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STM32F4 IO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 PF10 ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板教程 119 STM32F4 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"

void LED_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

#define LED0 PFout(9) // DS0

#define LED1 PFout(10) // DS1

void LED_Init(void); //初始化

#endif

(3)main函数

#include "sys.h"

#include "delay.h"

#include "led.h"

int main(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、ALIENTEK 2.8/3.5/4.3/7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

int main(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,"Explorer STM32F4");

LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"TOUCH TEST");

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,"PressKEY0to

Adjust");

delay_ms(1500);

Load_Drow_Dialog();

if(tp_dev.touchtype&0X80)ctp_test(); //电容屏测试

else rtp_test(); //电阻屏测试

}

(2)//电阻触摸屏测试函数

void rtp_test(void)

{

u8 key; u8 i=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();

else TP_Draw_Big_Point(tp_dev.x[0],tp_dev.y[0],RED); //画图

}

}else delay_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

void ctp_test(void)

{

u8 t=0; u8 i=0;

u16 lastpos[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

}

}

}else lastpos[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

void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)

{

float temp;

u16 mantissa;

u16 fraction;

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

#if EN_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"

int main(void)

{

u8 t;

u8 len;

u16 times=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、ALIENTEK 2.8/3.5/4.3/7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; u8 RTC_Init(void) {

u16 retry=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)return 1; //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())return 2; //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_Set_WakeUp(4,0); //配置 WAKE UP 中断,1 秒钟中断一次

return 0;

}

2.int main(void)

{

u8hour,min,sec,ampm;

u8 year,month,date,week;

u8 tbuf[40];

u8 t=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); //初始化串口波特率为 115200

usmart_dev.init(84); //初始化 USMART

LED_Init(); //初始化 LED

LCD_Init(); //初始化 LCD

RTC_Init(); //初始化 RTC

RTC_Set_WakeUp(4,0); //配置 WAKE UP 中断,1 秒钟中断一次

POINT_COLOR=RED;

LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");

LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"RTC TEST");

LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/5");

while(1)

{

t++;

if((t%10)==0) //每 100ms 更新一次显示数据

{

RTC_Get_Time(&hour,&min,&sec,&m);

sprintf((char*)tbuf,"Time:%02d:%02d:%02d",hour,min,sec);

LCD_ShowString(30,140,210,16,16,tbuf);

RTC_Get_Date(&year,&month,&date,&week);

sprintf((char*)tbuf,"Date:20%02d-%02d-%02d",year,month,date);

LCD_ShowString(30,160,210,16,16,tbuf);

sprintf((char*)tbuf,"Week:%d",week);

LCD_ShowString(30,180,210,16,16,tbuf);

}

if((t%20)==0)LED0=!LED0; //每200ms,翻转一次 LED0

delay_ms(10);

}

}

六、实验总结

通过这次实验，我学会了USMART调试组件的功能，串口调用相关函数，了解了STM32F4的内部实时时钟的硬件控制原理及设计方法，以及使用LCD模块来显示日期和时间，实现一个简单的实时时钟。实验中，下载编程时遇到了一些问题，在老师的帮助下解决了，同时还巩固了知识，实验出真知，实验也是另一种学习的途径。

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。