單片機(jī)課程試驗指導(dǎo)書

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嵌入式課程試驗指導(dǎo)書

試驗一、開發(fā)環(huán)境構(gòu)建和GPIO控制試驗

一、硬件環(huán)境1.1STM32芯片介紹

STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARMCortex-M內(nèi)核。加強(qiáng)型系列時鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是32位產(chǎn)品用戶的最正確選擇。兩個系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。

STM32的特點(diǎn)：

內(nèi)核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz。單周期乘法和硬件除法。

存儲器：片上集成32-512KB的Flash存儲器。6-64KB的SRAM存儲器。

時鐘、復(fù)位和電源管理：2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅(qū)動電壓。POR、PDR和可編程的電壓探測器（PVD）。4-16MHz的晶振。內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的8MHzRC振蕩電路。內(nèi)部40kHz的RC振蕩電路。用于CPU時鐘的PLL。帶校準(zhǔn)用于RTC的32kHz的晶振。

低功耗：3種低功耗模式：休眠，中止，待機(jī)模式。為RTC和備份寄放器供電的VBAT。調(diào)試模式：串行調(diào)試（SWD）和JTAG接口。

DMA：12通道DMA控制器。支持的外設(shè)：定時器，ADC，DAC，SPI，IIC和UART。2個12位的us級的A/D轉(zhuǎn)換器（16通道）：A/D測量范圍：0-3.6V。雙采樣和保持能力。片上集成一個溫度傳感器。

2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器：STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE獨(dú)有。

最多高達(dá)112個的快速I/O端口：根據(jù)型號的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16個外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以接受5V以內(nèi)的輸入。

最多多達(dá)11個定時器：4個16位定時器，每個定時器有4個IC/OC/PWM或者脈沖計數(shù)器。2個16位的6通道高級控制定時器：最多6個通道可用于PWM輸出。2個看門狗定時器（獨(dú)立看門狗和窗口看門狗）。Systick定時器：24位倒計數(shù)器。2個16位基本定時器用于驅(qū)動DAC。

最多多達(dá)13個通信接口：2個IIC接口（SMBus/PMBus）。5個USART接口（ISO7816接

口，LIN，IrDA兼容，調(diào)試控制）。3個SPI接口（18Mbit/s），兩個和IIS復(fù)用。CAN接口（2.0B）。USB2.0全速接口。SDIO接口。

ECOPACK封裝：STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封裝形式。

二、軟件開發(fā)環(huán)境介紹及安裝2.1STM32固件庫

STM32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫之前的版本也稱固件函數(shù)庫或簡稱固件庫，是一個固件函數(shù)包，它由程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和宏組成，包括了微控制器所有外設(shè)的性能特征。該函數(shù)庫還包括每一個外設(shè)的驅(qū)動描述和應(yīng)用實例，為開發(fā)者訪問底層硬件提供了一個中間API，通過使用固件函數(shù)庫，無需深入把握底層硬件細(xì)節(jié)，開發(fā)者就可以輕松應(yīng)用每一個外設(shè)。因此，使用固態(tài)函數(shù)庫可以大大減少用戶的程序編寫時間，進(jìn)而降低開發(fā)成本。每個外設(shè)驅(qū)動都由一組函數(shù)組成，這組函數(shù)覆蓋了該外設(shè)所有功能。每個器件的開發(fā)都由一個通用API(application

programminginterface應(yīng)用編程界面)驅(qū)動，API對該驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)，函數(shù)和參數(shù)名稱都進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。

ST公司2023年10月發(fā)布了V1.0版本的固件庫，MDKARM3.22之前的版本均支持該庫。2023年6月發(fā)布了V2.0版的固件庫，從2023年9月推出的MDKARM3.23版本至今均使用V2.0版本的固件庫。V3.0以后的版本相對之前的版本改動較大，本書使用目前較新的V3.4版本。

2.2Keil

A.開啟KeilMDK4.21的安裝包，雙擊安裝程序后，起始頁面如下圖所示，依次單擊

“Next〞按鈕完成安裝；

B.安裝完成后，以管理員身份開啟uVision4，點(diǎn)擊File?LicenseManagement開啟

LicenseManagement窗口，復(fù)制右上角的CID；

C.開啟Keillic.exe注冊機(jī)，在CID窗口里填上復(fù)制的CID，點(diǎn)擊Generate生成許可

號，復(fù)制許可號；

D.將許可號復(fù)制到LicenseManagement窗口下部的NewLicenseIDCode，點(diǎn)擊右側(cè)

的AddLIC，若上方的Product顯示RealViewMDK-ARM即表示注冊成功

到此為止，表示MDK安裝并注冊完成。

2.3J-Link

J-link用于開發(fā)過程中的調(diào)試與仿真，是開發(fā)過程中必不可少的器件，使用J-link需要

安裝其驅(qū)動程序，具體安裝步驟如下所示，首先開啟光盤下的KeilMDK4.21的安裝包，雙擊安裝程序，逐步往下，直至完成。

在完成驅(qū)動的安裝以后，將J-link的一端接至開發(fā)板的JTAG口，另一端接至PC，此時開啟PC的設(shè)備管理器，如能找到J-link表示正常安裝，此時J-link已經(jīng)安裝完成。

在后面的內(nèi)容中，將詳細(xì)介紹J-link的使用方法。

2.4FlashLoader

FlashLoader用于STM32可執(zhí)行文件的下載，支持ISP的方式，把文件下載到