嵌入式实验报告.docx
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嵌入式实验报告
《嵌入式系统导论》实验报告
学院：
学号：
姓名：
上海工程技术大学
电子电气工程学院
实验一GPIO（按键和LED）实验
一、实验要求
1、掌握基于STM32F103微控制器的嵌入式系统、仿真器和开发用PC机之间的连接方法，能够搭建基于STM32F103微控制器的嵌入式系统交叉开发环境。
2、熟悉常用的嵌入式开发工具KEILMDK或IAREWARM的操作环境和基本功能（包括编辑、编译、链接、调试和下载等），学会创建、配置和管理STM32工程，掌握嵌入式程序的基本调试方法，学会使用逻辑分析仪窗口和外设窗口等信息窗口调试嵌入式程序。
3、理解LED和按键的构件原理，学会设计它们与微控制器间的接口电路
4、掌握STM32F103微控制器GPIO的工作原理，熟悉STM32的GPIO库函数
5、学会使用STM32的GPIO库函数在KEILMDK或IAREWARM下开发基于LED和按键的简单嵌入式应用程序
二、实验环境
1、硬件：
ALIENTEKSTM32F103嵌入式开发板
2、软件：
KEILMDK或IAREWARM
三、实验内容
1、流水灯实验一：
在KEILMDK或IAREWARM中建立STM32工程，并使用GPIO库函数和延时循环设计基于无限循环架构的嵌入式应用程序，使开发板上的红色LED以一定周期闪烁。
采用软件仿真的方式调试程序，通过“LogicAnalyzer”，观察程序模拟运行时连接红色LED的引脚PA8上的输出波形。
采用硬件下载的方式调试程序，观察程序下载硬件运行时红色LED的闪烁情况。
2、按键控制LED实验：
在KEILMDK或IAREWARM中建立STM32工程，并使用GPIO库函数设计基于无限循环架构的嵌入式应用程序，实现以下功能：
当按键KEY0按下时，目标板上红色LED点亮；当按键KEY0释放时，目标板上红色LED熄灭。
采用软件仿真的方式调试程序，通过“LogicAnalyzer”和“Peripherals→GPIOC”，观察程序模拟运行时连接红色LED的引脚PA8和连接按键KEY0的PC5上的输出波形。
采用硬件下载的方式调试程序，观察程序下载硬件运行时按键KEY0按下和释放时红色LED的点亮和熄灭情况。
四、硬件设计
1、发光二极管（红色LED）、按键（KEY0）与嵌入式微控制器（STM32F103）的接口电路
五、软件设计
1、流水灯实验一程序：
3、按键控制LED实验程序：
六、实验结果
1、流水灯实验一
1）软件模拟仿真
用连接红色LED的PA8引脚的输出信号波形图描述软件仿真的运行结果
2）下载硬件运行
用文字或图片描述程序在STM32F103微控制器上的运行结果
STM32F103微控制器上的运行结果为:
LED灯点亮一段时间后熄灭并且循环点亮
2、按键控制LED实验
1）软件模拟仿真
用连接红色LED的PA8和连接按键KEY0的PC5的引脚信号波形图描述软件仿真的运行结果
2）下载硬件运行
用文字或图片描述程序在STM32F103微控制器上的运行结果
按下按钮LED灯点亮,松开按钮后LED灯熄灭
七、实验思考
1、依次连接按键KEY0、KEY1和WK_UP的STM32引脚PA13、PA15和PA0的复用功能：
1）PA13、PA15：
由于PA13和PA15复位时默认设置为调试接口引脚（JTAG/SW），所以观察实验结果时先关闭开发板电源，然后拔下开发板上连接的仿真器接口，接着重新打开开发板电源观察程序运行结果。
2）PA0：
由于PA0外接跳线连接到温度传感器DS18B20，所以在做按键KEY和外部中断EXTI实验时，先拔下开发板上PA0与DS18B20的跳线。
实验二定时器实验
一、实验目的
1、掌握STM32的TIMER工作原理，熟悉STM32的TIMER库函数
2、学会使用STM32库函数在KEILMDK或IAREWARM下开发基于TIMER的嵌入式应用程序
3、掌握嵌入式系统中延时的实现方法和主要应用
4、学会在嵌入式开发工具（KEILMDK或IAREWARM）中使用单步∕全速运行、设置断点和观察变量∕寄存器等方法调试嵌入式应用程序
二、实验环境
1、硬件：
ALIENTEKSTM32F103嵌入式开发板
2、软件：
KEILMDK或IAREWARM
三、实验内容
1、流水灯实验二：
在KEILMDK或IAREWARM中建立STM32工程，使用GPIO和TIMER库函数，设计基于无限循环架构的嵌入式应用程序，使目标板上红色LED按固定时间一直闪烁，其中红色LED点亮和熄灭的时间各为x秒（x＝学生学号最后两位/10，如对于学号为021110223的学生，x＝23.0/10.0＝2.3秒）。
同时，在主程序中定义一个32位无符号变量CountOfToggle用来统计红色LED闪烁的次数，并且每当红色LED完成一次闪烁时，便在调试窗口中输出该变量的值。
采用软件仿真的方式调试程序，当程序模拟运行时，通过设置断点、使用“LogicAnalyzer”等方法观察连接红色LED的引脚PA8上的输出波形，并使用“DebugViewer”监测用来记录红色LED闪烁次数的32位无符号变量CountOfToggle的变化情况。
采用硬件下载的方式调试程序，观察程序下载硬件运行时红色LED的闪烁情况。
2、PWM输出实验：
在KEILMDK或IAREWARM中建立STM32工程，使用GPIO和TIMER库函数，设计基于无限循环架构的嵌入式应用程序，实现以下功能：
使用PWM输出达到部分点亮红色LED的效果——即在连接红色LED引脚PA8（TIM1的通道1）上输出频率为20kHz、占空比（即正脉冲时间与信号周期的比值）为94%的矩形脉冲信号，如下图所示。
采用软件仿真的方式调试程序，当程序模拟运行时，使用“LogicAnalyzer”观察连接红色LED的引脚PA8上的输出波形。
采用硬件下载的方式调试程序，观察程序下载硬件运行时红色LED的亮度情况，注意与实验一中完全点亮的红色LED的亮度比较。
四、硬件设计
1、发光二极管（LED）与嵌入式微控制器（STM32F103）的接口电路
五、软件设计
1、流水灯实验二：
2、PWM输出实验：
六、实验结果
1、流水灯实验二：
1）软件模拟仿真
用连接红色LED的PA8引脚的输出信号波形图描述软件仿真的运行结果
截图描述变量窗口和调试窗口中记录LED闪烁次数的变量CountOfToggle的变化情况
2）下载硬件运行
用文字或图片描述程序在STM32F103微控制器上的运行结果
STM32F103微控制器上的运行结果为:
LED点亮之后熄灭并且循环点亮
2、PWM输出实验：
1）软件模拟仿真
用连接红色LED的PA8引脚的输出信号波形图描述软件仿真的运行结果
2）下载硬件运行
用文字或图片描述程序在STM32F103微控制器上的运行结果
STM32F103微控制器上的运行结果为:
LED几乎是一直在点亮,几乎察觉不到有熄灭
七、实验思考
1、STM32引脚PA8可选的复用功能（TIM通道）
2、STM32引脚PD2可选的复用功能（TIM通道）
3、高级定时器TIM1的通道
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