STM32单片机原理及应用期末考试试题（含详细答案）

STM32单片机原理及应用期末考试试题（含详细答案）适用专业：电子信息、自动化、机电一体化考试时长：90分钟满分：100分说明：试题贴合日常教学考点，无偏题怪题，适配期末考核、补考、自测使用一、单项选择题（每题2分，共20分）1.STM32F103系列单片机的内核是（）A.Cortex-M0B.Cortex-M3C.Cortex-M4D.ARM72.STM32系统复位后，程序默认从哪个地址开始执行（）A.0x00000000B.0x08000000C.0x20000000D.0x400000003.以下不属于STM32时钟源的是（）A.HSI高速内部时钟B.HSE高速外部时钟C.PLL锁相环时钟D.RTC实时时钟4.GPIO端口设置为上拉输入模式时，引脚默认电平为（）A.高电平B.低电平C.高阻态D.不确定5.STM32通用定时器TIM2-TIM5的计数模式不支持（）A.向上计数B.向下计数C.中心对齐计数D.随机计数6.USART串口通信中，常用的波特率9600、115200，其含义是（）A.每秒传输字节数B.每秒传输比特数C.每帧数据位数D.校验位速率7.STM32中断优先级分组中，分组2的含义是（）A.2位抢占优先级，2位子优先级B.3位抢占优先级，1位子优先级C.1位抢占优先级，3位子优先级D.4位抢占优先级，0位子优先级8.ADC模数转换中，STM32F1的ADC分辨率为（）A.8位B.10位C.12位D.16位9.以下哪种模式可以实现GPIO引脚翻转输出电平（）A.推挽输出B.开漏输出C.输入模式D.模拟模式10.延时函数中，系统滴答定时器SysTick的核心作用是（）A.精准定时、延时B.串口数据收发C.ADC采样计时D.PWM波形生成二、填空题（每空1分，共15分）1.STM32F103单片机的存储器主要分为________、________和片上外设寄存器区。2.GPIO的四种基本输入模式：浮空输入、________、________、模拟输入。3.STM32时钟系统中，PLL的作用是对原始时钟进行________和________，得到高频系统时钟。4.中断优先级分为________优先级和________优先级，其中________优先级高的中断可以打断低优先级中断。5.USART通信的基本帧结构包含：起始位、________、________、停止位。6.PWM波形的三个核心参数：周期、________、________。7.STM32ADC转换的两种模式：单次转换模式和________模式。三、简答题（每题5分，共25分）1.简述STM32中推挽输出和开漏输出的区别及适用场景。2.简述STM32时钟配置的基本流程。3.什么是中断？简述STM32中断响应的基本过程。4.简述USART串口通信的工作原理，同步通信和异步通信的区别。5.简述SysTick定时器的工作原理及常用应用场景。四、编程应用题（每题10分，共20分）1.基于标准库函数，编写STM32F103GPIO初始化代码，实现PA0推挽输出，初始输出低电平。2.编写简单的SysTick延时函数，实现毫秒级延时，完成LED灯1秒闪烁一次的功能（PA0控制LED）。五、综合应用题（20分）利用STM32通用定时器TIM3，实现通道1输出PWM波形，要求：频率1KHz，占空比50%，写出配置思路、核心参数计算及完整初始化代码（标准库）。参考答案及详细解析一、单项选择题答案1.B解析：STM32F103全系搭载Cortex-M3内核，M0为入门级内核，M4主打浮点运算。2.B解析：STM32程序存储在Flash，起始地址为0x08000000，复位后从此处读取程序。3.D解析：HSI、HSE、PLL均为系统主时钟源，RTC是实时时钟，仅用于计时，不驱动系统内核。4.A解析：上拉输入模式下，内部上拉电阻导通，引脚默认锁定高电平，可检测低电平触发信号。5.D解析：通用定时器仅支持向上、向下、中心对齐三种计数模式，无随机计数模式。6.B解析：波特率定义为每秒传输的二进制比特数，不是字节数，1字节=8比特。7.A解析：优先级分组2：2位抢占优先级、2位子优先级，是工程中最常用的分组方式。8.C解析：STM32F1系列ADC为12位分辨率，最大采样值4095，精度满足常规模拟量采集需求。9.A解析：推挽输出可输出高低电平，支持电平翻转；开漏只能输出低电平，高电平需外部上拉。10.A解析：SysTick是24位递减定时器，专门用于系统精准延时、定时，不负责外设通信和采样。二、填空题答案1.Flash（程序存储器）、SRAM（随机存储器）2.上拉输入、下拉输入3.倍频、分频4.抢占、子、抢占5.数据位、校验位6.占空比、相位7.连续转换三、简答题详细答案1.推挽输出和开漏输出的区别及适用场景区别：①推挽输出内部包含上拉和下拉MOS管，可主动输出高、低电平，驱动能力强；②开漏输出仅包含下拉MOS管，只能主动输出低电平，高电平需要依靠外部上拉电阻实现，无法主动输出高电平。适用场景：推挽输出用于普通LED点亮、蜂鸣器驱动、普通IO控制；开漏输出用于I2C、单总线等需要线与功能的通信电路，可实现多设备共用总线。2.STM32时钟配置基本流程第一步：开启外部时钟HSE，等待HSE稳定就绪；第二步：配置PLL时钟源为HSE，设置倍频系数；第三步：开启PLL，等待PLL锁定就绪；第四步：配置系统时钟分频（AHB、APB1、APB2分频）；第五步：切换系统时钟为PLL时钟；第六步：开启外设对应时钟，完成整体时钟配置。3.中断的定义及中断响应过程中断：单片机正常运行主程序时，外部或内部外设触发紧急信号，暂停主程序，跳转至中断服务函数执行对应操作，执行完毕后返回主程序继续运行的机制。响应过程：中断触发->判断中断优先级->保护现场（保存寄存器数据）->跳转中断服务函数执行->清除中断标志位->恢复现场->返回主程序。4.USART通信原理及同步、异步通信区别工作原理：USART是通用异步收发传输器，通过串口引脚的高低电平变化，按照约定的波特率、数据位、校验位、停止位，实现设备间串行数据收发。区别：异步通信无需同步时钟线，仅两根数据线（TX/RX），靠波特率匹配数据，接线简单、通用性强；同步通信需要额外时钟信号线，时钟同步传输，数据传输速率高、稳定性好，接线复杂。5.SysTick定时器原理及应用场景工作原理：SysTick是内核自带的24位递减定时器，绑定系统时钟，定时器从预设值开始递减，计数到0时触发中断或置位标志位，可精准计时。应用场景：实现毫秒/微秒精准延时、操作系统心跳时钟（FreeRTOS/UCOS）、定时任务触发、程序精准计时。四、编程应用题答案（标准库）1.PA0推挽输出初始化代码c

voidPA0_GPIO_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;

//开启GPIOA时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

//配置PA0参数

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//初始低电平

}2.SysTick延时+LED闪烁代码c

//毫秒级延时函数

voidSysTick_DelayMs(uint32_tms)

{

SysTick_Config(72000);//72M系统时钟，1ms计数一次

while(ms--)

{

while(!((SysTick->CTRL)&(1<<16)));

}

SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

}

//LED闪烁主函数

voidLED_Flash(void)

{

PA0_GPIO_Init();

while(1)

{

GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//点亮LED

SysTick_DelayMs(1000);//延时1秒

GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//熄灭LED

SysTick_DelayMs(1000);//延时1秒

}

}五、综合应用题答案1.核心参数计算系统时钟72MHz，TIM3挂载在APB1总线，APB1分频2，定时器时钟=72MHz；目标PWM频率1KHz，周期1ms；定时器计数频率=72MHz，预分频71，计数频率=1MHz（1us计数一次）；自动重装载值ARR=999，计数0-999刚好1ms，满足1KHz频率；占空比50%，比较值CCR=500。2.配置思路开启TIM3、GPIOA时钟->配置PA6为复用推挽输出->配置TIM3预分频、自动重装载值->配置PWM模式1->设置比较值->使能定时器和通道输出。3.完整初始化代码c

voidTIM3_PWM_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;

TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStruct;

TIM_OCInitTypeDefTIM_OCInitStruct;

//开启时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

//PA6复用推挽输出

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

//定时器时基配置

TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period=999;//自动重装载值

TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler=71;//预分频

TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStruct);

//PWM通道配置

TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;

TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState