基于STM32的嵌入式系统设计实验实验教学大纲.docx

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基于STM32的嵌入式系统设计实验实验教学大纲

本科教学实验室信息及

实验教学大纲

（实验）课程名称：

基于STM32的嵌入式系统设计实验

实验教学大纲

一、本课程实验总体介绍

1、本课程实验的教学要求（按要求学生掌握、理解、了解三个层次阐述）：

掌握基本的原理，STM32的性能和结构，输入输出端口GPIO,STM32的性能和结构，CortexM3处理器结构，地址映射、引脚功能描述、电源连接、复位和时钟控制RCC、输入输出端口GPIO、ADC和DAC、中断、DMA、定时器、同步串行通信SPI和I2C、同步异步串行通信USART。

理解STM32的高级编程方法，如双缓冲。

了解嵌入式系统发展趋势，了解目前嵌入式系统的主要技术。

2、本课程实验内容简介（50字左右）：

实验课程的内容是循序渐进的，从部分硬件的焊接开始，让学生在原理的基础上体会焊接电路板，提高技能。

然后是简单的第一个工程，开发自己的第一个工程，点亮LED，熟悉开发的环境和方法。

然后是关于串口、GPIO、中断、IIC、SPIFLASH、DAC和ADC、DMA、TF卡和网络编程的实验。

3、本课程适用专业：

电子信息类专业，包括计算机、电子工程、自动化、通信、机械电子、电气工程、电子测量、微电子、能源科学与工程、环境工程、汽车电子等与嵌入式系统开发有关的专业。

4、考核方式：

上机实验考试

5、总学时：

30

6、教材名称及教材性质（自编、统编、临时）：

自编机械工业出版社2013.11《基于STM32的嵌入式系统原理与设计》作者卢有亮

7、参考资料：

（英）姚文详，宋岩　译.ARMCortex-M3权威指南北京航空航天大学出版社2009

STM32F10xxx参考手册.意法半导体（中国）投资有限公司2010

32位基于ARM微控制器STM32F101xx与STM32F103xx固件函数库.意法半导体（中国）投资有限公司2010

RA8875Regulation.RAiOTechnologyInc.2011

JosephYiu.TheDefinitiveGuidetotheARMCortex-M32009

UM0427Oct.2007Rev2,STMicroelectronics

二、实验项目基本信息

实验项目1

1、实验项目名称：

电路板焊接与调试

2、实验项目的目的和要求：

掌握STM32F103实验板的电路的基本原理，掌握焊接电路板的基本技能。

要求在掌握电路原理的基础上进行电路板的焊接，要求能够焊接贴片0602电阻电容，能够焊接SOIC贴片芯片。

在完成后可进行上电，下载代码运行测试验证电路板焊接的正确性。

3、实验内容：

学习STM32F103实验板电路的原理图

焊接电路板上部分电阻电容

焊接LED和蜂鸣器

焊接ASM1117芯片IIC芯片AT24C02

下载测试代码到焊接好的STM32实验板，测试实验板是否工作正常

4、项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK、电烙铁。

5、所需主要元器件及耗材：

AT24C021个，104电容5只，LED4只，蜂鸣器1个

6、学时数：

4学时

实验项目2

1.实验项目名称：

流水灯和按键实验

2.实验项目的目的和要求：

掌握STM32开发环境，掌握从无到有的构建工程，学会GPIO及中断的基本操作。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

熟悉MDKKEIL开发环境，构建基于固件库的工程，编写代码实现流水灯工程，按键后能改变流水灯速度。

通过ISP下载代码到实验板，查看运行结果。

使用JLINK下载代码到目标板，查看运行结果，使用JLINK在线调试。

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目3

1实验项目名称：

串口发送和接收实验

2.实验项目的目的和要求：

掌握STM32基本串口编程，进一步学习中断处理

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

编写主程序，初始化串口1，设置波特率为9600，无校验，数据位8位，停止位1位。

写中断服务程序代码实现将发送过来的数据回送。

下载代码到实验板，通过串口调试助手发送数据，查看实验板送回的数据。

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目4

1实验项目名称：

串口DMA双缓冲实验

2.实验项目的目的和要求：

进一步掌握串口编程，进一步学习DMA编程。

学习使用双缓冲兵乓操作，理解互斥资源。

进一步学习使用DMA和中断，提高编程能力。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

假设，有一个设备用RS232串行口以256000的波特率发送数据，并且大概每80毫秒发送8个字节的数据。

使用串口调试助手，仿真这个设备。

要求将该设备发送的数据求平均值后送回。

采用DMA方式接收数据，接收完成后发生中断，然后DMA通道使用另一个缓冲区继续接收数据。

而这时CPU可以处理数据，计算刚接收到数据的平均值。

然后送回。

这样，CPU和DMA并行工作。

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目5

1实验项目名称：

I2C实验

2.实验项目的目的和要求：

熟练掌握I2C编程，学会对EPC02的读写操作。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

编写I2C驱动程序，使用驱动程序初始化EPC02，判断设备正确性。

写256个0x5A到EPC02，读出并发送给串口，通过串口调试助手判别是否读到的都是0x5A.

实验原理根据教材。

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目6

1实验项目名称：

SPIFLASH实验

2.实验项目的目的和要求：

熟练掌握SPI编程，学会对的W25Q64读写操作。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

1.编写SPI驱动程序

2.初始化SPI接口

3.读取SPIFLASH的ID，如果正确继续，否则报错

4.向SPIFALSH地址0x12AB00开始写一串字符，再读出比较判断是否与写入的一致

5.向SPIFALSH地址0x12AB00开始写连续256个字节的0x5A，然后读出并发送给串口，通过串口调试助手判别是否读到的都是0x5A.

实验原理根据教材。

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目7

1实验项目名称

TF卡编程实验

2.实验项目的目的和要求：

巩固SPI编程，学会对的TF卡读写操作。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

编写TF卡驱动程序（参考教材TF卡部分）

TF卡检测，检测不到提示

写卡上地5个扇区，写512个0x0a

读卡上低5个扇区，将读取内容发送到串口，判断是不是512个0x0a

实验原理根据教材。

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目8

1实验项目名称

TF卡FAT32实验

2.实验项目的目的和要求：

巩固SPI编程、TF卡读操作。

掌握FAT32文件系统，使用TinyFF软件包实现文件系统。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

1.在工程中加入TFF文件系统软件包

2.TF卡初始化并检测，判断TF卡类型和容量，输出到串口

3.读TF卡根目录文件data.txt,用串口调试助手显示该文件

实验原理根据教材。

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目9

1实验项目名称

网络PING实验

2.实验项目的目的和要求：

巩固SPI编程。

掌握通过SPI接口与网络接口芯片ENC28J60通信。

掌握使用uIP实现ARP与ICMP协议,实现主机PING通实验板。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

在工程中加入uIP网络软件包

编写网络接口芯片ENC28J60驱动

编写UIP底层移植代码

编写代码实现网络连接

在主程序中实现ICMP轮询

下载和测试

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目10

1实验项目名称

网络TCP/IP通信实验

2.实验项目的目的和要求：

巩固SPI编程。

掌握通过SPI接口与网络接口芯片ENC28J60通信。

掌握使用uIP实现TCP/IP协议。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

在上一实验工程基础上，进一步编写代码实现TCP/IP网络连接

使用TCP/IP协议发送和接收数据

下载和测试

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目11

1实验项目名称

DAC单次发送实验

2.实验项目的目的和要求：

掌握简单的DAC编程。

掌握对双DAC输出端口同时操作。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

1编写代码实现简单的DAC单次发送。

要求将0-4095的数字量依次转换发出，步长10，发送周期1秒。

2.编译下载到实验板，运行调试

3.撰写实验报告

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目12

1实验项目名称

使用DAC实现波形发生器实验

2.实验项目的目的和要求：

学习使用DMA方式发送波形数据到DAC通道。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

编写代码实现三角波数据发生器。

编写代码实现对DAC设置为连续波形发送模式

编写代码实现以DMA方式发送波形。

下载到目标板，用示波器观察输出的模拟量，用串口调试助手跟踪运行情况

撰写实验报告

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目13

1实验项目名称

AD波形采集实验

2.实验项目的目的和要求：

掌握STM32的ADC编程，实现多个通道的波形采集。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

实现对STM32的ADC通道的设置。

实现缓冲区，实现2个通道的ADC的连续采集

编译代码，下载到目标板，调试代码，观察实验结果

撰写实验报告

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时

实验项目14

1实验项目名称

AD波形DMA连续采集

2.实验项目的目的和要求：

进一步掌握STM32的ADC编程。

掌握STM32的ADC多通道DMA方式数据采集。

进一步巩固中断处理。

要求参考教材，编写代码下载到目标板，观察效果。

如未达到理想效果，检查和修改代码，再次编译下载直到成功。

记录实验过程，完成实验报告。

3.实验内容：

实现对STM32的ADC通道的设置。

实现缓冲区，实现2个通道的ADC的DMA方式连续采集

编译代码，下载到目标板，调试代码，观察实验结果

撰写实验报告

4.项目需用仪器设备名称：

PC计算机（宿主机）、STM32实验板、JLINK。

5.所需主要元器件及耗材：

无

6.学时数：

2学时