實驗指導(dǎo)書 《基于STM32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計》

1、 實驗指導(dǎo)書（實驗）課程名稱：基于stm32的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計實驗 實驗一 電路板焊接與調(diào)試一實驗簡介完成實驗板上部分元件的焊接，焊接完成后進行基本測試。二實驗?zāi)康募霸碚莆誷tm32f103實驗板的基本原理，掌握焊接電路板的基本技能，掌握下載測試程序的基本方法。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計mcu和周邊電路如圖為mcu及其周邊電路。8.低速晶振電路1.喚醒電路7.ad輸入2.復(fù)位電路3.啟動配置4.高速晶振電路5.ad參考電路6.后備電池6.備用電源5.參考電壓圖1 mcu及其周邊電路1. 喚醒電路，高有效，不按時接220k電阻下拉。2. 復(fù)位電路，低有效。帶rc啟

2、動復(fù)位。3. 配置啟動，用跳線選擇boot1和boot0接高電平或低電平。4. 高速晶振電路，采用8m晶振，在stm32內(nèi)部倍頻為72m。5. ad參考電路，采用lc濾波，可跳線選擇直接接vcc或通過tl431穩(wěn)壓電路產(chǎn)生的參考電壓。6. 后備電池?？赏ㄟ^跳線選擇直接接vcc或電池。7. ad輸入，可選擇使用rc濾波，共8路。8. 低速晶振電路，選用32.768khz晶振，為產(chǎn)生準確的串口波特率。 usb轉(zhuǎn)串口電路 usb轉(zhuǎn)串口電路可以方便沒有串口的筆記本電腦用戶通過usb接口下載代碼到flash中，及進行rs232串行通信。圖2 usb轉(zhuǎn)串口接口電路usb轉(zhuǎn)串口芯片是cp2102,該芯片穩(wěn)定

3、性較好。當其正常工作的時候，燈led6亮。該芯片dp/d+引腳連mini usb接口的腳3，dm/d-引腳連mini usb接口的腳2，為一對usb輸入輸出線。txd與rxd引腳接mcu的pa10(usart1_rx)和pa9(usart1_tx)。 i2c接口電路本書選擇的eeprom是at24c02是256字節(jié)的電可擦出prom，通過i2c協(xié)議與stm32進行通信，連接十分簡單。 eeprom雖然容量只有256字節(jié)，但是讀寫比較方便，與mcu連線少，被廣泛的使用在智能儀器、汽車電子、工業(yè)控制、家用電器等 場合。實例中使用at24c02存儲屏幕是否校準過及屏幕各個角的模擬值等。圖3 i2c接

4、口電路a2、a1、a0為做級聯(lián)時使用，這里只有1片24c02,接地即可。wp為寫保護，不保護的時候接地。scl為i2c時鐘，sda為i2c數(shù)據(jù)，因開漏輸出，需外部接上拉電阻上拉。三實驗內(nèi)容學(xué)習(xí)stm32f103實驗板電路的原理圖焊接電路板上部分電阻電容焊接led和蜂鳴器焊接asm1117芯片iic芯片at24c02下載測試代碼到焊接好的stm32實驗板，測試實驗板是否工作正常。實驗原理根據(jù)教材。四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、stm32實驗板、電烙鐵軟件部分：測試軟件（源代碼）、isp下載軟件五實驗步驟1.焊接電路板部分電阻電容2.焊接led和蜂鳴器3.焊接asm1117芯片iic芯

5、片at24c024.焊接晶振5.檢查和清潔實驗板。注意需在測試前檢查電源與地之間是否短路才能進入下一步。6.下載測試代碼到焊接好的電路板，測試焊接是否正確。測試過程通過串口調(diào)試助手輸出測試信息，依次測試串口、led、按鍵、蜂鳴器、iic和spiflsh的工作情況。7.如測試不通過，根據(jù)現(xiàn)象檢查電路，找到問題后進行修正，然后重新測試。實驗二 流水燈和按鍵實驗一實驗簡介從無到有構(gòu)建第一個stm32工程，并實現(xiàn)流水燈效果和按鍵響應(yīng)。二實驗?zāi)康募霸碚莆誷tm32開發(fā)環(huán)境，掌握從無到有的構(gòu)建工程，學(xué)會gpio基本操作。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計輸入輸出端口gpiogpi

6、o是常規(guī)輸入輸出端口,stm32f103ve有pa、pb、pc、pd、pe共5個16位的gpio。stm32的gpio都是可編程的，具有很多復(fù)用功能。從圖1.7.1可見，通過對輸出控及肖特基觸發(fā)器及各個開關(guān)的控制，可以選擇使用gpio功能或復(fù)用功能。當聽過編程，將輸出控制設(shè)置為選擇復(fù)用功能的時候，就從來自片上外設(shè)的復(fù)用功能輸出端采集數(shù)據(jù)，反之采集輸出數(shù)據(jù)寄存器上的數(shù)據(jù)。在gpio方式下也可以配置為很多種模式，這和51單片機是有明顯的區(qū)別，功能性強了很多。這些模式有：輸入浮空、輸入上拉、輸入下拉、模擬輸入、開漏輸入、推挽輸出、推挽復(fù)用、開漏復(fù)用。在默認的模式下為輸入浮空。每個i/o端口可以通過對

7、gpio寄存器寫操作來編程成一種模式，gpio寄存器包括端口配置低寄存器gpiox_crl、端口配置高寄存器gpiox_crh、端口輸入寄存器gpiox_idr、端口輸出寄存器gpiox_odr、端口位設(shè)置清除寄存器gpiox_bsrr、端口為清除寄存器gpiox_brr、端口鎖定寄存器gpiox_lckr。所有x的范圍為(a-e)。80個gpio分為5組，a-e就是分組號。例如，gpiob_crl就是b組gpio的端口配置低寄存器，gpioc_crl就是c組gpio的端口配置低寄存器。構(gòu)建工程如圖所示：圖1： 工程文件固件庫構(gòu)建過程：在d盤建立一個目錄，在其下建立一個子目錄firstpeoj

8、ect作為工作目錄。然后，又在其下建立了一些子目錄。當然，使用的工具就是windows資源管理器。這個目錄可以放在任何一個盤或目錄里，沒有限制?，F(xiàn)在開始拷貝文件。1)拷貝內(nèi)核文件和驅(qū)動支持文件、啟動文件將固件庫librariescmsiscm3coresupport目錄下的兩個文件core_cm3.c和core_cm3.h文件拷貝到剛剛創(chuàng)建的stm32libm3子目錄中。將固件庫librariescmsiscm3devicesupportststm32f10x目錄下的stm32f10x.h、system_stm32f10x.c、system_stm32f10x.h也拷貝到stm32libm3子

9、目錄中。將librariescmsiscm3devicesupportststm32f10xstartuparm下的啟動代碼也拷貝到application子目錄中。啟動文件有好幾個，筆者的stm32硬件芯片是stm32f103vet6,是屬于高密度的芯片，因此應(yīng)該拷貝startup_stm32f10x_hd.s。啟動開發(fā)，啟動文件startup_stm32f10x_hd.s是程序開始的地方。2）接下來拷貝設(shè)備驅(qū)動程序。將librariesstm32f10x_stdperiph_driverinc目錄下的所有文件拷貝到stm32libinc目錄下。將librariesstm32f10x_stdp

10、eriph_driversrc目錄下的所有文件拷貝到stm32libsrc目錄下。3）拷貝外設(shè)中斷函數(shù)文件和固件庫配置文件拷貝固件庫的project stm32f10x_stdperiph_templat目錄下的文件stm32f10x_it.h、stm32f10x_it.c和stm32f10x_conf.h文件到application子目錄中。三實驗內(nèi)容熟悉mdk keil開發(fā)環(huán)境，構(gòu)建基于固件庫的工程，編寫代碼實現(xiàn)流水燈工程，按鍵后能改變流水燈速度。通過isp下載代碼到實驗板，查看運行結(jié)果。使用jlink下載代碼到目標板，查看運行結(jié)果，使用jlink在線調(diào)試。實驗原理根據(jù)教材。四實驗設(shè)備硬件

11、部分：pc計算機（宿主機）、亮點stm32實驗板、jlink。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件、isp軟件。五實驗步驟1. 熟悉mdk keil開發(fā)環(huán)境2. 熟悉串口編程軟件isp3. 查看固件庫結(jié)構(gòu)和文件4. 建立工程目錄，復(fù)制庫文件5. 建立和配置工程6. 編寫代碼7. 編譯代碼8. 使用isp下載到實驗板9. 測試運行結(jié)果10. 使用jlink下載到實驗板11. 單步調(diào)試12. 記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗三 串口發(fā)送和接收實驗一實驗簡介編寫代碼實現(xiàn)串口發(fā)送和接收，將通過串口發(fā)送來的數(shù)據(jù)回送回去。 二實驗?zāi)康恼莆誷tm32基本串口編程，進一步學(xué)習(xí)中斷處理。原理：

12、詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計stm32的同步異步收發(fā)器usart和傳統(tǒng)的51單片機或pc即串行口uart稍有區(qū)別：通用同步異步收發(fā)器(usart)提供了一種靈活的方法與使用異步串行數(shù)據(jù)格式的外部設(shè)備之間進行全雙工數(shù)據(jù)交換。usart利用分數(shù)波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇。 另外，它還允許多處理器通信。 usart也可以使用dma方式直接將接收的數(shù)據(jù)存儲到內(nèi)存或從內(nèi)存中批量發(fā)送數(shù)據(jù)，也支持多種中斷方式。 接口通過三個引腳與其他設(shè)備連接在一起。接收數(shù)據(jù)輸入(rx)和發(fā)送數(shù)據(jù)輸出(tx)及地（gnd）。如果使用更復(fù)雜的功能，如硬件流控制的時候，需要更多的引腳。rx：接收數(shù)

13、據(jù)串行輸入。 tx：發(fā)送數(shù)據(jù)輸出。 串行異步通信usart庫函數(shù)串行通信庫函數(shù)在stm32f10x_usart.h中聲明,在stm32f10x_usart.c中實現(xiàn)。外設(shè)庫函數(shù)文件usart庫函數(shù)如下表所示：串行異步通信usart庫函數(shù)一覽函數(shù)名描述usart_deinit 將外設(shè)usartx寄存器重設(shè)為缺省值 usart_init 初始化外設(shè)usartx寄存器 usart_structinit 把usart_initstruct中的每一個參數(shù)按缺省值填入 usart_cmd 使能或者失能usart外設(shè) usart_itconfig 使能或者失能指定的usart中斷 usart_dmacmd

14、使能或者失能指定usart的dma請求 usart_setaddress 設(shè)置usart節(jié)點的地址 usart_wakeupconfig 選擇usart的喚醒方式 usart_receiverwakeupcmd 檢查usart是否處于靜默模式 usart_linbreakdetectlengthconfig 設(shè)置usart lin中斷檢測長度 usart_lincmd 使能或者失能usartx的lin模式 usart_senddata 通過外設(shè)usartx發(fā)送單個數(shù)據(jù)usart_receivedata 返回usartx最近接收到的數(shù)據(jù) usart_sendbreak 發(fā)送中斷字 usart_s

15、etguardtime 設(shè)置指定的usart保護時間 usart_setprescaler 設(shè)置usart時鐘預(yù)分頻 usart_smartcardcmd 使能或者失能指定usart的智能卡模式 usart_smartcardnackcmd 使能或者失能nack傳輸 usart_halfduplexcmd 使能或者失能usart半雙工模式 usart_irdaconfig 設(shè)置usart irda模式 usart_irdacmd 使能或者失能usart irda模式 usart_getflagstatus 檢查指定的usart標志位設(shè)置與否 usart_clearflag 清除usartx的待

16、處理標志位 usart_getitstatus 檢查指定的usart中斷發(fā)生與否 usart_clearitpendingbit 清除usartx的中斷待處理位三實驗內(nèi)容編寫主程序，初始化串口1，設(shè)置波特率為9600，無校驗，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位。編寫中斷服務(wù)程序代碼實現(xiàn)將發(fā)送過來的數(shù)據(jù)回送。四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、亮點stm32實驗板、jlink、示波器。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件、isp軟件、串口調(diào)試助手。五實驗步驟1編寫串口初始化代碼2編寫中斷服務(wù)程序代碼3編譯代碼，使用jlink或isp下載到實驗板4記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗四 串

17、口dma雙緩沖實驗一實驗簡介使用雙緩沖區(qū)，同時進行串口數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)處理。二實驗?zāi)康募霸磉M一步掌握串口編程，進一步學(xué)習(xí)dma編程。學(xué)習(xí)使用雙緩沖兵乓操作，理解互斥資源。進一步學(xué)習(xí)使用dma和中斷，提高編程能力。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計直接存儲器存取(dma)用來提供在外設(shè)和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速的無需cpu干預(yù)的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)通過dma快速地移動，例如從串口到內(nèi)存，當在內(nèi)存中收到一定數(shù)量的數(shù)據(jù)時才發(fā)出一個中斷，cpu才放下手頭的工作去處理，這就節(jié)省了cpu的資源來做其他操作。 stm32有兩個dma控制器，其中dma1有7個通道，dma2有5

18、個通道，每個通道專門用來管理來自于一個或多個外設(shè)對存儲器訪問的請求。另外，還有一個仲裁器來協(xié)調(diào)各個dma請求的優(yōu)先權(quán)。stm32在硬件上設(shè)計了這么多的dma通道是煞費苦心的，用好dma控制器，可以大大的提高系統(tǒng)的吞吐量。在pc機上，將硬盤數(shù)據(jù)復(fù)制到內(nèi)存，就采用dma模式，把拷貝數(shù)據(jù)的任務(wù)交給dma來執(zhí)行，cpu就可以去做別的事情了。在stm32下也是如此，在編程中不采用dma模式，全靠cpu去辛苦勞作，是巨大的損失。要使用好dma控制器，首先要了解它。 dma框圖 stm32有一大堆的可以使用dma與內(nèi)存進行直接交互的外設(shè)，但是只有2個dma控制器。這就導(dǎo)致，當外設(shè)要進行dma傳輸?shù)臅r候，首先

19、要獲得批準。當然，哪幾個外設(shè)可以使用哪些通道，是預(yù)先就設(shè)計好了的，在使用哪個通道的問題上就不需要過多考慮，但是編程人員必須認真對待這個問題，否則dma傳輸就用不起來。dma傳輸可以從內(nèi)存到外設(shè)，也可以從外設(shè)到內(nèi)存，另外，內(nèi)存到內(nèi)存的dma傳輸也是允許的，這個很方便。大部分的外設(shè)是apb外設(shè)，但是，也有兩個ahb外設(shè)，以太網(wǎng)和usb可以參加，它們很需要高速的dma傳輸！dma傳輸要申請，有申請就得成立一個總裁機構(gòu)，于是，兩個dma控制器都設(shè)立了仲裁委員會。獲得了批準的設(shè)備就可以在dma控制器的控制下，和內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換，但是數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛟谂鷾实臅r候就要填寫進申請表，還有一些其他的參數(shù)也要仔細填

20、寫進去(如傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，是按字傳輸還是半字、字節(jié)傳輸?shù)?，傳輸完成后是否發(fā)中斷等)，批準后就嚴格按申請表的內(nèi)容進行數(shù)據(jù)傳輸。 當然，和一般的協(xié)議一樣，還有附加條款：當主人cpu需要訪問sram的時候，dma請求會暫停cpu訪問系統(tǒng)總線達若干個周期，總線仲裁器執(zhí)行循環(huán)調(diào)度，以保證cpu至少可以得到一半的系統(tǒng)總線(存儲器或外設(shè))帶寬。另外，可編程的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)目最大為65535。 三實驗內(nèi)容假設(shè)，有一個設(shè)備用rs232串行口以256000的波特率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且大概每80毫秒發(fā)送8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。使用串口調(diào)試助手，仿真這個設(shè)備。要求將該設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)求平均值后送回。采用dma方式接收數(shù)據(jù)，接收完成后發(fā)生中

21、斷，然后dma通道使用另一個緩沖區(qū)繼續(xù)接收數(shù)據(jù)。而這時cpu可以處理數(shù)據(jù)，計算剛接收到數(shù)據(jù)的平均值。然后送回。這樣，cpu和dma并行工作。四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、亮點stm32實驗板、jlink。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件、isp軟件、串口調(diào)試助手。五實驗步驟1編寫主程序代碼，創(chuàng)建2個緩沖區(qū)，設(shè)置串口、dma。2編寫中斷服務(wù)程序代碼3編譯代碼，使用jlink或isp下載到實驗板4記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗五 i2c實驗一實驗簡介編程實現(xiàn)對使用i2c接口的epc02芯片進行寫和讀操作。二實驗?zāi)康募霸硎炀氄莆読2c編程，學(xué)會對epc02的讀寫

22、操作。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計24c02是電可擦除prom,即eeprom，其容量是256 x 8bit,，即2k bits。24c02接口方式為兩線i2c接口。其總線時序如圖：圖124c02總線時序由圖可見， 24c02的讀寫時序完全采用i2c方式，因此，既然已經(jīng)實現(xiàn)了i2c驅(qū)動函數(shù)，就可以調(diào)用這些函數(shù)來實現(xiàn)24c02的驅(qū)動。尋址24c02，它的地址應(yīng)該是什么呢？圖2 24c02地址格式因為在stm32實驗板上，將a2a1a0接地，那么a2,a1,a0三位都為0。最低位lsb為讀寫操作位，讀為高電平，寫為低電平。因此，寫地址為0xa0，讀地址為0xa1。如果

23、有多個24c02，那么應(yīng)該將a2a1a0連接到不同的電平，讓它們的地址不同，這樣就可以分別訪問。在寫操作的時候，首先給出啟動條件，然后向24c02發(fā)送器件地址，被尋址的24c02會應(yīng)答。在接收應(yīng)答成功后，再發(fā)送8位的字地址。24c02接收到這個地址后，會產(chǎn)生應(yīng)答, 接收到這個應(yīng)答后可以發(fā)送8位的數(shù)據(jù)。在接收到8位的數(shù)據(jù)后eeprom又會應(yīng)答，這時必須給出停止條件來結(jié)束。在進行讀操作的時候，流程基本相同，但需要在發(fā)送了器件地址和字地址，接收到應(yīng)答后，開始讀之前，發(fā)送一個啟動條件再發(fā)送一個寫地址給器件。三實驗內(nèi)容編寫i2c驅(qū)動程序，使用驅(qū)動程序初始化epc02，判斷設(shè)備正確性。寫256個0x5a到

24、epc02，讀出并發(fā)送給串口，通過串口調(diào)試助手判別是否讀到的都是0x5a.四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、亮點stm32實驗板、jlink。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件、isp軟件、串口調(diào)試助手。五實驗步驟1參考教材i2c部分，編寫i2c驅(qū)動程序。2編寫主程序3編譯代碼，使用jlink或isp下載到實驗板4記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗六 spi flash實驗一實驗簡介編程實現(xiàn)對spi接口的w25q64進行讀寫操作。二實驗?zāi)康募霸硎炀氄莆誷pi編程，學(xué)會對的w25q64讀寫操作。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計spi flas

25、h基本結(jié)構(gòu) 以spi接口的flash芯片w25q64為例來講解這一節(jié)。w25q64有32k個可編程的頁（page）組成，每個頁有256個字節(jié)?？梢杂嬎阋幌拢?2k*256=8m字節(jié)。因此w25q64有8mbyte(64mbit)的可讀寫存儲空間,地址從0x0到0x7fffff。對于spi flash來說，頁是一次寫入的最小單位，編程中，一次可以對256字節(jié)的數(shù)據(jù)塊進行寫操作。16個頁組成一個扇區(qū)（sector）,所以一個扇區(qū)就是4k，4096字節(jié)。在擦除操作的時候，可以一次擦除1個扇區(qū)（4k塊）、8個扇區(qū)（32kb塊）、16個扇區(qū)（64kb塊）或整個芯片！16個扇區(qū)可以組成一個64kb塊（bl

26、ock）。總結(jié)一下，在spi flash中，一個塊包含1個或多個扇區(qū)，一個扇區(qū)又包含多個頁，而頁是編程的最小單位，但是擦除操作是以塊為單位的。當讀者使用不同的器件的時候，要閱讀這些器件的數(shù)據(jù)手冊?？刂坪蜖顟B(tài)寄存器要對spi flash進行擦除、編程、設(shè)置等操作，就要編程讀寫其控制和狀態(tài)寄存器。對于w25q64而言，控制和狀態(tài)寄存器有sr1和sr2,其中sr2僅有最低位有效。表3w25q64控制和狀態(tài)寄存器寄存器位名稱功能描述sr2s8srp1保護方法,與wel組合可以配置為5種保護方式sr1s7srp0s6sec決定是以4kb塊還是以64kb的塊來進行保護。sec默認值是0，以64kb 的塊來

27、進行保護。 s5tb頂部/底部塊保護tb控制bp是從頂部開始還是底部開始。tb=0，從頂部開始，tb=1 從底部開始。 s4bp2寫這些位可以進行相應(yīng)的寫保護控制，讀這些位可以知道當前塊保護的狀態(tài)?？梢员Ｗo整個芯片或者一部分，或不保護。 默認不保護s3bp1s2bp0s1welwel位當執(zhí)行完寫使能的時候置1。當芯片被寫禁止的時候清 0。也就是標志著芯片是否可寫。 s0busy忙標志當要向spi flash的指定地址寫數(shù)據(jù)的時候，首先要選中該芯片，然后透過spi接口向控制和狀態(tài)寄存器中寫寫使能指令，接著通過spi接口接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。當執(zhí)行一個操作后，可以通過busy的狀態(tài)判斷spi flash

28、是否完成了這個操作。例如，擦除整個芯片是個非常費時的操作，可以間隔一段時間讀取busy位的狀態(tài)來判斷是否擦除完成。三實驗內(nèi)容1.編寫spi驅(qū)動程序2.初始化spi接口3.讀取spiflash的id，如果正確繼續(xù)，否則報錯4.向spifalsh地址0x12ab00開始寫一串字符，再讀出比較判斷是否與寫入的一致5.向spifalsh地址0x12ab00開始寫連續(xù)256個字節(jié)的0x5a，然后讀出并發(fā)送給串口，通過串口調(diào)試助手判別是否讀到的都是0x5a.實驗原理根據(jù)教材。四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、亮點stm32實驗板、jlink。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件

29、、isp軟件、串口調(diào)試助手。五實驗步驟1參考spi及spi flash部分，編寫spi及spi flash驅(qū)動程序。2編寫主程序3編譯代碼，使用jlink或isp下載到實驗板4記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗七 tf卡編程實驗一實驗簡介編程實現(xiàn)通過spi接口對tf卡進行讀寫操作。二實驗?zāi)康募霸盱柟蘳pi編程，學(xué)會對的tf卡讀寫操作。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計tf卡即microsd卡，其體積比sd卡更小，目前廣泛應(yīng)用在嵌入式領(lǐng)域，具有體積小、速度快、存儲容量大的優(yōu)點。最典型的應(yīng)用是手機，通過tf卡來擴展存儲容量。目前市面上的tf卡容量大都在8g以上的。在第二章，設(shè)

30、計了tf卡的接口，將tf卡插入板子上的tf卡插槽，即可對其進行編程操作。tf卡可以采用spi接口，本實驗的內(nèi)容是編寫程序?qū)崿F(xiàn)使用spi接口對tf卡進行編程。將卡的重要操作的流程列出如下：1.卡的初始化流程： 1)初始化spi,將spi設(shè)置為低速模式。2) 發(fā)送至少74個周期的脈沖給tf卡。因主機上電后，所有sd 卡進入idle 狀態(tài)。至少74 個時鐘周期后才能開始總線傳輸。3)設(shè)置cs為低，發(fā)送命令cmd0，直到得到0x01的響應(yīng)信息，一直得不到則返回錯誤信息。4)發(fā)送cmd8，獲取電壓信息，查看是否為2.7到3.3，如不是則錯誤，返回錯誤信息。5)發(fā)送cmd55,然后發(fā)送acmd41,進行初

31、始化。若超時了仍不成功則返回錯誤信息，否則返回0。2.讀卡流程讀單塊流程為1)發(fā)送cmd17，收到0x00表示成功2)連續(xù)讀直到讀到開始字節(jié)0xfe3)讀512個字節(jié) 4)讀兩個crc偽crc字節(jié)(0xff)讀多塊方法： 1)發(fā)送cmd18讀，收到0x00表示成功 2)連續(xù)讀直到讀到開始字節(jié)0xfe 3)讀512字節(jié) 4)讀兩個crc字節(jié) 5)如果還想讀下一扇區(qū)，重復(fù)2-4 6)發(fā)送cmd12來停止讀多塊操作3.寫卡流程寫單塊方法： 1）發(fā)送cmd24，收到0x00表示成功 2）發(fā)送時鐘，直到收到0xff 3).發(fā)送寫單塊開始字節(jié)0xfe 4).發(fā)送512個字節(jié)數(shù)據(jù) 5).發(fā)送2字節(jié)偽crc

32、0xff 6）發(fā)送0xff,如果讀到xxx00101表示數(shù)據(jù)寫入成功寫多塊方法： 1)發(fā)送cmd25，收到0x00表示成功 2)發(fā)送時鐘, 直到收到0xff 3)發(fā)送寫多塊開始字節(jié)0xfc 4)發(fā)送512字節(jié)數(shù)據(jù) 5)發(fā)送兩個crc 0xff 6)發(fā)送0xff,讀到xxx00101表示數(shù)據(jù)寫入成功 7)判斷是否讀完所有的塊，若未讀完轉(zhuǎn)到2）步驟 8）發(fā)送寫多塊停止字節(jié)0xfd來停止寫操作 9）進行忙檢測直到讀到0xff三實驗內(nèi)容1.編寫tf卡驅(qū)動程序（參考教材tf卡部分）2.tf卡檢測，檢測不到提示3.寫卡上地5個扇區(qū)，寫512個0x0a 4.讀卡上低5個扇區(qū)，將讀取內(nèi)容發(fā)送到串口，判斷是不是

33、512個0x0a四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、亮點stm32實驗板、jlink。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件、isp軟件、串口調(diào)試助手。五實驗步驟1編寫tf卡驅(qū)動程序(可參考書上代碼)。2編寫主程序3編譯代碼，使用jlink或isp下載到實驗板4記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗八 tf卡fat32實驗一實驗簡介通過fat32文件系統(tǒng)實現(xiàn)對tf卡的文件操作。二實驗?zāi)康募霸盱柟蘳pi編程、tf卡讀操作。掌握fat32文件系統(tǒng)，使用tinyff軟件包實現(xiàn)文件系統(tǒng)。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計fatfs模塊由幾個文件組成，ff.c和

34、ff.h是比較大而全的文件，tff.c和tff.h是比較小的的袖珍版tiny fatfs，但也完全包含了文件和目錄讀寫功能且節(jié)約flash!另外就是硬件接口文件diskio.h和diskio.c。選擇袖珍版對于stm32比較合適，也完全夠用了。整理一下tiny fatfs的接口函數(shù)主要如下表所示：tiny fatfs接口函數(shù)函數(shù)名稱功能呢個fresult f_mount (byte, fatfs*)安裝或卸載邏輯驅(qū)動器fresult f_open (fil*, char*, byte)打開或創(chuàng)建文件 fresult f_read (fil*, void*, uint, uint*)讀文件fre

35、sult f_write (fil*, void*, uint, uint*)寫數(shù)據(jù)到文件fresult f_lseek (fil*, dword)移動文件指針 fresult f_close (fil*)關(guān)閉一個打開的文件 fresult f_opendir (dir*, char*)打開一個目錄fresult f_readdir (dir*, filinfo*) 讀一個目錄 fresult f_stat (char*, filinfo*)獲得文件信息 fresult f_getfree (char*, dword*, fatfs*)取得卡上剩余扇區(qū)數(shù)量 fresult f_truncate

36、 (fil*)切斷文件 fresult f_unlink (char*)刪除文件或目錄 fresult f_mkdir (char*)創(chuàng)建新的目錄fresult f_chmod (char*, byte, byte)改變文件屬性 fresult f_utime (char*, filinfo*) 修改文件或目錄的時間標簽 fresult f_rename (char*, char*) 重命名文件或目錄 tiny fatfs為stm32處理器嵌入式系統(tǒng)的文件管理提供了一種非常實用的解決方案！表中返回值fresult是一個枚舉類型，是為增強程序的可讀性，其實每個函數(shù)都返回一個整數(shù)，為0表示成功，為

37、其他值時，根據(jù)返回值可以確定函數(shù)失敗的原因。三實驗內(nèi)容1.在工程中加入tff文件系統(tǒng)軟件包2.tf卡初始化并檢測，判斷tf卡類型和容量，輸出到串口 3.讀tf卡根目錄文件data.txt,用串口調(diào)試助手顯示該文件實驗原理根據(jù)教材。四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、亮點stm32實驗板、jlink。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件、isp軟件、串口調(diào)試助手。五實驗步驟1參考教材tf卡fat32編程部分，編寫tf卡驅(qū)動程序(可參考書上代碼)。2編寫主程序3編譯代碼，使用jlink或isp下載到實驗板4記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗九 網(wǎng)絡(luò)ping實驗一實驗簡介通過u

38、ip網(wǎng)絡(luò)軟件包實現(xiàn)ping操作。二實驗?zāi)康募霸盱柟蘳pi編程。掌握通過spi接口與網(wǎng)絡(luò)接口芯片enc28j60通信。掌握使用uip實現(xiàn)arp與icmp協(xié)議, 實現(xiàn)主機ping通實驗板。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計enc28j60 是帶有spi接口的獨立以太網(wǎng)控制器。 它可作為任何配備有spi 的控制器的以太網(wǎng)接口。enc28j60 符合ieee 802.3 的全部規(guī)范，采用了一系列包過濾機制以對傳入數(shù)據(jù)包進行限制。 它還提供了一個內(nèi)部dma 模塊，以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的ip校驗和計算。 與主控制器的通信通過兩個中斷引腳和spi 實現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸速率高達10

39、 mb/s。兩個專用的引腳用于連接led，進行網(wǎng)絡(luò)活動狀態(tài)指示。enc28j60 由七個主要功能模塊組成：1. spi 接口充當主控制器和enc28j60 之間通信通道。2. 控制寄存器用于控制和監(jiān)視enc28j60。3. 雙端口ram緩沖器用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包。4. 判優(yōu)器當dma、發(fā)送和接收模塊發(fā)出請求時對ram 緩沖器的訪問進行控制。5. 總線接口對通過spi 接收的數(shù)據(jù)和命令進行解析。6. mac （medium access control）模塊實現(xiàn)符合ieee 802.3 標準的mac 邏輯。7. phy（物理層）模塊對雙絞線上的模擬數(shù)據(jù)進行編碼和譯碼。enc28j60個寄存器說明

40、參見enc28k60數(shù)據(jù)手冊。icmp和arp是tcp/ip協(xié)議的一部分。icmp是網(wǎng)絡(luò)層的補充，可以回送報文，檢測網(wǎng)絡(luò)是否通暢。ping命令就是發(fā)送icmp的echo包，通過回送的echo relay進行網(wǎng)絡(luò)測試。通過提供icmp協(xié)議服務(wù)，實現(xiàn)可以通過ping命令驗證嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的連通性。arp是地址解析協(xié)議，通過已知的ip，獲得對應(yīng)主機的mac地址。因為編程時是向目標ip地址發(fā)送數(shù)據(jù)，而對方也需要知道本機的mac地址，因此必須使用arp協(xié)議。 uip可實現(xiàn)tcp/ip協(xié)議，由開源代碼組成。uip.h和uip.c為最核心的代碼，是主要的tcp/ip協(xié)議實現(xiàn)代碼。三實驗內(nèi)容在工程中加入uip

41、網(wǎng)絡(luò)軟件包編寫網(wǎng)絡(luò)接口芯片enc28j60驅(qū)動編寫uip底層移植代碼編寫代碼實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接在主程序中實現(xiàn)icmp輪詢 下載和測試四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、stm32實驗板、jlink。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件、isp軟件。五實驗步驟1參考教材網(wǎng)絡(luò)編程部分，網(wǎng)絡(luò)接口芯片enc28j60驅(qū)動 (可參考書上代碼)。2.移植uip底層代碼，加入uip網(wǎng)絡(luò)軟件包到工程中3編寫主程序4編譯代碼，使用jlink或isp下載到實驗板，使用主機命令窗口向?qū)嶒灠灏l(fā)送ping命令查看反饋結(jié)果。5記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗十 網(wǎng)絡(luò)tcp/ip通信實驗一實驗簡介通過ui

42、p網(wǎng)絡(luò)軟件包實現(xiàn)于主機的tcp/ip通信。二實驗?zāi)康募霸盱柟蘳pi編程。掌握通過spi接口與網(wǎng)絡(luò)接口芯片enc28j60通信。掌握使用uip實現(xiàn)tcp/ip協(xié)議。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計tcp是面向連接的通信協(xié)議，通過三次握手建立連接，通訊完成時要拆除連接，由于tcp是面向連接的所以只能用于點對點的通訊而不能用于廣播。tcp提供的是一種可靠的數(shù)據(jù)流服務(wù)，采用“帶重傳的肯定確認”技術(shù)來實現(xiàn)傳輸?shù)目煽啃裕煽啃缘奶岣咭矌硭俣嚷娜秉c，在大量數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)膱龊?，可以采用udp協(xié)議。對于tcp/ip協(xié)議，傳統(tǒng)的tcp/ip協(xié)議棧有很大的程序代碼段，運行時需要大量

43、的內(nèi)存資源，因此不適合運行在flash和sdram資源都有限的stm32系統(tǒng)上。如果象在pc機上開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用那樣使用完整的tcp/ip協(xié)議棧，在嵌入式系統(tǒng)下行不通。因此在stm32系統(tǒng)上，既要使用tcp/ip 協(xié)議完成基本的操作，又必須適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特殊性。采用uip來實現(xiàn)tcp/ip是一個不錯的選擇。uip是tcp/ip的子集，是專門針對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的，甚至在8位的單片機上都可以運行，而完全能夠處理基本的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。對它進行配置，可以使其在完成功能要求的基礎(chǔ)上，只占用它的幾k字節(jié)甚至幾百字節(jié)的flash和ram。uip可實現(xiàn)tcp/ip協(xié)議，由開源代碼組成。uip.h和uip.c為

44、最核心的代碼，是主要的tcp/ip協(xié)議實現(xiàn)代碼。對于uip.h和uip.c中的部分函數(shù)說明如下。要實現(xiàn)tcp/ip服務(wù)器功能，需加入tcp連接函數(shù)，tcp回調(diào)函數(shù)。三實驗內(nèi)容在上一實驗工程基礎(chǔ)上，進一步編寫代碼實現(xiàn)tcp/ip網(wǎng)絡(luò)連接 使用tcp/ip協(xié)議發(fā)送和接收數(shù)據(jù)下載和測試四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、亮點stm32實驗板、jlink。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件、isp軟件、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手。五實驗步驟在上一實驗工程基礎(chǔ)上，進一步編寫代碼實現(xiàn)tcp/ip網(wǎng)絡(luò)連接 編寫主程序編譯代碼，使用jlink或isp下載到實驗板，使用網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手與實驗板建立連接

45、，向?qū)嶒灠灏l(fā)送數(shù)據(jù)和查看結(jié)果。記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗十一 dac單次發(fā)送實驗一實驗簡介通過dac將stm32系統(tǒng)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，從端口送出。二實驗?zāi)康募霸碚莆蘸唵蔚膁ac編程。掌握對雙dac輸出端口同時操作。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計stm32f103ve有2路12位帶緩沖的dac通道。adc和dac使用共同的參考輸入端vref+和vref-。dac還具有噪聲波生成和三角波生成功能. 圖dac框圖上圖為dac框圖，圖左上為觸發(fā)源選擇，右上為dac控制寄存器，最后在圖中下的dac轉(zhuǎn)換機構(gòu)進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果在dca_out引腳輸出。adc和dac使用

46、共同的參考輸入端vref+和vref-及共同的電源vdda。dac的寄存器信息，包括噪聲波生成和三角波生成功能，在stm32參考手冊有詳細介紹。dac庫函數(shù)dac庫函數(shù)在stm32f10x_dac.h中聲明,在stm32f10x_dac.c中實現(xiàn)。dac庫函數(shù)如下表所示：表3.8.1 dac庫函數(shù)一覽函數(shù)名描述dac_deinit將dac的寄存器重設(shè)為缺省值dac_init根據(jù)dac_initstruct中指定的參數(shù)初始化dac通道dac_structinit把dac_initstruct中的每一個參數(shù)按缺省值填入dac_cmd使能或者失能指定的通道xdac_itconfig使能或者失能指定的

47、通道x中斷dac_ dmacmd使能或者失能指定的dac通道的dma請求dac_softwaretriggercmd使能或者失能指定的dac通道的軟件觸發(fā)dac_dualsoftwaretriggercmd使能或者失能指定的兩個dac通道的軟件同步觸發(fā)dac_wavegenerationcmd使能或者失能指定的dac通道的波形發(fā)生器功能dac_setchannel1data設(shè)置dac通道1的數(shù)據(jù)保持寄存器dac_setchannel2data設(shè)置dac通道2的數(shù)據(jù)保持寄存器dac_setdualchanneldata設(shè)置dac通道1和2的數(shù)據(jù)保持寄存器dac_getdataoutputvalu

48、e返回dac通道上一次輸出dac_getflagstatus檢查dac標志是否設(shè)置dac_clearflag清除指定通道的dac事件等待標志dac_getitstatus檢查dac中斷是否發(fā)生dac_clearitpendingbit清除指定通道的dac中斷等待標志三實驗內(nèi)容1.編寫代碼實現(xiàn)簡單的dac單次發(fā)送。要求將0-4095的數(shù)字量依次轉(zhuǎn)換發(fā)出，步長10，發(fā)送周期1秒。2. 編譯下載到實驗板，運行調(diào)試3.撰寫實驗報告四實驗設(shè)備硬件部分：pc計算機（宿主機）、亮點stm32實驗板、jlink、萬用表。軟件部分：pc機windows系統(tǒng)、mdk keil軟件、isp軟件、串口調(diào)試助手五實驗步驟1編寫主程序2編譯代碼，使用jlink或isp下載到實驗板，使用串口調(diào)試助手跟蹤程序運行情況，使用哪個萬用表觀察輸出的電壓。3記錄實驗過程，撰寫實驗報告實驗十二 使用dac實現(xiàn)波形發(fā)生器實驗一實驗簡介通過dac將stm32系統(tǒng)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，從端口送出。實現(xiàn)dac波形dma發(fā)送功能。即實現(xiàn)波形發(fā)生器。二實驗?zāi)康募霸韺W(xué)習(xí)使用dma方式發(fā)送波形數(shù)據(jù)到dac通道。原理：詳細內(nèi)容參考教材基于stm32的嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計stm32的dac具有波形發(fā)生器功能，設(shè)置為波形輸出方式后就不需要象前面那樣需要cpu不停的操