微控制器通信课程设计报告示例

微控制器通信课程设计报告示例四、实现过程4.1硬件搭建1.电路焊接：按原理图在面包板/PCB上连接各模块，重点检查：UART：CH340的TXD接单片机RX（PA10），RXD接TX（PA9），GND共地；I2C：SHT30的SCL/SDA与单片机PB6/PB7之间的4.7kΩ上拉电阻是否焊接；SPI：W25Q64的SCK/MOSI/MISO与单片机PA5/PA7/PA6的连接，片选（PA4）是否为低电平选通。2.电源测试：万用表测量单片机VCC（3.3V）、GND是否正常，CH340的5V输入是否稳定。4.2软件调试1.分模块调试：UART调试：烧录程序后，打开串口助手（波特率9600），发送“Test”，观察单片机是否回发“Test”（通过`HAL_UART_Transmit`回发），验证收发功能。I2C调试：读取SHT30的设备ID（通过`I2C_ReadReg(0x44<<1,0x32,...)`），若返回`0x32`（SHT30的ID寄存器值），则I2C通信正常。SPI调试：读取W25Q64的状态寄存器（发送`0x05`指令），若返回`0x00`（未写保护），则SPI通信正常。2.问题解决：I2C通信失败：排查上拉电阻（原设计误用10kΩ，改为4.7kΩ后通信恢复）；SPI数据错误：Flash的极性/相位与单片机配置不匹配（原CPHA=1，改为CPHA=0后数据正确）；UART丢包：增大接收缓冲区（从32字节改为64字节），优化中断处理逻辑。五、测试结果5.1测试方法1.UART测试：串口助手发送“Hello”，单片机回发“World”，连续发送100次，统计丢包率；2.I2C测试：将SHT30置于恒温恒湿箱（温度25℃，湿度50%RH），读取数据并与标准仪表对比；3.SPI测试：向Flash写入数据`0x120x340x560x78`，再读取，比较数据一致性。5.2测试数据测试项预期结果实际结果结论------------------------------------------------------------UART通信收发无丢包100次收发均正确功能正常I2C温度25±0.5℃25.2℃误差合格I2C湿度50±3%RH49.8%RH误差合格SPI读写写入与读取数据一致0x120x340x560x78功能正常5.3结果分析各通信接口功能稳定，UART收发无丢包，I2C传感器数据精度满足设计要求，SPIFlash读写可靠。系统可实现“数据采集-传输-存储”的完整流程，验证了设计的可行性。六、总结与展望6.1总结本次课程设计通过“硬件+软件”协同开发，深入理解了微控制器通信接口的工作原理与工程实现：硬件层面：掌握了通信电路的设计逻辑（如I2C上拉电阻、UART电平转换），提升了电路调试能力；软件层面：熟练运用HAL库封装通信驱动，理解了时序匹配（如SPI的CPOL/CPHA）对通信可靠性的影响；工程思维：通过分模块调试、问题定位（如I2C上拉电阻选型错误），培养了系统优化能力。不足：通信速率较低（UART9600bps、I2C100kHz），抗干扰设计（如电源滤波、信号去耦）可进一步加强。6.2展望未来可从以下方向扩展：1.多设备通信：实现I2C多从机（如同时连接SHT30与EEPROM）、UART多机通信（地址识别）；2.无线扩展：结合蓝牙模块（如HC-05），实现数据的无线传输，构建物联网节点；3.性能优化：采用DMA方式提升UART/I2C/SPI的通信效率，适配高速场景（如SPIFlash的4线模式）。附录：硬件原理图（AltiumDesig