嵌入式系统实验报告.docx
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嵌入式系统实验报告
嵌入式系统实验报告
实验报告
课程名称：
嵌入式系统
学院：
信息工程
专业：
电子信息工程
班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
开课时间：
学年
第一
学期
实验名称：
IO接口（跑马灯）
实验时间：
11.16
实验成绩：
一、实验目的
1.掌握STM32F4基本IO口的使用。
2.使用STM32F4IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置完成对IO口的配置。
3.控制STM32F4的IO口输出，实现控制ALIENTEK探索者STM32F4开发板上的两个LED实现一个类似跑马灯的效果。
二、实验原理
本次实验的关键在于如何控制STM32F4的IO口输出。
IO主要由：
MODER、OTYPER、OSPEEDR、PUPDR、ODR、IDR、AFRH和AFRL等8个寄存器的控制，并且本次实验主要用到IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置，即可完成对IO口的配置。
所以可以通过了开发板上的两个LED灯来实现一个类似跑马灯的效果。
三、实验资源
实验器材:
探索者STM32F4开发板
硬件资源:
1.DS0（连接在PF9）
2.DS1（连接在PF10）
四、实验内容及步骤
1.硬件设计
2.软件设计
（1）新建TEST工程，在该工程文件夹下面新建一个HARDWARE文件夹，用来存储以后与硬件相关的代码。
然后在HARDWARE文件夹下新建一个LED文件夹，用来存放与LED相关的代码。
（2）打开USER文件夹下的test.uvproj工程，新建一个文件，然后保存在LED文件夹下面，保存为led.c，在led.c中输入相应的代码。
（3）采用GPIO_Set函数实现IO配置。
LED_Init调用GPIO_Set函数完成对PF9和PF10ALIENTEK探索者STM32F407开发板教程119STM32F4开发指南（寄存器版）的模式配置，控制LED0和LED1输出1（LED灭），使两个LED的初始化。
（4）新建一个led.h文件，保存在LED文件夹下，在led.h中输入相应的代码。
3.下载验证
使用flymcu下载（也可以通过JLINK等仿真器下载），如图1.2所示：
图1.2
运行结果如图1.3所示：
图1.3
五、实验源程序
相关代码如下所示：
（1）led.c文件
#include"led.h"
voidLED_Init（void）
{
RCC->AHB1ENR|=1<<5;//
GPIO_Set（GPIOF,PIN9|PIN10,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_100M,GPIO_PUPD_PU）;//PF9,PF10设置
LED0=1;//LED0关闭
LED1=1;//LED1关闭
}
（2）led.h文件
#ifndef__LED_H
#define__LED_H
#include"sys.h"
//LED端口定义
#defineLED0PFout（9）//DS0
#defineLED1PFout（10）//DS1
voidLED_Init（void）;//初始化
#endif
（3）main函数
#include"sys.h"
#include"delay.h"
#include"led.h"
intmain（void）
{
Stm32_Clock_Init（336,8,2,7）;//设置时钟,168Mhz
delay_init（168）;//初始化延时函数
LED_Init（）;//初始化LED时钟
while
（1）
{
LED0=0;//DS0亮
LED1=1;//DS1灭
delay_ms（500）;
LED0=1;//DS0灭
LED1=0;//DS1亮
delay_ms（500）;
}
}
六、实验总结
本次实验过程中，由于第一次实验，对实验器件，还有实验过程都不大了解，使得做实验过程中遇到很大的问题。
也花费了不少时间，不过在慢慢的摸索中，以及老师的指导和同学的帮助下，最终也了解了探索者STM32F4开发板的外部结构，以及各个引脚的作用，还有各个串口和并口的具体使用，还观察了跑马灯的运行状态，以及它的运行程序。
七、预习思考题
八、注意事项
（1）新建文件夹时，区分不同的文件夹之间的关系。
（2）编写代码时，注意格式和符号，在英文环境下输入。
实验名称：
触摸屏
实验时间：
11.23
实验成绩：
一、实验目的
1.掌握触摸屏的工作原理。
2.通过外接带触摸屏的LCD模块，来实现触摸屏控制。
3.通过对电阻触摸和电容触摸的学习，实现触摸屏驱动，最终实现一个手写板的功能。
二、实验原理
电阻式触摸屏原理：
当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，控制器检测到这个接通点并计算出X、Y轴的位置。
特点：
精度高、价格便宜、抗干扰能力强、稳定性好；
易被划伤、透光性差、不支持多点触摸。
电容式触摸屏原理：
利用人体的电流感应进行工作。
当手指触摸金属层时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成一个耦合电容。
对于高频电流来说电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。
这个电流分别从触摸屏的4个角的电极流出，并且流经4个电极的电流与手指到4角的距离成正比。
控制器通过对电流比例的计算，得到触摸点的位置。
特点：
手感好、无需校正、透光性好、支持多点触摸；
成本高、精度不高、抗干扰力差。
三、实验资源
实验器材:
探索者STM32F4开发板
硬件资源:
1、DS0（连接在PF9）
2、串口1（波特率:
115200,PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面）
3、ALIENTEK2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块（通过FSMC驱动,FSMC_NE4接LCD
片选/A6接RS）
4、按键KEY0（PE4）
四、实验内容及步骤
1.硬件设计
图2.1触摸屏与STM32F4连接原理图
2.软件设计
（1）打开上一章的工程，由于本次实验不要用到USMART和CAN相关代码，所以，先去掉USMART相关代码和can.c（此时HARDWARE组剩下：
led.c、ILI93xx.c和key.c）。
不过，本次实验要用到24C02，所以要添加myiic.c和24cxx.c到HARDWARE组下。
（2）然后，在HARDWARE文件夹下新建一个TOUCH文件夹。
然后新建一个touch.c、touch.h、ctiic.c等十个文件，并保存在TOUCH文件夹下，并将这个文件夹加入头文件包含路径。
其中，touch.c和touch.h是电阻触摸屏部分的代码，顺带兼电容触
摸屏的管理控制，其他则是电容触摸屏部分的代码。
3.下载验证
使用flymcu下载（也可以通过JLINK等仿真器下载），如图2.2所示：
图2.2
运行结果如图2.3所示：
图2.3
五、实验源程序
（1）main函数
intmain（void）
{
Stm32_Clock_Init（336,8,2,7）;//设置时钟,168Mhz
delay_init（168）;//延时初始化
uart_init（84,115200）;//初始化串口波特率为115200
LED_Init（）;//初始化LED
LCD_Init（）;//LCD初始化
KEY_Init（）;//按键初始化
tp_dev.init（）;//触摸屏初始化
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString（30,50,200,16,16,"ExplorerSTM32F4"）;
LCD_ShowString（30,70,200,16,16,"TOUCHTEST"）;
LCD_ShowString（30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK"）;
LCD_ShowString（30,110,200,16,16,"2014/5/7"）;
if（tp_dev.touchtype!
=0XFF）LCD_ShowString（30,130,200,16,16,"PressKEY0toAdjust"）;
delay_ms（1500）;
Load_Drow_Dialog（）;
if（tp_dev.touchtype&0X80）ctp_test（）;//电容屏测试
elsertp_test（）;//电阻屏测试
}
（2）//电阻触摸屏测试函数
voidrtp_test（void）
{
u8key;u8i=0;
while
（1）
{
key=KEY_Scan（0）;
tp_dev.scan（0）;
if（tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN）//触摸屏被按下
{
if（tp_dev.x[0]{
if（tp_dev.x[0]>（lcddev.width-24）&&tp_dev.y[0]<16）Load_Drow_Dialog（）;
elseTP_Draw_Big_Point（tp_dev.x[0],tp_dev.y[0],RED）;//画图
}
}elsedelay_ms（10）;//没有按键按下的时候
if（key==KEY0_PRES）//KEY0按下,则执行校准程序
{
LCD_Clear（WHITE）;//清屏
TP_Adjust（）;//屏幕校准
TP_Save_Adjdata（）;
Load_Drow_Dialog（）;
}
i++;
if（i%20==0）LED0=!
LED0;
}
}
（3）//电容触摸屏测试函数
voidctp_test（void）
{
u8t=0;u8i=0;
u16lastpos[5][2];//最后一次的数据
while
（1）
{
tp_dev.scan（0）;
for（t=0;t<5;t++）
{
if（（tp_dev.sta）&（1<{
if（tp_dev.x[t]{
if（lastpos[t][0]==0XFFFF）
{
lastpos[t][0]=tp_dev.x[t];
lastpos[t][1]=tp_dev.y[t];
}
lcd_draw_bline（lastpos[t][0],lastpos[t][1],tp_dev.x[t],tp_dev.y[t],2,
POINT_COLOR_TBL[t]）;//画线
lastpos[t][0]=tp_dev.x[t];
lastpos[t][1]=tp_dev.y[t];
if（tp_dev.x[t]>（lcddev.width-24）&&tp_dev.y[t]<20）
{
Load_Drow_Dialog（）;//清除
}
}
}elselastpos[t][0]=0XFFFF;
}
delay_ms（5）;i++;
if（i%20==0）LED0=!
LED0;
}
}
六、实验总结
基本达到实验的要求，了解触摸屏基本概念与原理，以及通过编程实现对触摸屏的控制，以及知道如何验证实验结果是否属于预期目标，并了解实验原理，为今后嵌入式的学习打下一定的学习基础。
七、预习思考题
八、注意事项
（1）新建文件夹时，区分不同的文件夹之间的关系。
（2）编写代码时，注意格式和符号，在英文环境下输入。
实验名称：
串口通信
实验时间：
11.30
实验成绩：
一、实验目的
1.了解STM32F4串口。
2.掌握如何使用STM32F4的串口来发送和接收数据。
3.学会如何初始化串口。
4.掌握串口编程与调试方法。
二、实验原理
串行通信需要将传输的数据分解成二进制位，然后采用一条信号线将多个二进制数据位按一定的时间和顺序，逐位由信息发送端传到信息的接收端。
根据数据的传输方向和发送接收是否能同时进行，数据传输的工作方式分为单工方式，半双工方式和全双工方式。
单工通信是指信息只能单方向传输的工作方式，发送端和接收端的方向是固定的。
半双工通信方式可以实现双向的通信，不能在两个方向上同时进行工作，但可以轮流交替地进行通信，即通信信道的任意端，既可以是发送端也可以是接收端。
全双工通信方式是指在通信的任意时刻，允许数据同时在两个方向上传输，即通信双方可以同时发送和接收数据。
三、实验资源
实验器材:
探索者STM32F4开发板
硬件资源:
a.DS0（连接在PF9）
b.串口1（波特率:
115200,PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面）
四、实验内容及步骤
1.硬件设计
所需硬件资源：
1）指示灯DS0
2）串口1
图3.1硬件连接图示意图
2.软件设计
（1）打开上一章的TSET工程，因为本章我们用不到按键和蜂鸣器等功能，所以把key.c和beep.c从HARDWARE工程组里面删除，从减少工程代码量，仅留下必须的.c文件，节省空间，加快编译速度。
（2）然后在SYSTEM组下双击usart.c,就可以看到文件里的代码。
3.下载验证
使用flymcu下载（也可以通过JLINK等仿真器下载），如图3.2所示：
图3.2
运行结果如图3.3所示：
图3.3
五、实验源程序
（1）uart_init函数
//初始化IO串口1
//pclk2:
PCLK2时钟频率（Mhz）
//bound:
波特率
voiduart_init（u32pclk2,u32bound）
{
floattemp;
u16mantissa;
u16fraction;
temp=（float）（pclk2*1000000）/（bound*16）;//得到USARTDIV@OVER8=0
mantissa=temp;//得到整数部分
fraction=（temp-mantissa）*16;//得到小数部分@OVER8=0
mantissa<<=4;
mantissa+=fraction;
RCC->AHB1ENR|=1<<0;//使能PORTA口时钟
RCC->APB2ENR|=1<<4;//使能串口1时钟
GPIO_Set（GPIOA,PIN9|PIN10,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_50M,
GPIO_PUPD_PU）;//PA9,PA10,复用功能,上拉输出
GPIO_AF_Set（GPIOA,9,7）;//PA9,AF7
GPIO_AF_Set（GPIOA,10,7）;//PA10,AF7
//波特率设置
USART1->BRR=mantissa;//波特率设置
USART1->CR1&=~（1<<15）;//OVER8=0
USART1->CR1|=1<<3;//串口发送使能
#ifEN_USART1_RX//如果使能了接收
//使能接收中断
USART1->CR1|=1<<2;//串口接收使能
USART1->CR1|=1<<5;//接收缓冲区非空中断使能
MY_NVIC_Init（3,3,USART1_IRQn,2）;//组2，最低优先级
#endif
USART1->CR1|=1<<13;//串口使能
}
（2）test.c函数
#include"sys.h"
#include"delay.h"
#include"usart.h"
#include"led.h"
intmain（void）
{
u8t;
u8len;
u16times=0;
Stm32_Clock_Init（336,8,2,7）;//设置时钟,168Mhz
delay_init（168）;//延时初始化
uart_init（84,115200）;//串口初始化为115200
LED_Init（）;//初始化与LED连接的硬件接口
while
（1）
{
if（USART_RX_STA&0x8000）
{
len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
printf（"\r\n您发送的消息为:
\r\n"）;
for（t=0;t{
USART1->DR=USART_RX_BUF[t];
while（（USART1->SR&0X40）==0）;//等待发送结束
}
printf（"\r\n\r\n"）;//插入换行
USART_RX_STA=0;
}else
{
times++;
if（times%5000==0）
{
printf（"\r\nALIENTEK探索者STM32F407开发板串口实验\r\n"）;
printf（"正点原子@ALIENTEK\r\n\r\n\r\n"）;
}
if（times%200==0）printf（"请输入数据,以回车键结束\r\n"）;
if（times%30==0）LED0=!
LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行.
delay_ms（10）;
}
}
}
六、实验总结
在程序设计方面，对串口通信的过程有了更深刻的理解和领会。
通过本次实验，使我对ARM嵌入式开发有了一定的掌握和理解，巩固了我在课程中所学的基本理论知识和实验技能，使我对嵌入式系统课程有了更深入的了解，熟悉了串口的使用，了解了内部功能模块及内核架构。
七、预习思考题
八、注意事项
（1）新建文件夹时，区分不同的文件夹之间的关系。
（2）编写代码时，注意格式和符号，在英文环境下输入。
实验名称：
RTC实时时钟
实验时间：
12.7
实验成绩：
一、实验目的
1.学会使用TFTLCD模块来显示日期和时间，实现一个简单的实时时钟，并可以设置闹钟
2.了解和掌握STM32F4的RTC的工作原理
二、实验原理
STM32F4的RTC时钟的使用：
1）时钟和分频；2）日历时间（RTC_TR）和日期（RTC_DR）寄存器；3）可编程闹钟；4）周期性自动唤醒
RTC正常工作的一般配置步骤如下：
1）使能电源时钟，并使能RTC及RTC后备寄存器写访问；2）开启外部低能振荡器，选择RTC时钟，并使能；3）取消RTC写保护；4）进入RTC初始化模式；5）设置RTC的分频，以及配置RTC参数
通过以上的5个步骤，我们就完成了对RTC的配置，RTC即可正常工作，而且这些操作不是每次上电都必须执行的，可以视情况而定。
三、实验资源
实验器材:
探索者STM32F4开发板
四、实验内容及步骤
硬件资源:
1、DS0（连接在PF9）,DS1（连接在PF10）
2、串口1（波特率:
115200,PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上）
3、ALIENTEK2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块（通过FSMC驱动,FSMC_NE4接LCD片选/A6接RS）
1.硬件设计
RTC属于STM32F4内部资源，期配置也是通过软件设置好就可以了。
不过RTC不能断电，否则数据就丢失了，我们如果想让时间在断电后还可以继续走，那么必须确保开发板的电池有电。
2.软件设计
打开上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个RTC的文件夹。
然后打开USER文件夹下的工程，新建一个rtc.c的文件和rtc.h的头文件，保存在RTC文件夹下，并将RTC文件夹加入头文件包含路径。
rtc.c中的代码中的RTC_Init函数用来初始化RTC时钟，在这里设置时间和日期，分别是通过RTC_Set_Time和RTC_Set_Data函数来实现的，其中RTC_Set_Time用于设置时间，RTC_Set_Data用于设置日期。
Test.c中通过RTC_Sst_WakeUp（4,0）;设置RTC周期型自动唤醒周期为1秒钟，类似于STM32F1的秒钟中断。
然后，在main函数不断的读取RTC的时间和日期（每100ms一次），并显示在LED上面。
将RTC的一些相关函数加入了usmart,这样通过串口就可以直接设置RTC时间、日期、闹钟A、周期性唤醒和备份寄存器读写等操作。
3.下载验证
使用flymcu下载（也可以通过JLINK等仿真器下载），如图4.2所示：
运行结果如图4.3所示：
图4.2
图4.3
五、实验源程序
1.RTC_Init
//RTC初始化
//返回值:
0,初始化成功;
//1,LSE开启失败;
//2,进入初始化模式失败;
u8RTC_Init（void）
{
u16retry=0X1FFF;
RCC->APB1ENR|=1<<28;//使能电源接口时钟
PWR->CR|=1<<8;//后备区域访问使能（RTC+SRAM）
if（RTC_Read_BKR（0）!
=0X5050）//是否第一次配置?
{
RCC->BDCR|=1<<0;//LSE开启
while（retry&&（（RCC->BDCR&0X02）==0））//等待LSE准备好
{
retry--;delay_ms（5）;
}
if（retry==0）return1;//LSE开启失败.
RCC->BDCR|=1<<8;//选择LSE,作为RTC的时钟
RCC->BDCR|=1<<15;//使能RTC时钟
//关闭RTC寄存器写保护
RTC->WPR=0xCA;
RTC->WPR=0x53;
if（RTC_Init_Mode（））return2;//进入RTC初始化模式
RTC->PRER=0XFF;//RTC同步分频系数（0~7FFF）,必须先设置同步分频,
//再设置异步分频,Frtc=Fclks/（（Sprec+1）*（Asprec+1））
RTC->PRER|=0X7F<<16;//RTC异步分频系数（1~0X7F）
RTC-CR&=~（1<<16）;//RTC设置为,24小时格式
RTC-ISR&=~（1<<7）;//退出RTC初始化模式
RTC-WPR=0xFF;//使能RTC寄存器写保护
RTC_Set_Time（23,59,56,0）;//设置时间
RTC_Set_Date（14,5,5,1）;//设置日期
//RTC_Set_AlarmA（7,0,0,10）;//设置闹钟时间
RTC_Write_BKR（0,0X5050）;//标记已经初始化过了
}
//RTC
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