嵌入式stm32生产实习指导书.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流嵌入式stm32生产实习指导书.精品文档.自动化系生产实习STM32开发平台实验指导书电气工程学院自动化系2014年8月11日目录第一部分 STM32电路板整体介绍1第一节 电路板资源2第二部分 软件介绍及开发流程5第一节 Keil软件介绍5第二节 程序下载7第三部分 实验内容介绍8第一节 LED灯亮灭实验8第二节 按键实验8第三节 数码管实验10第四节 外部中断实验14第五节 定时器实验14第六节 串口实验11综合实验一 光敏电阻AD实验13综合实验二 存储器实验15综合实验三 温度测量实验15综合实验四 时钟实验16附录：STM32核心板

2、电路图第一部分 STM32电路板整体介绍第一节 电路板资源STM32平台采用核心板+外围板方式。核心板主要包括STM32F103VET6最小系统、按键、LED灯、TF卡、串口和JTAG电路。可以完成STM32内部资源的大部分开发应用。外围板包括数码管电路、存储器电路、红外、光敏电阻、温度传感器、ULN2003电路、步进电机、蜂鸣器、DS1302时钟电路和CAN总线等电路设计，基本包括了STM32的所有资源、同时又对IIC、单总线、SPI总线、CAN总线等协议进行了硬件设计。可以说，如何将核心板和外围板调试完成，就掌握了大部分的STM32内容。如图1所示为核心板电路图。图1 核心板电路资源介绍核

3、心板的资源有：1. 主CPU,为STM32F103VET62. MiniUSB插座，具有通信功能，可进行USB通信实验3. 电源模块，可以为系统提供3.3V电源4. 单片机最小系统，包括晶振，复位电路，去耦电容等5. 4个LED灯6. 4个按键电路7. TF卡电路8. 一个DB9头的串口外围板主要为了进行功能的扩展，尽可能的发挥STM32的资源。如图2所示:图2 STM32外围板资源图外围板的资源有：1. 2个四路数码管2. 1个ULN2003电路、1个步进电机3. 1个蜂鸣器4. 1个24C02芯片5. 1个红外检测芯片HX18386. 1个光敏电阻7. 1个DS18B20温度检测芯片8.

4、1个DS1302时钟芯片9. 1个CAN通信芯片TJA1050第二部分 软件介绍及开发流程第一节 Keil软件介绍进入PC的桌面，点击图标：KeiluVision4，进入如下MDK主界面，这时候编辑区内什么都没有。如图3所示：图2-1 Keil uVision4软件界面点击Porject,然后选择Open Project，如图2-2所示图2-2 打开工程过程图选择工程文件，如图2-3所示：图2-3 打开工程过程图这样就可以编辑程序了。如图2-4所示：图2-4 打开工程过程图第二节 程序下载在下载程序之前，首先需要安装CH341驱动，在安装驱动过程中不要将串口线插在电脑上。驱动安装成功后，插上U

5、SB转串口线连接PC机和STM32核心板，打开这个图标，效果如图2-5所示：图2-5 ISP程序下载点击联机下载时的程序文件，然后选择要下载的hex（目标文件）程序，如图2-6所示：图2-6 ISP程序下载这时候，要将BOOT0跳线帽摘下，BOOT1跳线帽插上，按下复位就可以下载程序了，下载完成后，要将BOOT0跳线帽插上就可以了。第三部分 实验内容介绍第一节 LED灯亮灭实验开发步骤：1） 为控制LED灯，知道要使用GPIO（通用输入输出口）外设；2） 简单了解GPIO外设的功能；3） 在编写工程时，首先包含要用到的头文件；4） 进行GPIO外设的配置（包括：1.定义结构体；2.打开外设时钟

6、；3.给结构体成员赋值；4.初始化外设；5.如果外设需要使能，就使能外设;6.如果需要配置中断，就配置NVIC）；每个外设在使用之前都需要先开启外设时钟，不同的外设可能挂在不同的时钟总线上，所以需要对STM32的时钟树简单了解。5） 在主函数中首先要调用外设配置函数，然后在主函数中编写用户程序。参考STM32固件库和参考手册进行学习。GPIO实验主要是测试STM32的输入输出口的一个实验，就是对IO进行高低电平输出和对外界环境导致的高低电平输入。可进行的实验就是对LED亮灭的控制和对按键状态的读取。图3-1为LED灯的电路图。图3-1 LED灯电路图由图中可以知道PB6、PB7、PB8、PB9

7、连接了四个LED灯。控制灯的亮灭就是对4个IO的电平的控制，当输出高电平的时候LED灭，输出低电平的时候LED形成通路，就亮了。下面简要介绍一下程序。1) 声明 GPIO 的结构这条语句是定义了一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体变量，结构体变量名就是GPIO_InitStruct. 2) 初始化GPIO时钟3) 给结构体变量赋值并初始化GPIO。由上可以看出，主要是三个成员变量，GPIO_Pin,GPIO_Speed,GPIO_Mode这三个变量分别控制着GPIO的引脚、速度和模式。这样GPIO的初始化就完成了，接着就可以调用GPIO_SetBits()和GPIO_ResetBi

8、ts这两个函数来控制LED的亮灭了。第二节 按键实验同样对按键的处理就是将按键的GPIO口设置为输入状态，进而读取IO口的电平即可，按键电路图如图3-2所示：图3-2 按键电路图按键的处理主要是初始化的情况不同，如图3-3所示：图3-3 按键初始化程序接下来就可以用GPIO_ReadInputData()函数来读取端口的状态了，当然了也可以单个读取，需要同学们自行研究和调试。第三节 数码管实验数码管，其实也是对IO口的控制，只不过需要了解它的发光原理，以及逻辑控制，如图3-4所示，是4路数码管的电路图，我们采用的是共阴连接的方式。图3-4 4路数码管电路图同样是对IO的控制，只不过我们采用了7

9、4HC573驱动芯片，因为单片机输出的电流不足以点亮数码管，所以用了数据芯片进行了驱动，74HC573是一个数据缓冲器，详细资料百度一下便可。数码管电路图如图3-5所示：图3-5 数码管电路图数码管采用动态扫描的方式，可以显示不同的数字和简单的字母。它的初始化和实验一类似，采用推挽输出的方式。唯一需要注意的是，它要先进行编码。有关编码的方式，课上会讲到。接下来就可以，进行动态扫描处理了，如图3-6所示：图3-6 数码管动态扫描第四节 外部中断实验 中断在一个微处理器中地位很重要，我们STM32的所有的输入输出引脚都可以独立的配置为外部中断，我们这儿采用的是STM32F103VET6，它有80个

10、输入输出引脚，这样就可以包括80个外部中断。这儿采用的是检测按键的状态，硬件电路参考第一节按键的电路图。这里主要涉及到一个NVIC的概念，其他的和GPIO配置差不多，NVIC是中断嵌套向量控制器的意思，它是芯片的CPU和外部资源中断配置的一个部分，它的程序主要如图3-11所示：void KEY_EXTI_Config()GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 定义结构体配置GPIOEXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; 定义结构体配置外部中断EXTIRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_G

11、PIOE|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); 打开GPIOE时钟和复用时钟NVIC_Config(); 调用中断配置函数GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; 结构体成员赋值GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure); 初始化GPIOGPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource0); 配置EXTI的中断线EXTI_InitStructure.E

12、XTI_Line = EXTI_Line0; 结构体成员赋值EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); 初始化static void NVIC_Config(void) 中断配置函数NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 定义结构体NVIC_Prior

13、ityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); 设定优先级组（确定抢占优先级和响应优先级个数）课堂上会详细讲解NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; 结构体成员赋值NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; 抢占优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; 响应优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init

14、(&NVIC_InitStructure); 初始化图3-11 EXTI和NVIC的配置NVIC中的这儿主要听老师在课堂的讲解。中断服务函数在stm32f10x_it.c中编写，中断服务函数的函数名定义在startup_stm32f10x_hd.s中查找。在中断服务函数中可能需要用到extern声明：extern可以置于变量或者函数前，以标示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。第五节 定时器实验定时器，也是一种中断，它通过不断的计时达到某个时刻做什么事情的目的，它可以产生捕获和PWM常见的两种方式。其中捕获又是测量脉冲的重要方式、PWM则主要用于

15、电机调速等方面。定时器配置：1秒定时TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct; 定义结构体RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); 打开时钟TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period=2000; 自动重装载寄存器周期的值(计数值) 累计 TIM_Period个数后产生一个中断TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler= 36000;时钟预分频数 72MHz/36000=2000Hz 计数2000刚好等于1秒TIM_TimeBaseStruct.TIM

16、_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 采样分频TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 向上计数模式TIM2_NVIC_Config(); 定时器中断优先级配置TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStruct)；初始化 TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE); 开启计数溢出中断TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); 使能TIM2TIM2中断优先级配置：void TIM2_NVIC_Config(void) NVIC_InitTy

17、peDef NVIC_InitStruct; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);同学们在完成指定

18、任务之后可以自主学习用定时器产生占空比可调的PWM波，控制电机转速或者产生呼吸灯效果。第六节 串口实验串口主要是指采用DB9头和电脑的串口进行通信，采用的协议是RS232，这是一种很常见的通信方式，是一些上位机和下位机通信的协议。但是工业现场更多的选择的协议是RS485，它是在RS232的基础上演变而来的。所以学习串口通信很有必要性。图3-7是串口通信的电路图。图3-7 串口电路图由图可知，主要是PA9和PA10进行的通信。也就是说，STM32的串口资源的端口映射的是PA9和PA10当然也可以查询datasheet，映射别的IO口。对串口的通信主要是对串口的初始化，如图3-8所示：图3-8 串

19、口的初始化串口同样需要配置NVIV，只需更改NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;其它配置与定时器NVIC配置相同。可以看到协议采用的是115200-8-n-1（波特率115200、通信数据字长8位、无奇偶校验、1位停止位）的形式，在上位机也要采用同样的配置就可以进行通信了。电脑端使用的是串口调试助手。图3-9 串口调试助手综合实验一 AD实验AD是模拟世界进入数字世界的一个通道，它是一个转换器，众所周知，世界是模拟的，也是连续的。所以对外界的测量主要是对AD的配置。我们采用的是光敏电阻，通过外界光线的不同导致电阻值变化进而电压变化，这样测

20、量电压值的大小，便可以知道光线的强弱。光敏电阻电路电路图如图3-10所示：图3-10 光敏电路图同样主要是对STM32内部AD资源的初始化配置，void ADC1_GPIO_Config(void) 配置模数转换IO口/PA0 ADC1 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 定义结构体RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1 ,ENABLE); 打开时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; 定义端口GPIO_InitStruc

21、ture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; 模拟输入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 初始化void ADC1_Config(void ) 模数转换模式配置ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 定义结构体ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; 独立ADC模式ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; 禁止扫描模式，扫描模式用于多通道采集ADC_InitStructure.ADC_Contin

22、uousConvMode = ENABLE;开启连续转换模式ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; 不使用外部触发转换ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; 采集数据右对齐ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; 要转换的通道数目1ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); 初始化ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0

23、,1,ADC_SampleTime_55Cycles5); 配置ADC1的通道0为55.5个采样周期ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); 使能ADC综合实验主要由学生自己完成，课堂上只对新知识做详细介绍，其它用户程序要求同学们自己设计，在讲解新知识时同学们一定要认真听讲。综合实验二存储器实验本节为综合性实验，会在课堂进行提示讲解，需要同学们自己调试和编程，它的电路图如图3-12所示：图3-12 IIC实验在存储器实验中用到I2C协议，参考24C02数据手册。在练习存储器应用时，会给同学们发布24C02的例程源文件和头文件以供参考，课堂上会简单介绍源文件中的各个函数，同学们在编写用户应用时

24、可以直接调用这些函数，所以同学们课堂上一定要认真听讲。综合实验三 温度测量实验本节为综合性实验，会在课堂进行提示讲解，需要同学们自己调试和编程。它的电路图如图3-13所示：图3-13 温度测量电路在练习温度传感器18b20应用时，会给同学们发布18b20的例程源文件和头文件以供参考，同学们在编写用户应用时可以直接调用这些函数。综合实验四 DS1302时钟实验本节为综合性实验，会在课堂进行提示讲解，需要同学们自己调试和编程。它的电路图如图3-14所示：图3-14 DS1302电路图在练习DS1302应用时，同样会给同学们发布DS1302的例程源文件和头文件以供参考，同学们自己认真解读，然后调用函数编写用户程序。附录：电路图会统一发放。在这儿打印不太清晰。