基于stm32的wifi无线网络应用设计.docx

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基于stm32的wifi无线网络应用设计

SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

毕业设计说明书

基于STM32的WIFI无线网络应用设计

学院：

专业：

学生姓名：

学号：

指导教师：

2013年6月

摘要

随着无线局域网技术的快速发展，无线终端已经融入了我们的生活，无论是智能手机还是笔记本，WiFi功能几乎是必不可少的。

目前WiFi技术主要的应用还在手持终端，但随着用户需求的越来越广泛，WiFi技术也需要应用到不同的方面如工业控制，移动办公等，这就需要不同形式的终端。

本文开发并实现基于一种嵌入式开发平台的STM32的WiFi模块，使一些嵌入式设备也能够使用无线资源。

论文首先讨论了基ARMCortex-M3的嵌入式开发技术，介绍了WiFi网络的发展现状及前景，利用STM32F103VCT6串口连接WiFi模块，介绍了UCGUI在STM32平台上的移植，最后，在此基础上进行基于uC/GUI的多窗口应用界面的设计，实现了WiFi热点接入界面的开发。

关键词：

STM32，WiFi，UCGUI，LCD

ABSTRACT

TodaywiththerapiddevelopmentofwirelessLANtechnology,wirelessterminalshavebeengraduallyintegratedintoourlives.WiFifunctionisalmostessentialwhetheritisasmartphoneoralaptop.CurrentlythemainapplicationofWiFitechnologystillhandheldterminal,butwiththeuser'sneedsmoreandmorewidely,WiFitechnologyneedstobeappliedtodifferentareassuchasindustrialcontrol,mobileoffice,etc.,whichrequiredifferentformsofterminals.

ThispaperdevelopedandimplementedanembeddeddevelopmentplatformbasedontheSTM32WiFimodule,andenablesomeembeddeddevicestousethewirelessresources.Firstly,wediscusstheembeddeddevelopmenttechnologybasedonARMCortex-M3,introducedaWiFinetworkdevelopmentsituationandprospects,usingtheserialportusingtheSTM32F103VCT6WiFimodule,introducedintheSTM32platformUCGUItransplant,finally,onthisbasis,baseduC/GUIapplicationofmulti-windowinterfacedesign,toachieveaWiFihotspotaccessinterfacedevelopment.

Keywords:

STM32,WiFi,LCD,UC/GUI

第一章引言

随着信息技术的飞速发展，人类进入了后PC时代，嵌入式系统与互联网络已经无所不在，它们一起深刻地影响着我们的生活，而这两者的融合已经是大势所趋，如何让嵌入式系统接入网络已经成为信息领域研究和应用的热点，越来越受到人们的重视。

1.1ARM的发展趋势

ARM（AdvancedRISCMachines）,既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。

1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。

公司正式成立以来，在32位RISC开发领域中不断取得突破，其结构已经从V3发展到V6。

ARM公司一直以IP（intelligenceproperty）提供商的身份向各大半导体制造商出售知识产权，而自己从不介入芯片的生产销售，加上其设计的芯核具有功耗低，成本低等显著优点，因此获得了众多的半导体厂家和整机厂商的大力支持，在32位嵌入式应用领域获得了巨大的成功，目前已经占有75%以上的32位RISC嵌入式产品市场。

在低功耗，低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位。

90年代初，ARM率先推出32位RISC微处理器芯片系统SoC知识产权公开授权概念，从此改变了半导体行业。

ARM通过出售芯片技术授权，而非生产或销售芯片，建立起新型的微处理器设计，生产和销售商业模式。

更重要的是ARM开创了电子新纪元：

采用ARM技术的微处理器遍及各类电子产品，在汽车、消费娱乐、成像、工业控制、网络、储存、安保和无线等市场，ARM技术无处不在。

现在采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场。

ARM技术正在逐步渗入到我们的生活的各个方面。

世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成了自己的ARM微处理器芯片进入市场。

目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方的工具、制造、软件的支持，又使整个系统的成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。

国内的中兴和华为也已经购买了ARM公司的芯核用于通讯专用的芯片设计。

1.2WIFI的发展背景

WiFi是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准（IEEE802．11）．自从1997年无线局域网标准诞生以来，WiFi的发展已经近十年了．随着数据业务需求的不断增加，以IEEE802．11协议为基础的无线局域网（WLAN）的研究正逐渐为人们研究的热点。

最初开发WLAN主要用于企业和家庭网络，通过有线LAN进行无线扩展，通过无线通信的方式实现有线LAN的功能，并以比有线网络更加低廉的价格和更加便、灵活的方式进行网络安装和维护。

但是，随蜂窝移动通信产业的成功和WLAN技术的发展，出现了与电信网络融合提供公共WLAN服务的趋势，使人们可以通过WLAN非常方便地享受高速的无线数据服，这也极大地拓展了WLAN的应用空间。

现在WiFi正在进入一个快速发展的阶段。

其中，作为802.1lb发展的后继标准802.16（WiMAX）虽然采用了与802.11b不同的频段（10--66GHz），但作为一项无线城域网（WMAN）技术，它可以和802.11b/g/a无线接入热点互为补充，构筑一个完全覆盖城域的宽带无线技术。

由于移动运营商数目的增加，语音业务带来的ARPU必然呈现下降趋势，如何提供更多的数据多媒体业务也是移动运营商一直在思考的问题。

在这样的背景下，WLAN在部署上取得了实质性的进展：

WiFi和VolP的结合给固网运营商带来了契机；WLAN的热点覆盖计划也正作为3G的补充成为移动运营商新的利润点。

未来WiFi的发展方向将包括：

网络技术上覆盖更大的范围，从热点到热区再到整个城市；推广WiFi手持终端和VoWLAN业务成为应用模式；基于IP的WiFi交换技术和开放的业务平台，使WLAN网络更智能、更易于管理；基于多层次的安全策略（WEP、WPA、WPA2、AES、VPN等）提供不同等级的安全方案，以确保无线通信的安全。

第二章ARM系统的硬件平台

2.1概述

嵌入式硬件平台包括中央处理器、外围的控制电路、只读存储器、可读写存储器、外围设备和网络控制单元。

由于嵌入式系统芯片的多样性，各模块芯片都有较大的选择空间。

在选择上述硬件平台模块的具体芯片时，通常需要考虑它们的功能、功耗、封装、体积、成本、可靠性、电磁兼容性等方面，并在尽量满足应用需求的同时尽量减少冗余功能，以节约成本。

本文根据实时监控的需要选择实验平台各模块的芯片。

2.2嵌入式处理器的选择

目前嵌入式系统中32位微控制器（MCU）的使用率正逐年增长，32位ARM体系结构己经成为一种事实上的标准，随着高端32位嵌入式微处理器价格的不断下降和开发环境的成熟，使得32位嵌入式处理器正日益挤压原先由8位微控制器主导的应用空间。

随着ARM处理器在全球范围的流行，32位的RISC嵌入式处理器已经开始成为高中端嵌入式应用和设计的主流。

使用32位架构不仅能提升性能，还能降低相同成本下的系统功耗和节约总成本以及缩短产品上市时间。

并使得嵌入式系统可随着产品的性能和需求不断扩展而升级。

本文选用了一款基于ARMCortex-M3内核芯片—由意法半导体（ST）推出的STM32F103芯片。

STM32F103系列微处理器是首款基于ARMv7-M体系结构的32位标准RISC（精简指令集）处理器，很高的代码效率，在8位和16位系统的存储空间上发挥了ARM内核的高性能。

该系列微处理器工作频率为72MHz，内置高达128K字节的Flash存储器和20K字节的SRAM，具有丰富的通用I/O端口。

作为最新一代的嵌入式ARM处理器，它为实现MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断响应系统。

丰富的片上资源使得STM32F103系列微处理器在多种领域如电

机驱动、实时控制、手持设备、PC游戏外设和空调系统等都显示出了强大的发展潜力。

STM32F103系列微处理器主要资源和特点如下：

1.多达51个快速I/O端口，所有I/O口均可以映像到16个外部中断，几乎所有端口都允许5V信号输入。

每个端口都可以由软件配置成输出（推挽或开漏）、输入（带或不带上拉或下拉）或其它的外设功能口。

2.2个12位模数转换器，多达16个外部输入通道，转换速率可达1MHz,转换范围为0-36V，具有双采样和保持功能。

内部嵌入有温度传感器，可方便的测量处理器温度值。

3.灵活的7路通用DMA可以管理存储器到存储器、设备到存储器和存储器到设备的数据传输，无须CPU任何干预。

通过DMA可以使数据快速地移动CPU的资源来进行其他操作。

DMA控制器支持环形缓冲区的管理，避免了控制器传输到达缓冲区结尾时所产生的中断。

它支持的外设包括：

定时器、ADC、SPI、I2C和USART等。

4.调试模式：

支持标准的20脚JTAG仿真调试以及针对Cortex-M3内核的串行单线调试（SWD）功能。

通常默认的调试接口是JTAG接口。

5.内部包含多达7个定时器。

6.含有丰富的通信接口，三个USART异步串行通信接口、两个I2C接口、两个SPI接口、一个CAN接口和一个USB接口，为实现数据通信提供了保证。

除工业可编程逻辑控制器（PLC）、家电、工业及家用安全设备、消防和暖气通风空调系统等传统应用，智能卡和生物测定等消费电子应用外，新的STM32系列还特别适合侧重低功耗的设备，如血糖和血脂监测设备。

2.3STM32F103的USART接口

2.3.1USART接口的引脚描述

表2.1USART的引脚描述

引脚名称

类型

描述

RX

输入端口

串口数据流入

TX

输出端口

串口数据流出

2.3.2USART主要的特性

1.3全双工的，异步通信。

2.NRZ标准格式。