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文档简介

1、 实验报告 课程名称:嵌入式系统学 院:信息工程专 业:电子信息工程班 级:学生姓名:学 号:指导教师:开课时间:学年第一学期实验名称:IO接口(跑马灯)实验时间:11.16实验成绩:一、实验目的1.掌握 STM32F4 基本IO口的使用。2.使用STM32F4 IO口的推挽输出功能,利用GPIO_Set函数来设置完成对 IO 口的配置。3.控制STM32F4的IO口输出,实现控制ALIENTEK 探索者STM32F4开发板上的两个LED实现一个类似跑马灯的效果。二、实验原理本次实验的关键在于如何控制STM32F4的IO口输出。IO主要由:MODER、OTYPER、OSPEEDR、PUPDR、

2、ODR、IDR、AFRH和AFRL等8个寄存器的控制,并且本次实验主要用到IO口的推挽输出功能,利用GPIO_Set函数来设置,即可完成对IO口的配置。所以可以通过了开发板上的两个LED灯来实现一个类似跑马灯的效果。三、实验资源实验器材:探索者STM32F4开发板硬件资源:1. DS0(连接在PF9) 2. DS1(连接在PF10)四、实验内容及步骤1.硬件设计2.软件设计(1)新建TEST工程,在该工程文件夹下面新建一个 HARDWARE文件夹,用来存储以后与硬件相关的代码。然后在 HARDWARE 文件夹下新建一个LED文件夹,用来存放与LED相关的代码。(2)打开USER文件夹下的tes

3、t.uvproj工程,新建一个文件,然后保存在 LED 文件夹下面,保存为 led.c,在led.c中输入相应的代码。(3)采用 GPIO_Set 函数实现IO配置。LED_Init 调用 GPIO_Set 函数完成对 PF9 和 PF10 ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板教程 119 STM32F4 开发指南(寄存器版) 的模式配置,控制 LED0 和 LED1 输出 1(LED 灭),使两个 LED 的初始化。(4)新建一个led.h文件,保存在 LED 文件夹下,在led.h中输入相应的代码。3.下载验证使用 flymcu 下载(也可以通过JLINK等仿真器下载),如

4、图 1.2所示:图1.2运行结果如图1.3所示:图1.3五、实验源程序相关代码如下所示:(1) led.c文件#include "led.h"void LED_Init(void) RCC->AHB1ENR|=1<<5;/GPIO_Set(GPIOF,PIN9|PIN10,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP, GPIO_SPEED_100M,GPIO_PUPD_PU); /PF9,PF10 设置 LED0=1;/LED0 关闭 LED1=1;/LED1 关闭 (2)led.h文件#ifndef _LED_H#define _LED_H

5、#include "sys.h" /LED 端口定义#define LED0 PFout(9) / DS0#define LED1 PFout(10) / DS1void LED_Init(void); /初始化 #endif(3)main函数#include "sys.h" #include "delay.h"#include "led.h"int main(void) Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);/设置时钟,168Mhzdelay_init(168); /初始化延时函数 LED_In

6、it(); /初始化 LED 时钟 while(1) LED0=0; /DS0 亮LED1=1; /DS1 灭delay_ms(500); LED0=1; /DS0 灭 LED1=0; /DS1 亮 delay_ms(500); 六、实验总结本次实验过程中,由于第一次实验,对实验器件,还有实验过程都不大了解,使得做实验过程中遇到很大的问题。也花费了不少时间,不过在慢慢的摸索中,以及老师的指导和同学的帮助下,最终也了解了探索者STM32F4开发板的外部结构,以及各个引脚的作用,还有各个串口和并口的具体使用,还观察了跑马灯的运行状态,以及它的运行程序。七、预习思考题八、注意事项(1)新建文件夹时,

7、区分不同的文件夹之间的关系。(2)编写代码时,注意格式和符号,在英文环境下输入。实验名称:触摸屏实验时间:11.23实验成绩:一、 实验目的1. 掌握触摸屏的工作原理。2. 通过外接带触摸屏的LCD模块,来实现触摸屏控制。3. 通过对电阻触摸和电容触摸的学习,实现触摸屏驱动,最终实现一个手写板的功能。二、实验原理电阻式触摸屏原理:当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,控制器检测到这个接通点并计算出X、Y轴的位置。特点:精度高、价格便宜、抗干扰能力强、稳定性好; 易被划伤、透光性差、不支持多点触摸。电容式触摸屏原理:利用人体的电流感应进行工作。当手指触摸金属层时,由于人体电场,用户

8、和触摸屏表面形成一个耦合电容。对于高频电流来说电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏的4个角的电极流出,并且流经4个电极的电流与手指到4角的距离成正比。控制器通过对电流比例的计算,得到触摸点的位置。特点:手感好、无需校正、透光性好、支持多点触摸; 成本高、精度不高、抗干扰力差。三、实验资源实验器材:探索者STM32F4开发板硬件资源:1、DS0(连接在PF9) 2、串口1(波特率:115200,PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面) 3、ALIENTEK 2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块(通过FSMC驱动,FSMC_NE4接LC

9、D 片选/A6 接RS) 4、按键KEY0(PE4)四、实验内容及步骤1.硬件设计图2.1触摸屏与 STM32F4 连接原理图2.软件设计(1)打开上一章的工程,由于本次实验不要用到USMART和CAN相关代码,所以,先去掉USMART相关代码和can.c(此时HARDWARE组剩下:led.c、ILI93xx.c和key.c)。不过,本次实验要用到24C02,所以要添加myiic.c和24cxx.c到HARDWARE组下。(2)然后,在HARDWARE文件夹下新建一个TOUCH文件夹。然后新建一个touch.c、touch.h、ctiic.c等十个文件,并保存在TOUCH文件夹下,并将这个文

10、件夹加入头文件包含路径。其中,touch.c和touch.h是电阻触摸屏部分的代码,顺带兼电容触摸屏的管理控制,其他则是电容触摸屏部分的代码。3.下载验证使用 flymcu 下载(也可以通过JLINK等仿真器下载),如图 2.2所示:图2.2运行结果如图2.3所示:图2.3五、实验源程序(1)main函数 int main(void) Stm32_Clock_Init(336,8,2,7); /设置时钟,168Mhz delay_init(168); /延时初始化 uart_init(84,115200); /初始化串口波特率为115200 LED_Init(); /初始化 LED LCD_I

11、nit(); /LCD 初始化 KEY_Init(); /按键初始化 tp_dev.init(); /触摸屏初始化 POINT_COLOR=RED; /设置字体为红色LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4"); LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"TOUCH TEST"); LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOMALIENTEK"); LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"201

12、4/5/7"); if(tp_dev.touchtype!=0XFF)LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"PressKEY0toAdjust"); delay_ms(1500);Load_Drow_Dialog(); if(tp_dev.touchtype&0X80)ctp_test(); /电容屏测试 else rtp_test(); /电阻屏测试(2)/电阻触摸屏测试函数 void rtp_test(void) u8 key; u8 i=0; while(1) key=KEY_Scan(0); tp_dev.scan(0)

13、; if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN) /触摸屏被按下 if(tp_dev.x0<lcddev.width&&tp_dev.y0<lcddev.height)if(tp_dev.x0>(lcddev.width-24)&&tp_dev.y0<16) Load_Drow_Dialog();else TP_Draw_Big_Point(tp_dev.x0,tp_dev.y0,RED); /画图 else delay_ms(10); /没有按键按下的时候if(key=KEY0_PRES) /KEY0 按下,则执行校准

14、程序 LCD_Clear(WHITE); /清屏 TP_Adjust(); /屏幕校准 TP_Save_Adjdata(); Load_Drow_Dialog(); i+; if(i%20=0)LED0=!LED0; (3) /电容触摸屏测试函数void ctp_test(void) u8 t=0; u8 i=0; u16 lastpos52; /最后一次的数据 while(1) tp_dev.scan(0); for(t=0;t<5;t+)if(tp_dev.sta)&(1<<t)if(tp_dev.xt<lcddev.width&&tp_de

15、v.yt<lcddev.height)if(lastpost0=0XFFFF)lastpost0 = tp_dev.xt; lastpost1 = tp_dev.yt;lcd_draw_bline(lastpost0,lastpost1,tp_dev.xt,tp_dev.yt,2,POINT_COLOR_TBLt); /画线lastpost0=tp_dev.xt; lastpost1=tp_dev.yt;if(tp_dev.xt>(lcddev.width-24)&&tp_dev.yt<20)Load_Drow_Dialog(); /清除else lastpo

16、st0=0XFFFF; delay_ms(5);i+; if(i%20=0)LED0=!LED0; 六、实验总结基本达到实验的要求,了解触摸屏基本概念与原理,以及通过编程实现对触摸屏的控制,以及知道如何验证实验结果是否属于预期目标,并了解实验原理,为今后嵌入式的学习打下一定的学习基础。七、预习思考题八、注意事项(1)新建文件夹时,区分不同的文件夹之间的关系。(2)编写代码时,注意格式和符号,在英文环境下输入。实验名称:串口通信实验时间:11.30实验成绩:一、实验目的1.了解STM32F4串口。 2.掌握如何使用STM32F4的串口来发送和接收数据。3.学会如何初始化串口。4.掌握串口编程与调

17、试方法。二、实验原理串行通信需要将传输的数据分解成二进制位,然后采用一条信号线将多个二进制数据位按一定的时间和顺序,逐位由信息发送端传到信息的接收端。根据数据的传输方向和发送接收是否能同时进行,数据传输的工作方式分为单工方式,半双工方式和全双工方式。单工通信是指信息只能单方向传输的工作方式,发送端和接收端的方向是固定的。半双工通信方式可以实现双向的通信,不能在两个方向上同时进行工作,但可以轮流交替地进行通信,即通信信道的任意端,既可以是发送端也可以是接收端。全双工通信方式是指在通信的任意时刻,允许数据同时在两个方向上传输,即通信双方可以同时发送和接收数据。三、实验资源实验器材:探索者STM32

18、F4开发板硬件资源:a. DS0(连接在PF9) b. 串口1(波特率:115200,PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)四、实验内容及步骤1.硬件设计所需硬件资源:1) 指示灯 DS0 2) 串口 1图 3.1 硬件连接图示意图2.软件设计(1)打开上一章的TSET工程,因为本章我们用不到按键和蜂鸣器等功能,所以把key.c和beep.c从HARDWARE工程组里面删除,从减少工程代码量,仅留下必须的.c文件,节省空间,加快编译速度。(2)然后在SYSTEM组下双击usart.c,就可以看到文件里的代码。3.下载验证使用 flymcu 下载(也可以通过JLINK等仿真器

19、下载),如图 3.2所示:图3.2运行结果如图3.3所示:图3.3五、实验源程序(1)uart_init 函数/初始化 IO 串口1 /pclk2:PCLK2 时钟频率(Mhz) /bound:波特率 void uart_init(u32 pclk2,u32 bound) float temp; u16 mantissa; u16 fraction; temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);/得到 USARTDIVOVER8=0 mantissa=temp; /得到整数部分 fraction=(temp-mantissa)*16; /得到小数部分OVER8

20、=0 mantissa<<=4; mantissa+=fraction; RCC->AHB1ENR|=1<<0; /使能 PORTA 口时钟RCC->APB2ENR|=1<<4; /使能串口1时钟 GPIO_Set(GPIOA,PIN9|PIN10,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_50M, GPIO_PUPD_PU); /PA9,PA10,复用功能,上拉输出GPIO_AF_Set(GPIOA,9,7); /PA9,AF7 GPIO_AF_Set(GPIOA,10,7); /PA10,AF7/波特率设置U

21、SART1->BRR=mantissa; / 波特率设置USART1->CR1&=(1<<15); /OVER8=0USART1->CR1|=1<<3; /串口发送使能#if EN_USART1_RX /如果使能了接收/使能接收中断USART1->CR1|=1<<2; /串口接收使能USART1->CR1|=1<<5; /接收缓冲区非空中断使能MY_NVIC_Init(3,3,USART1_IRQn,2);/组2,最低优先级#endifUSART1->CR1|=1<<13; /串口使能(2)

22、test.c函数#include "sys.h"#include "delay.h" #include "usart.h" #include "led.h"int main(void) u8 t; u8 len; u16 times=0; Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);/设置时钟,168Mhz delay_init(168); /延时初始化 uart_init(84,115200); /串口初始化为 115200 LED_Init(); /初始化与 LED 连接的硬件接口 while(1)

23、 if(USART_RX_STA&0x8000)len=USART_RX_STA&0x3fff;/得到此次接收到的数据长度printf("rn 您发送的消息为:rn");for(t=0;t<len;t+)USART1->DR=USART_RX_BUFt; while(USART1->SR&0X40)=0);/等待发送结束 printf("rnrn");/插入换行 USART_RX_STA=0; else times+; if(times%5000=0) printf("rnALIENTEK 探索者 ST

24、M32F407 开发板 串口实验rn");printf("正点原子ALIENTEKrnrnrn"); if(times%200=0)printf("请输入数据,以回车键结束rn"); if(times%30=0)LED0=!LED0;/闪烁 LED,提示系统正在运行. delay_ms(10); 六、实验总结在程序设计方面,对串口通信的过程有了更深刻的理解和领会。通过本次实验,使我对ARM嵌入式开发有了一定的掌握和理解,巩固了我在课程中所学的基本理论知识和实验技能,使我对嵌入式系统课程有了更深入的了解,熟悉了串口的使用,了解了内部功能模块及内核

25、架构。七、预习思考题八、注意事项(1)新建文件夹时,区分不同的文件夹之间的关系。(2)编写代码时,注意格式和符号,在英文环境下输入。实验名称:RTC实时时钟实验时间:12.7实验成绩:一、实验目的1.学会使用TFTLCD模块来显示日期和时间,实现一个简单的实时时钟,并可以设置闹钟2.了解和掌握STM32F4的RTC的工作原理二、实验原理STM32F4的RTC时钟的使用:1)时钟和分频;2)日历时间(RTC_TR)和日期(RTC_DR)寄存器;3)可编程闹钟;4)周期性自动唤醒RTC正常工作的一般配置步骤如下:1)使能电源时钟,并使能RTC及RTC后备寄存器写访问;2)开启外部低能振荡器,选择R

26、TC时钟,并使能;3)取消RTC写保护;4)进入RTC初始化模式;5)设置RTC的分频,以及配置RTC参数通过以上的5个步骤,我们就完成了对RTC的配置,RTC即可正常工作,而且这些操作不是每次上电都必须执行的,可以视情况而定。三、实验资源实验器材:探索者STM32F4开发板四、实验内容及步骤硬件资源:1、DS0(连接在PF9),DS1(连接在PF10)2、串口1(波特率:115200,PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上)3、ALIENTEK 2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块(通过FSMC驱动,FSMC_NE4接LCD片选/A6接RS) 1.硬件设计RTC属于S

27、TM32F4内部资源,期配置也是通过软件设置好就可以了。不过RTC不能断电,否则数据就丢失了,我们如果想让时间在断电后还可以继续走,那么必须确保开发板的电池有电。2. 软件设计打开上一章的工程,首先在HARDWARE文件夹下新建一个RTC的文件夹。然后打开USER文件夹下的工程,新建一个rtc.c的文件和rtc.h的头文件,保存在RTC文件夹下,并将RTC文件夹加入头文件包含路径。rtc.c中的代码中的RTC_Init函数用来初始化RTC时钟,在这里设置时间和日期,分别是通过RTC_Set_Time和RTC_Set_Data函数来实现的,其中RTC_Set_Time用于设置时间,RTC_Set

28、_Data用于设置日期。Test.c中通过RTC_Sst_WakeUp(4,0);设置RTC周期型自动唤醒周期为1秒钟,类似于STM32F1的秒钟中断。然后,在main函数不断的读取RTC的时间和日期(每100ms一次),并显示在LED上面。将RTC的一些相关函数加入了usmart,这样通过串口就可以直接设置RTC时间、日期、闹钟A、周期性唤醒和备份寄存器读写等操作。3.下载验证使用 flymcu 下载(也可以通过JLINK等仿真器下载),如图 4.2所示:运行结果如图4.3所示:图4.2 图4.3五、实验源程序1.RTC_Init/RTC 初始化 /返回值:0,初始化成功;/ 1,LSE 开

29、启失败; / 2,进入初始化模式失败;u8 RTC_Init(void) u16 retry=0X1FFF; RCC->APB1ENR|=1<<28; /使能电源接口时钟PWR->CR|=1<<8; /后备区域访问使能(RTC+SRAM)if(RTC_Read_BKR(0)!=0X5050) /是否第一次配置?RCC->BDCR|=1<<0; /LSE开启while(retry&&(RCC->BDCR&0X02)=0) /等待LSE准备好 retry-; delay_ms(5); if(retry=0)retu

30、rn 1; /LSE 开启失败. RCC->BDCR|=1<<8; /选择 LSE,作为 RTC 的时钟 RCC->BDCR|=1<<15; /使能 RTC 时钟/关闭 RTC 寄存器写保护RTC->WPR=0xCA; RTC->WPR=0x53; if(RTC_Init_Mode()return 2; /进入RTC初始化模式 RTC->PRER=0XFF; /RTC同步分频系数(07FFF),必须先设置同步分频, /再设置异步分频,Frtc=Fclks/(Sprec+1)*(Asprec+1) RTC->PRER|=0X7F<

31、<16; /RTC异步分频系数(10X7F) RTC-CR&=(1<<16); /RTC设置为,24小时格式 RTC-ISR&=(1<<7); /退出 RTC初始化模式 RTC-WPR=0xFF; /使能 RTC寄存器写保护 RTC_Set_Time(23,59,56,0); /设置时间 RTC_Set_Date(14,5,5,1); /设置日期 /RTC_Set_AlarmA(7,0,0,10); /设置闹钟时间 RTC_Write_BKR(0,0X5050); /标记已经初始化过了 /RTC_Set_WakeUp(4,0); /配置 WAKE

32、UP 中断,1 秒钟中断一次 return 0; 2.int main(void) u8hour,min,sec,ampm; u8 year,month,date,week; u8 tbuf40; u8 t=0; Stm32_Clock_Init(336,8,2,7); /设置时钟,168Mhz delay_init(168); /延时初始化 uart_init(84,115200); /初始化串口波特率为 115200 usmart_dev.init(84); /初始化 USMART LED_Init(); /初始化 LED LCD_Init(); /初始化 LCD RTC_Init();

33、/初始化 RTC RTC_Set_WakeUp(4,0); /配置 WAKE UP 中断,1 秒钟中断一次 POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4"); LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"RTC TEST"); LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOMALIENTEK"); LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/5");

34、while(1) t+;if(t%10)=0) /每 100ms 更新一次显示数据 RTC_Get_Time(&hour,&min,&sec,&ampm); sprintf(char*)tbuf,"Time:%02d:%02d:%02d",hour,min,sec); LCD_ShowString(30,140,210,16,16,tbuf);RTC_Get_Date(&year,&month,&date,&week);sprintf(char*)tbuf,"Date:20%02d-%02d-%02d

35、",year,month,date);LCD_ShowString(30,160,210,16,16,tbuf); sprintf(char*)tbuf,"Week:%d",week); LCD_ShowString(30,180,210,16,16,tbuf); if(t%20)=0)LED0=!LED0; /每200ms,翻转一次 LED0 delay_ms(10); 六、实验总结通过这次实验,我学会了USMART调试组件的功能,串口调用相关函数,了解了STM32F4的内部实时时钟的硬件控制原理及设计方法,以及使用LCD模块来显示日期和时间,实现一个简单的实时

36、时钟。实验中,下载编程时遇到了一些问题,在老师的帮助下解决了,同时还巩固了知识,实验出真知,实验也是另一种学习的途径。七、预习思考题八、注意事项(1)新建文件夹时,区分不同的文件夹之间的关系。(2)编写代码时,注意格式和符号,在英文环境下输入。实验名称:COSII实验-任务调度实验时间:12.14实验成绩:一、实验目的1.了解UCOSII(实施多任务操作系统的内核)的使用与工作原理2.运用嵌入式相关知识实现该试验所要达到的效果,让led0和led1交替闪烁二、实验原理该实验中要用到的UCOSII是一个可以基于ROM运行的、可裁剪的、抢占式、实时多任务内核,具有高度可移植性的实时操作系统。UCO

37、SII的基本功能是多任务进行调度管理,让这些工作可以并发工作,并发不是同时占用,只是各任务轮流占用CPU。UCOSII的每个任务都是一个死循环。每个任务都处在以下5种状态之一的状态下,这5种状态是:睡眠状态、就绪状态、运行状态、等待状态和中断服务状态。这5种状态可相互转换。在STM32F4上面运行UCOSII的步骤:1) 移植UCOSII2) 编写任务函数并设置其堆栈大小和优先级等参数3) 初始化UCOSII,并在UCOSII中创建任务4) 启动UCOSII 三、实验资源硬件资料:1)指示灯DS0、DS1四、实验内容及步骤1. 硬件设计本章我们在UCOSII里面创建3个任务:开始任务、LED0

38、任务和LED1任务,开始任务用于创建其他(LED0和LED1)任务,之后挂起:LED0任务用于控制DS0的亮灭,DS0每秒亮80ms;LED1任务用于控制DS1的亮灭,DS1亮300ms,灭300ms,依次循环。2. 软件设计本次实验在实验1的基础上进行修改,在该工程源码下面加入UCOSII文件夹,存放UCOSII三个文件夹下的源码,并将这三个文件夹加入头文件包含路径,最后得到工程如下图5.1所示:图5.1本章中,我们对os_cfg.h里面定义OS_TICKS_PER_SEC的值为200,也就是设置UCOSII的时钟节拍为5ms,同时设置OS_MAX_TASKS为10,也就是最多10个任务(包

39、括空闲任务和统计任务在内)。另外,我们还需要在sys.h里面设置SYSTEM_SUPPORT_UCOS为1,以支持UCOSII,通过这个设置,我们不仅可以实现利用delay_init来初始化SYSTICK,产生UCOSII的系统时钟节拍,还可以让delay_us和delay_ms函数在UCOSII下能够正常使用,这就使得我们之前的代码,可以十分方便的移植到UCOSII下。在test.c中创建了3个任务:start_task、led0_task和led1_task。在start_task任务中,我们在创建led0_task和led1_task的时候,不希望中断打扰,故使用了临界区,注意这里使用的

40、延时函数是delay_ms,而不是直接使用的OSTimeDly。另外,一个任务里面一般是必须有延时函数的,以释放CPU使用权,否则可能导致低优先级的任务因高优先级的任务不释放CPU使用权而一直无法得到CPU使用权,从而无法运行。3.下载验证使用 flymcu 下载(也可以通过JLINK等仿真器下载),如图 5.2所示:图5.2运行结果如图5.3所示:图5.3五、实验源程序1)test.cint main(void) Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);/设置时钟,168Mhzdelay_init(168);/初始化延时函数LED_Init();/初始化LED时钟 OSIni

41、t(); /初始化UCOSIIOSTaskCreate(start_task,(void*)0,(OS_STK*)&START_TASK_STKSTART_STK_SIZE-1,START_TASK_PRIO );/创建起始任务OSStart(); /启动UCOSII void start_task(void *pdata) OS_CPU_SR cpu_sr=0;pdata = pdata; OS_ENTER_CRITICAL();/进入临界区(无法被中断打断) OSTaskCreate(led0_task,(void*)0,(OS_STK*)&LED0_TASK_STKLED0_STK_SIZE-1,LED0_TASK_PRIO); OSTaskCreate(led1_task,(void*)0,(OS_STK*)&LED1_TASK_STKLED1_STK_SIZE-1,LED1_TASK_PRIO); OSTaskS

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