【2019年整理】嵌入式stm32生產(chǎn)實習(xí)指導(dǎo)書

1、自動化系生產(chǎn)實習(xí)STM32開發(fā)平臺實驗指導(dǎo)書2014 年 8 月 11 日第一部分STM32電路板整體介紹1第一節(jié)電路板資源2第二部分軟件介紹及開發(fā)流程5第一節(jié)Keil 軟件介紹 5第二節(jié)程序下載 7第三部分實驗內(nèi)容介紹8第一節(jié)LED燈亮滅實驗 8第二節(jié)按鍵實驗8第三節(jié)數(shù)碼管實驗 10第四節(jié)外部中斷實驗 14第五節(jié) 定時器實驗1 4第六節(jié)串口實驗 11綜合實驗一光敏電阻AD 實驗 13綜合實驗二存儲器實驗 15綜合實驗三溫度測量實驗 15綜合實驗四時鐘實驗 16附錄：STM32核心板電路圖第一部分STM32電路板整體介紹第一節(jié)電路板資源STM32平臺采用核心板+外圍板方式。核心板主要包括STM

2、32F103VET6最小系統(tǒng)、按鍵、LED燈、TF卡、串口和JTAG電路?？梢酝瓿蒘TM32內(nèi)部資源的大部分開發(fā)應(yīng)用。外圍板包括數(shù)碼管電路、存儲器電路、紅外、光敏電阻、溫度傳感器、ULN2003電路、步進電機、蜂鳴器、DS1302時鐘電路和CAN總線等電路設(shè)計，基本包括了STM32的所有資源、同時又對IIC、單總線、SPI總線、CAN就掌握總線等協(xié)議進行了硬件設(shè)計。可以說， 如何將核心板和外圍板調(diào)試完成，核心板的資源有：STM321. 主 CPU,為 STM32F103VET62. MiniUSB插座，具有通信功能，可進行USB通信實驗3. 電源模塊，可以為系統(tǒng)提供3.3V電源4. 單片機最小

3、系統(tǒng)，包括晶振，復(fù)位電路，去耦電容等5. 4 個 LED燈6. 4 個按鍵電路7. TF卡電路8. 一個DB9頭的串口外圍板主要為了進行功能的擴展，盡可能的發(fā)揮STM32的資源。如圖2 所示 :2 STM32外圍板資源圖外圍板的資源有：1. 2 個四路數(shù)碼管2. 1 個 ULN2003電路、1 個步進電機3. 1 個蜂鳴器4. 1 個 24C02芯片5. 1 個紅外檢測芯片HX18386. 1 個光敏電阻7. 1 個 DS18B20溫度檢測芯片8. 1 個 DS1302時鐘芯片9. 1 個 CAN 通信芯片TJA1050第二部分軟件介紹及開發(fā)流程第一節(jié)Keil 軟件介紹進入PC的桌面，點擊圖標(biāo)

4、：KeiluVision4， 進入如下MDK主界面， 這時候編輯區(qū)內(nèi)什么都沒有。如圖3 所示：點擊Porject,然后選擇Open Project，如圖2-2 所示2-2 打開工程過程圖選擇工程文件，如圖2-3 所示：2-3 打開工程過程圖2-4 打開工程過程圖第二節(jié)程序下載在下載程序之前，首先需要安裝CH341驅(qū)動，在安裝驅(qū)動過程中不要將串口驅(qū)動安裝成功后，插上USB轉(zhuǎn)串口線連接PC機和STM32核心板，打開這個圖標(biāo)，2-5 所示：2-5 ISP程序下載點擊聯(lián)機下載時的程序文件，然后選擇要下載的hex（目標(biāo)文件）程序，如2-6 所示：圖 2-6 ISP程序下載這時候，要將BOOT0跳線帽摘下

5、，BOOT1跳線帽插上，按下復(fù)位就可以下載程序了，下載完成后，要將BOOT0跳線帽插上就可以了。第三部分實驗內(nèi)容介紹第一節(jié)LED燈亮滅實驗開發(fā)步驟：1) 為控制LED燈，知道要使用GPIO(通用輸入輸出口)外設(shè)；2) 簡單了解GPIO外設(shè)的功能；3) 在編寫工程時，首先包含要用到的頭文件；4) 進行GPIO 外設(shè)的配置(包括：1.定義結(jié)構(gòu)體；2.打開外設(shè)時鐘；3.給結(jié)構(gòu)體成員賦值；4.初始化外設(shè)；5.如果外設(shè)需要使能，就使能外設(shè);6.如果需要配置中斷，就配置NVIC) ； 每個外設(shè)在使用之前都需要先開啟外設(shè)時鐘 ，不同的外設(shè)可能掛在不同的時鐘總線上，所以需要對STM32的時鐘樹簡單了解。5)

6、在主函數(shù)中首先要調(diào)用外設(shè)配置函數(shù)，然后在主函數(shù)中編寫用戶程序。參考 STM32固件庫和參考手冊進行學(xué)習(xí)。GPIO實驗主要是測試STM32的輸入輸出口的一個實驗，就是對IO進行高低電平輸出和對外界環(huán)境導(dǎo)致的高低電平輸入。可進行的實驗就是對LED亮滅的控制和對按鍵狀態(tài)的讀取。圖3-1 為 LED燈的電路圖。圖 3-1 LED燈電路圖由圖中可以知道PB6、 PB7、 PB8、 PB9連接了四個LED燈?？刂茻舻牧翜缇褪菍?4 個 IO的電平的控制，當(dāng)輸出高電平的時候LED滅，輸出低電平的時候LED形成通路，就亮了。下面簡要介紹一下程序。1) 聲明 GPIO 的結(jié)構(gòu)這條語句是定義了一個GPIO_Ini

7、tTypeDef類型的結(jié)構(gòu)體變量，結(jié)構(gòu)體變量名就是GPIO_InitStruct.2) 初始化GPIO時鐘3) 給結(jié)構(gòu)體變量賦值并初始化GPIO。由上可以看出，主要是三個成員變量，GPIO_Pin,GPIO_Speed,GPIO_Mode這三個變量分別控制著GPIO的引腳、速度和模式。這 樣 GPIO 的 初 始 化 就 完 成 了 ， 接 著 就 可 以 調(diào) 用GPIO_SetBits()和GPIO_ResetBits這兩個函數(shù)來控制LED的亮滅了。第二節(jié) 按鍵實驗GPIO口設(shè)置為輸入狀態(tài)，進而讀取IO口的3-2 所示：3-2 按鍵電路圖3-3 所示：圖 3-3 按鍵初始化程序接下來就可以用

8、GPIO_ReadInputData（函數(shù)來讀取端口的狀態(tài)了，當(dāng)然了也 ）第三節(jié) 數(shù)碼管實驗數(shù)碼管，其實也是對IO 口的控制，只不過需要了解它的發(fā)光原理，以及邏如圖 3-4 所示， 是 4 路數(shù)碼管的電路圖，我們采用的是共陰連接的方式。圖 3-4 4 路數(shù)碼管電路圖IO的控制，只不過我們采用了74HC573驅(qū)動芯片，因為單片機輸所以用了數(shù)據(jù)芯片進行了驅(qū)動，74HC573是一個數(shù)數(shù)碼管電路圖如圖3-5 所示：圖 3-5 數(shù)碼管電路圖數(shù)碼管采用動態(tài)掃描的方式，可以顯示不同的數(shù)字和簡單的字母。它的初始有關(guān)編碼的方式，課上會講到。接下來就可以，進行動態(tài)掃描處理了，如圖3-6 所示：圖 3-6 數(shù)碼管動

9、態(tài)掃描第四節(jié)外部中斷實驗中斷在一個微處理器中地位很重要，我們STM32的所有的輸入輸出引腳都可以獨立的配置為外部中斷，我們這兒采用的是STM32F103VET，它有680 個輸入輸出引腳，這樣就可以包括80 個外部中斷。這兒采用的是檢測按鍵的狀態(tài)，硬件電路參考第一節(jié)按鍵的電路圖。這里主要涉及到一個NVIC的概念，其他的和GPIO配置差不多，NVIC是中斷嵌套向量控制器的意思，它是芯片的CPU和外部資源中斷配置的一個部分，它的程序主要如圖3-11 所示：void KEY_EXTI_Config()GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 定義結(jié)構(gòu)體配置GPIOEX

10、TI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; 定義結(jié)構(gòu)體配置外部中斷EXTIRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); 打開GPIOE時鐘和復(fù)用時鐘NVIC_Config(); 調(diào)用中斷配置函數(shù)GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; 結(jié)構(gòu)體成員賦值GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure); 初始化

11、GPIOGPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource配置 0); EXTI的EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; 結(jié)構(gòu)體成員賦值EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;EXTI_Init(&EXTI_InitStructure

12、); 初始化 static void NVIC_Config(void) 中斷配置函數(shù)NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 定義結(jié)構(gòu)體NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); 設(shè)定優(yōu)先級組(確定搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級個數(shù))課堂上會詳細(xì)講解NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel E= XTI0_IRQ;n 結(jié)構(gòu)體成員賦值NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;搶占優(yōu)先級NVIC_InitStructure

13、.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; 響應(yīng)優(yōu)先級NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 初始化 圖 3-11 EXTI和 NVIC的配置NVIC中的這兒主要聽老師在課堂的講解。中斷服務(wù)函數(shù)在stm32f10x_it.c 中編寫，中斷服務(wù)函數(shù)的函數(shù)名定義在startup_stm32f10x_hd.s 中查找。在中斷服務(wù)函數(shù)中可能需要用到extern 聲明：extern 可以置于變量或者函數(shù)前，以標(biāo)示變量或者函數(shù)的定義在別的文件中， 提示編譯器遇

14、到此變量和函數(shù)時在其他模塊中尋找其定義。第五節(jié)定時器實驗定時器， 也是一種中斷，它通過不斷的計時達(dá)到某個時刻做什么事情的目的，它可以產(chǎn)生捕獲和PWM 常見的兩種方式。其中捕獲又是測量脈沖的重要方式、PWM 則主要用于電機調(diào)速等方面。定時器配置：1 秒定時TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct; 定義結(jié)構(gòu)體RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABL打開時鐘E);TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period=2000;自動重裝載寄存器周期的值(計數(shù)值)累計 TIM_Period個數(shù)后

15、產(chǎn)生一個中斷TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler= 36000;時鐘預(yù)分頻數(shù)72MHz/36000=2000Hz 計數(shù) 2000剛好等于1 秒TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 采樣分頻TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 向上計數(shù)模式TIM2_NVIC_Config(); 定時器中斷優(yōu)先級配置TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStruct；初始化)TIM_ITConfig(TIM2,T

16、IM_IT_Update,ENABLE);開啟計數(shù)溢出中斷TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); 使能 TIM2TIM2中斷優(yōu)先級配置：void TIM2_NVIC_Config(void)NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel =T IM2_IRQn;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQ

17、ChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);同學(xué)們在完成指定任務(wù)之后可以自主學(xué)習(xí)用定時器產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM 波，控制電機轉(zhuǎn)速或者產(chǎn)生呼吸燈效果。第六節(jié) 串口實驗DB9頭和電腦的串口進行通信，采用的協(xié)議是RS232， 這是一種很常見的通信方式，是一些上位機和下位機通信的協(xié)議。但是工業(yè)現(xiàn)場更多的選擇的協(xié)議是RS485，它是在RS232的基礎(chǔ)上演變而來的。所以學(xué)習(xí)串口通信很有必要性。圖3-7 是串口通信的電路圖。3-7 串口電路圖由圖可知，主要

18、是PA9和 PA10進行的通信。也就是說，STM32的串口資源PA9和 PA10當(dāng)然也可以查詢datasheet，映射別的IO口。對串3-8 所示：圖 3-8 串口的初始化串口同樣需要配置NVIV，只需更改NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;其它配置與定時器NVIC配置相同?？梢钥吹絽f(xié)議采用的是115200-8-n-1（波特率115200、通信數(shù)據(jù)字長8位、無奇偶校驗、1 位停止位）的形式，在上位機也要采用同樣的配置就可以進行通信了。電腦端使用的是串口調(diào)試助手。圖 3-9 串口調(diào)試助手綜合實驗一AD 實驗AD 是模擬世界進入數(shù)字世界的一個

19、通道，它是一個轉(zhuǎn)換器，眾所周知，世界是模擬的，也是連續(xù)的。所以對外界的測量主要是對AD 的配置。我們采用的是光敏電阻，通過外界光線的不同導(dǎo)致電阻值變化進而電壓變化，這樣測量電壓值的大小，便可以知道光線的強弱。光敏電阻電路電路圖如圖3-10 所示：圖 3-10 光敏電路圖同樣主要是對STM32內(nèi)部AD資源的初始化配置，void ADC1_GPIO_Config(void) 配置模數(shù)轉(zhuǎn)換IO口/PA0 <>ADC1GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 定義結(jié)構(gòu)體RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|R

20、CC_APB2Periph_ADC1 ,ENABLE); 打開時鐘GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;定義端口GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; 模擬輸入 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 初始化 void ADC1_Config(void ) 模數(shù)轉(zhuǎn)換模式配置ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 定義結(jié)構(gòu)體ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;獨立ADC模式ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE禁止掃描模式，掃描模式;用于多通道采集ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABL開啟連續(xù)轉(zhuǎn)換模式 E;ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv= ADC_ExternalTrigConv_None;不使用外部觸發(fā)轉(zhuǎn)換ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;采集數(shù)據(jù)右對齊ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChan