次 七 实验总结七 实验总结 通过本次实验 我掌握了启动独立看门狗的步骤 1 向 IWDG KR 写入 0X5555 2 向 IWDG KR 写入 0XAAAA 3 向 IWDG KR 写入 0XCCCC 通过上面 3 个步骤 启动 STM32 的看门狗 从而使能看门狗 在程序里面就必须间隔 一定时间喂狗 否则将导致程序复位 利用这一点 本章通过一个 LED 灯来指示程序是 否重启 来验证 STM32 的独立看门狗 在配置看门狗后 LED0 将常亮 如果 WK UP 按键按下 就喂狗 只要 WK UP 不停的按 看门狗就一直不会产生复位 保 持 LED 0 的常亮 一旦超过看门狗溢出时间 Tout 还没按 那么将会导致程序重启 这将导致 LED 0 熄灭一次 13 实验七实验七 定时器中断实验定时器中断实验 一 一 实验简介实验简介 STM32 的定时器是一个通过可编程预分频器 PSC 驱动的 16 位自动装载计数器 CNT 构成 STM32 的通用定时器可以被用于 测量输入信号的脉冲长度 输入捕获 或者产生输出波形 输出比较和 PWM 等 使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分 频器 脉冲长度和波形周期可以在几微秒到几毫秒间调整 STM32 的每个通用定时器都 是完全独立的 没有互相共享的任何资源 二 实验目的二 实验目的 熟练掌握定时器中断 学会对定时器中断的编程操作 三 实验内容三 实验内容 使用定时器产生中断 然后在中断服务函数里面翻转 LED1 上的电平 来指示定时器中 断的产生 修改中断时间 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 串口调试助手 五 实验步骤五 实验步骤 1 参考教材定时器中断部分 编写定时器中断的驱动程序 2 编写主程序 3 编译代码 使用 JLINK 或 ISP 下载到实验板 4 记录实验过程 撰写实验报告 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 14 源代码 七 实验总结七 实验总结 通过本次实验 认识到时间中断来控制 LED 灯的闪烁 同时也可以将时间中断应用到控 制其他的程序块 以 TIME3 为例产生中断的步骤为 1 TIM3 时钟使能 2 设置 TIM3 ARR 和 TIM3 PSC 的值 3 设置 TIM3 DIER 允许更新中断 4 允许 TIM3 工作 5 TIM3 中断分组设置 6 编写中断服务函数 在中断产生后 通过状态寄存器的值来判断此次产生的中断属于什么类型 然后执行相 关的操作 我们这里使用的是更新 溢出 中断 所以在状态寄存器 SR 的最低位 在 处理完中断之后应该向 TIM3 SR 的最低位写 0 来清除该中断标志 15 实验十三实验十三 ADCADC 实验实验 一 实验简介一 实验简介 通过 DAC 将 STM32 系统的数字量转换为模拟量 使用 ADC 将模拟量转换为数字量 二 实验目的二 实验目的 掌握 DAC 和 ADC 编程 三 实验内容三 实验内容 编写代码实现简单的 DAC 单次发送 编写代码实现 ADC 采集 DAC 发送的数据 并发送到串口 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 串口调试助手 五 实验步骤五 实验步骤 1 编写主程序 2 编译代码 使用 JLINK 或 ISP 下载到实验板 使用串口调试助手观察数据 3 记录实验过程 撰写实验报告 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 源代码 16 七 实验总结七 实验总结 本节将利用 STM32 的 ADC1 通道 0 来采样外部电压值 并在串口调试助手中显示出 来 步骤如下 1 开启 PA 口时钟 设置 PA0 为模拟输入 2 使能 ADC1 时钟 并设置分频因子 3 设置 ADC1 的工作模式 4 设置 ADC1 规则序列的相关信息 5 开启 AD 转换器 并校准 6 读取 ADC 值 在上面的校准完成之后 ADC 就算准备好了 接下来我们要做的就是设置规则序列 0 里面的通道 然后启动 ADC 转换 在转换结束后 读取 ADC1 DR 里面的值 通过以上几个步骤的设置 可以正常的使用 STM32 的 ADC1 来执行 AD 转换操作 通过本次实验的学习 我们了解了STM32 ADC的使用 但这仅仅是STM32强大的ADC 功能的一小点应用 STM32 的ADC 在很多地方都可以用到 其ADC 的DMA 功能是很 不错的 17 实验十五实验十五 DMADMA 实验实验 一 一 实验简介实验简介 直接存储器存取 DMA 用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数 据传输 无须 CPU 干预 数据可以通过 DMA 快速地移动 这就节省了 CPU 的资源来做 其他操作 二 实验目的二 实验目的 熟练掌握 DMA 编程 学会对 EPC02 的读写操作 学习双缓冲兵乓操作 理解互斥资源 提高编程能力 三 实验内容三 实验内容 利用外部按键KEY0 来控制DMA 的传送 每按一次KEY0 DMA 就传送一次数据 到USART1 然后在串口调试助手观察进度等信息 LED0 还是用来做为程序运行的指示 灯 这里我们使用到的硬件资源如下 1 按键KEY0 2 指示灯LED0 3 使用串口调试助手观察数据 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 网络调试助手 五 实验步骤五 实验步骤 1 编写主程序 2 编译代码 使用 JLINK 或 ISP 下载到实验板 使用串口调试助手观察数据 3 记录实验过程 撰写实验报告 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 18 源代码 19 伴随 LED0 的不停闪烁 提示程序在运行 我们打开串口调试助手 然后按 KEY0 可 以看到串口显示如下内容 七 实验总结七 实验总结 本节利用 STM32 的 DMA 来实现串口数据传送 DMA 通道的配置需要 1 设置外设地址 2 设置存储器地址 20 3 设置传输数据量 4 设置通道 4 的配置信息 5 使能 DMA1 通道 4 启动传输 通过以上 5 步设置 我们就可以启动一次 USART1 的 DMA 传输了 DMA 控制器对 DMA 请求判别优先级及屏蔽 向总线裁决逻辑提出总线请求 当 CPU 执行完当前总线周期即可释放总线控制权 此时 总线裁决逻辑输出总线应答 表示 DMA 已经响应 通过 DMA 控制器通知 I O 接口开始 DMA 传输 DMA 控制器获得总线控制权后 CPU 即刻挂起或只执行内部操作 由 DMA 控制器输出 读写命令 直接控制 RAM 与 I O 接口进行 DMA 传输 在 DMA 控制器的控制下 在存储器和外部设备之间直接进行数据传送 在传送过中不 需要中央处理器的参与 开始时需提供要传送的数据的起始位置和数据长度 当完成规定的成批数据传送后 DMA 控制器即释放总线控制权 并向 I O 接口发出结束 信号 当 I O 接口收到结束信号后 一方面停 止 I O 设备的工作 另一方面向 CPU 提出 中断请求 使 CPU 从不介入的状态解脱 并执行一段检查本次 DMA 传输操作正确性的 代码 最后 带着本次操作结果及状态继续执行原来的程序 由此可见 DMA 传输方式无需 CPU 直接控制传输 也没有中断处理方式那样保留现场 和恢复现场的过程 通过硬件为 RAM 与 I O 设备开辟一条直接传送数据的通路 使 CPU 的效率大为提高 21 实验十六实验十六 I2CI2C 实验实验 一 实验简介一 实验简介 编程实现对使用 I2C 接口的 EPC02 芯片进行写和读操作 二 实验目的二 实验目的 熟练掌握 I2C 编程 学会对 EPC02 的读写操作 三 实验内容三 实验内容 编写 I2C 驱动程序 使用驱动程序初始化 EPC02 判断设备正确性 写 256 个 0 x5A 到 EPC02 读出并发送给串口 通过串口调试助手判别是否读到的都是 0 x5A 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 串口调试助手 五 实验步骤五 实验步骤 1 参考教材 I2C 部分 编写 I2C 驱动程序 2 编写主程序 3 编译代码 使用 JLINK 或 ISP 下载到实验板 4 记录实验过程 撰写实验报告 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 22 伴随 LED0 的不停闪烁 提示程序在运行 我们先按下KEY0 可以看到如下所示的内 容 证明数据已经被写入到24C02了 接着我们按 KEY2 可以看我们刚刚写入的数据被显示出来了 如下图所示 23 源代码 七 实验总结七 实验总结 IIC 是由数据线 SDA 和时钟 SCL 构成的串行总线 可发送和接收数据 在 CPU 与被 控 IC 之间 IC 与 IC 之间进行双向传送 高速 IIC 总线一般可达 400kbps 以上 IIC 总线在传送数据过程中共有三种类型信号 它们分别是 开始信号 结束信号和应答 信号 这些信号中 起始信号是必需的 结束信号和应答信号 都可以不要 程序在开机的时候会检测 24C02 是否存在 如果不存在则会在 TFTLCD 模块上显示错 误信息 同时 LED0 慢闪 大家可以通过跳线帽把 PC11 和 PC12 短接就可以看到报错 了 通过本次实验 我掌握了如何使用 IIC 写入与读出数据 学习了编写 I2C 驱动程序 使用 驱动程序初始化 EPC02 判断设备正确性 以及如何在助手上显示 24 实验十七实验十七 SPISPI 实验实验 一 实验简介一 实验简介 编程实现对 SPI 接口的 W25Q64 进行读写操作 二 实验目的二 实验目的 熟练掌握 SPI 编程 学会对的 W25Q64 读写操作 三 实验内容三 实验内容 1 编写 SPI 驱动程序 2 初始化 SPI 接口 3 读取 SPIFLASH 的 ID 如果正确继续 否则报错 4 向 SPIFALSH 地址 0 x12AB00 开始写一串字符 再读出比较判断是否与写入的一致 5 向 SPIFALSH 地址 0 x12AB00 开始写连续 256 个字节的 0 x5A 然后读出并发送给串 口 通过串口调试助手判别是否读到的都是 0 x5A 四 实验设备四 实验设备 硬件部分 PC 计算机 宿主机 亮点 STM32 实验板 JLINK 软件部分 PC 机 WINDOWS 系统 MDK KEIL 软件 ISP 软件 串口调试助手 五 实验步骤五 实验步骤 1 参考 SPI 及 SPI FLASH 部分 编写 SPI 及 SPI FLASH 驱动程序 可参考书上代码 2 编写主程序 3 编译代码 使用 JLINK 或 ISP 下载到实验板 4 记录实验过程 撰写实验报告 六 实验结果及测试六 实验结果及测试 25 源代码 伴随 LED0 的不停闪烁 提示程序在运行 我们先按下KEY0 可以看到如图13 17 4 2 所示的内容 证明数据已经被写入到W25X16了 26 接着我们按KEY2 可以看我们刚刚写入的数据被显示出来了 如下图所示 七 实验总结七 实验总结 SPI 接口主要应用在 EEPROM FLASH 实时时钟 AD 转换器 还有数字信号处理 器和数字信号解码器之间 SPI 是一种高速的 全双工 同步的通信总线 并且在芯片 的管脚上只占用四根线 节约了芯片的管脚 同时为 PCB 的布局上节省空间 提供方 便 正是出于这种简单易用的特性 现在越来越多的芯片集成了这种通信协议 STM32 也有 SPI 接口 SPI 的设置步骤 1 配置相关引脚的复用功能 使能 SPI 时钟 2 设置 SPI 工作模式 3 使能 SPI 程序在开机的时候会检测 W25X16 是否存在 如果不存在则会在TFTLCD 模块上显示 错误信息 同时LED0 慢闪 大家可以通过跳线帽把PA5 和PA6 短接就可以看到报错了 通过本实验 我掌握了编写 SPI 程序写入和读取 FLASH 的方法 掌握了对学会对的 W25Q64 读写操作 对 STM32 开发板有了进一步的了解 27 实验二十一实验二十一 红外遥控实验红外遥控实验 一 一 实验简介实验简介 编程实现通过在 ALIENTEK MiniSTM32 开发板上实现红外遥控器的控制 二 实验目的二 实验目的 掌握编程实现红外遥控控制开发板的方法 三 实验内容