嵌入式综合实验周.docx
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嵌入式综合实验周
嵌入式系统原理及应用
综合实验报告
专业班级：
姓 名：
学号：
__
时间：
_
指导教师：
_____________
2017年9月17日
嵌入式系统原理及应用
综合实验报告
摘要：
信盈达电子产品——信盈达智能穿戴开发平台，广泛应用于嵌入式生产实训教学中。
该文通过分析STM32F40xxx系列微控制器的架构和操作原理，通过使用信盈达智能穿戴开发平台，给出了相关的编程设计方法和注意事项
关键词：
嵌入式STM32智能穿戴
。
1引言
IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，美国电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义：
“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。
原文为：
DevicesUsedtoControl，MonitororAssisttheOperationofEquipment，MachineryorPlants）。
嵌入式系统，通常指一种专用的计算机设备，或作为装置和设备的一部分，亦或是指单纯的一块控制电路板。
事实上带有数字接口的设备都使用了嵌入式系统。
从应用对象上加以定义，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。
国普遍认同的嵌入式系统定义为：
以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
本次实训采用了信盈达智能穿戴开发平台，通过为期一周的学习，快速掌握了STM32F40XXX系列微控制器的基础使用方法，并通过编程实现了相关的功能。
2总体设计方案
2.1设计思路
2.1.1
设计一个智能穿戴系统，实现下列功能：
显示小组、班级、学号；显示实时温度、湿度；测量并显示心率；测量并显示血压；返回初始界面。
2.2设计方框图
3系统硬件设计
3.1微控制器电路的设计
图1STM32F11微控制器电路
3.2按键电路的设计
图2按键电路
3.3温湿度检测电路
图3SHT20温湿度检测电路
SHT20是新一代sensirion湿度和温度传感器，采用数字输出方案，带有I2C接口，具有优异的长期稳定性，本电路采用I2C方案进行通讯。
3.4OLED显示电路
图4OLED显示电路
平台搭载了一款132×64大小的OLED屏幕。
OLED是有机发光二极管的缩写，又称有机电激光显示、有机发光半导体。
其具有自发光、广视角、超高对比度、低耗电的优良性能，为一种高端的显示设备。
4系统软件设计
图5系统流程图
相关程序编写：
①main函数所需头文件：
#include"stm32f4xx.h"
#include"key.h"
#include"led.h"
#include"exti.h"
#include"uart.h"
#include"delay.h"
#include"timer.h"
#include"oled.h"
#include"spi.h"
#include"bmp.h"
#include"iic.h"
#include"sht20.h"
②按键程序：
在main函数中，按键程序采用switch语句，按下后累计按下次数，以此选择软件功能模块。
switch（page）
{
case1:
OLED_clear（）;
name_page（）;
break;
case2:
OLED_clear（）;
clock_page（）;
break;
case3:
OLED_clear（）;
pulse_page（）;
break;
case4:
OLED_clear（）;
bp_page（）;
break;
case5:
OLED_clear（）;
kal_km_page（）;
break;
default:
break;
}
③SPI程序：
SPI是一种全双工串行接口，英文全称：
SerialPeripheralInterface，可处理多个连接到指定总线上的主机和从机。
在数据传输过程中，总线上只能有一个主机和一个从机通信。
在数据传输中，主机总是会向从机发送一帧8到16个位的数据，而从机也总会向主机发送一帧字节数据。
“全双工”意义为：
主机、从机同时给对方发送数据。
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线（“同步”的意思是数据传输需要时钟线），并且在芯片的管脚上只占用四根线，“信盈达智能穿戴设备开发平台”上的OLED屏使用的是SPI接口。
SPI控制器的初始化步骤有以下几步：
（1）使能SPI复用功能所映射的GPIO口时钟。
（2）SPI控制器时钟使能。
（3）配置GPIO为复用功能。
（MOSI/MISO/CLK）
（4）GPIO复用功能为第几复用功能（AFx）。
（5）配置GPIO输出速率为50MHz。
（6）配置SPIx->CR1寄存器。
相关代码如下所示：
voidSpi1_init（void）
{
RCC->AHB1ENR|=1<<1;//PB时钟使能
RCC->APB2ENR|=1<<12;//SPI1
/*PB3/4/5AF5功能*/
GPIOB->MODER&=~（0X3F<<6）;
GPIOB->MODER|=0X2A<<6;
GPIOB->AFR[0]&=~（0XFFF<<12）;
GPIOB->AFR[0]|=0X555<<12;//af5功能
GPIOB->OSPEEDR&=~（0X3F<<6）;//io输出速度50MHZ
GPIOB->OSPEEDR|=0X2A<<6;
/*SPI1配置*/
SPI1->CR1=0;
SPI1->CR1|=3<<8;//SSMSSI
SPI1->CR1|=1<<2;//主模式
//SPI1->CR1|=4<<3;//速度100/64MHZ
SPI1->CR1|=1<<6;//使能SPI1
}
u8Spi1_RevSendByte（u8val）
{
while（（SPI1->SR&（1<<1））==0）
{
;//等待发送缓存区为空
}
SPI1->DR=val;
while（（SPI1->SR&（1<<0））==0）
{
;//等待接收缓存区非空
}
return（SPI1->DR）;
}
④SHT20芯片程序：
#include"iic.h"
#include"delay.h"
#include"sht20.h"
#defineSHT20ADDR0x80//SHT20写地址
#defineACK0//应答信号
#defineNACK1//非应答信号
#defineFAIL1//读取温湿度失败的返回值。
#defineREAD_TEMP_COMD0xf3//读取温度命令
#defineREAD_HUMI_COMD0xf5//读取湿度命令
TempHumiValue_ttemp_humi_Value;
staticvoidSHT20_setResolution（void）;
staticvoidSHT20_setResolution（void）;
voidSHT20_softReset（void）;
staticu8SHT20_writeOneByte（u8dataToWrite）
{
u8ack;
ack=IIC_WriteByte（dataToWrite）;//发送字节
returnack;
}
voidSHT20_softReset（void）
{
IIC_Start（）;//startI2C
SHT20_writeOneByte（SHT20ADDR&0xfe）;//I2Caddress+write
SHT20_writeOneByte（0xfe）;//softreset
IIC_Stop（）;//stopI2C
}
voidSHT20_Init（void）
{
SHT20_softReset（）;
}
staticu8SHT20_readOneByte（u8ack）
{
u8temp;
temp=IIC_ReadByte（ack）;
returntemp;
}
staticvoidSHT20_setResolution（void）
{
IIC_Start（）;//StartI2C
if（SHT20_writeOneByte（SHT20ADDR&0xfe）==ACK）//I2Caddress+write+ACK
{
if（SHT20_writeOneByte（0xe6）==ACK）//写用户寄存器
{
if（SHT20_writeOneByte（0x83）==ACK）;//设置分辨率11bitRH%测量时间：
12ms（typ.）&11bitT℃测量时间：
9ms（typ.）
}
}
IIC_Stop（）;//StopI2C
}
floatSHT20_readTemOrHum（u8commod）
{
floattemp;//温度
u8ack=1;
u8MSB,LSB;//温度、相对湿度的寄存器数据
floatHumidity,Temperature;//温湿度的转换结果
SHT20_setResolution（）;//设置帧率8bit,9bit,10bit,11bit,12bit,13bit,14bit
IIC_Start（）;//iic开始信号
ack=SHT20_writeOneByte（SHT20ADDR&0xfe）;
if（ack==ACK）//写地址，并等待ACK
{
if（SHT20_writeOneByte（commod）==ACK）//写命令
{
do
{
delay_ms（6）;//延时
IIC_Start（）;//发送开始信号
}while（SHT20_writeOneByte（SHT20ADDR|0x01）==NACK）;//无应答则整形，还在测量中，如果有应答，则结束当前循环
MSB=SHT20_readOneByte（ACK）;//读Data（MSB），给应答ACK
LSB=SHT20_readOneByte（ACK）;//读Data（LSB），给应答ACK
SHT20_readOneByte（NACK）;//读Checksum，不给应答NACK
IIC_Stop（）;//StopI2C
LSB&=0xfc;//Data（LSB）的后两位在进行物理计算前前须置‘0’
temp=MSB*256+LSB;//十六进制转成十进制
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