STM32 ARM 综合实验报告南京航空航天大学

1、 南京航空航天大学 研究生实验报告 项目名称： ARM嵌入式系统设计与应用技术 设计专题：综合实验二类：数据采集和显示系统 班级 ： 小组成员 （1）姓名： 学号： 学科： 电话： Email： 导师： （2）姓名： 学号： 学科： 电话： Email： 导师： （3）姓名： 学号： 学科： 电话： Email： 导师： 20XX年XX月XX日 一、本实验主要内容及要求 本次综合实验的主要内容是，利用ARM内部的A/D转换器进行数据采集和显示系统设计。实验要求如下： 1、 采用STM32开发板上的12位A/D转换器（参考电压3.3V）采集电位器测 试点的电压值。电位器与A/D的输入通道14相连

2、接。 2、 当按下Key键之后任意旋转电位器，利用A/D转化器采样20组电压值（每 1ms采样一次，使用定时器TIM2计时），并在液晶屏幕上显示当前电压值，当再次按下Key键之后将20组电压值存入到FLASH中。 3、 复位后按下Temper键将保存的20组电压值在液晶屏幕中央绘制出波形（要 求各点连接，每个点为5个像素，要有坐标系）。 1) 横坐标为“120”，每个横坐标之间的间隔为8个像素点； 2) 纵坐标为电压值“0V，1V，2V，3V，4V”，相邻坐标之间的为10个像素 点。 4、 在液晶屏合适的位置显示组名、姓名、学号、开发日期等信息。可利用STM32 开发板的资源扩展其他自定义功能

3、（如增加温度采集通道、当前采样频率显示和设置、采样率调节等）。 二、硬件框图 本次实验的硬件部分主要是计算机和STM32两个部分，对于计算机部分不做过多的介绍，下面着重介绍STM32中的与本实验相关模块。 1.1 ADC模块 12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。 模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阀值。ADC的输入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生。 STM32教学平台的电位器

4、是信号是连接到STM32的PC4口的， PC4正好是A/D转换的通道14，STM32实验教学平台上也标注了ADC12_14（14通道），电位器硬件框图如图1所示，ADC硬件框图如图1所示。 图1 ADC硬件框图 1.2 Flash存储模块 STM32F103ZET6有3个SPI，分别为SPI1、SPI2和SPI3。其中SP2和I2S2，SPI3和I2S3共用管脚，采用SPI功能还是I2S功能是由SPI_I2S_CFGR寄存器的第11位I2SMOD来决定的。 SPI_I2S配置寄存器(SPI_I2S_CFGR)，如下图3所示。其中I2SMODE位为1时表示选择I2S模式，为0时表示选择SPI模式

5、。 在STM32开发板上，是采用STM32的SPI1连接SPI FLASH的，如图2所示，STM32与M25P80的IO接口对应关系如表1所示。 图2 STM32的SPI1硬件框图 表 1 STM32与M25P80的IO接口对应关系 1.3 Key按键介绍 通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械 触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会 一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种 现象而作的措施就是按键消抖。 消抖是为了避免在按键按下或是抬起时电平剧烈抖动带来的影响。按键的消 抖，可用硬件或软件两种方法。 K

6、ey硬件框图如图3所示，按键输入与PG8口连接。当按键不按下时，PG8 口输入高电平；当按键按下时，PG8口输入低电平。 图3 Key硬件框图 4 1.4 定时器 STM32有4个定时器单元，一共有8个定时器。定时器1和定时器8构成功能强大的高级定时器，这两个定时器在电机控制方面有绝对的优势。其他剩下的定时器是通用定时器。 STM32的定时器除了可以计时外，还可以捕获比较。这些定时器具有捕获比较功能，同时还有一些特殊的工作模式。如在捕获模式下，定时器将启用一个输入过滤器和一个特殊的PWM测量模块，同时还支持编码器输入，这些编码输入可以测出电机的旋转方向甚至可以测出速度。而在比较模式下，定时器可

7、以实现标准的比较功能、输可以调节占空比的PWM波。 STM32定时器内部结构，如图4所示。 图4 STM32定时器内部结构 三、程序流程图 1、主程序流程图 图5 主程序的流程框图 如图5所示，对于该流程框图的分析如下： 1) 对STM32的初始化，其中包括ADC初始化、SPI串口初始化、LCD初始化 等，初始化过程在其相应的子程序中执行。 2) 显示组员的信息和时间，正如实验七所学的，运用函数LCD_ShowString()， 即可在LCD上显示自己所需要的信息，其显示的位置可以根据设定的坐标来设置。 3) 设置Key键，当Key键被按下时，开始采集数据并将其显示，而数据采集和 显示的编程及

8、其分析过程在前面的实验七中已经有过比较详细的介绍了，所以这里不再赘述。同时，采集到的数据及时的将其存储在Flash中，Flash的设置在其初始化中已经完成。 4) 设置Temper键，当Temper键被按下的时候，开始对之前采集到的数据进行 绘图，而绘图的过程在之后的子程序中有比较详尽地介绍，这里也不在作详细的说明。 2、子程序流程图 对于采集20组数据并显示、20组数据绘图两个子程序进行详细地说明如下： 1) 采集20组数据并显示子程序。ADC数据采集的编程在之前的实验中已经介 绍过， STM32芯片的ADC转换模块是12位的逐次逼近，所以在采集到14通道的数据除以4096（212），同时应

9、当熟悉ADC转换的初始化过程，在采集一个数据之后，将其保存在flash中，同时经过一定的延时之后进行下一个数据采集，直到采集满20个数据为止，流程图如图6所示。 图6 采集数据并显示子程序流程图 2) 将20组数据绘图。在采集完20组数据后，进入绘图子程序，绘图最初是进 行坐标的建立，坐标轴绘制好之后，依次读取存入Flash中的数据，并通过计算将其转换成坐标系中相应的坐标值，并通过函数LCD_DrawLine(X1,Y1,X2,Y2)将其显示出来，直到绘制完20个数据为止，流程图如图7所示。 图7 数据绘制子程序 四、实验结果和分析 1、软件的调试结果 将程序烧录到STM32中进行调试，调试结

10、果如图89所示，从图中可知，程序满足实验要求。 图8 显示日期及组员信息 图9 显示电压值及数据绘图 2、结果分析 如调试结果可知，程序基本上满足了本实验的要求，其中，20个数据的值是通过拧动电位器上的旋转键而得到的，在采样周期和操作人员拧动速度合适的情况下，数据所绘的图有一定的连续性。如果设置的采样周期太短的话，绘制的图就可能是一条直线，采集的数据是相同的值，所以在编程的时候，尽量把采样时间设置的合理一点。在编写显示组员信息的程序时，重要的是把坐标点设置合理，不然的话会出现显示的字母重叠现象，或是离的比较远，上面的调试结果图是经过组员对程序的坐标的调整，而得到的比较合适的位置。 五、源程序清

11、单 #include include.h #define KEY_ON 0 #define KEY_OFF 1 float set_value1; float Get_adcvalue1; float ADC_Flash20; void Draw_BigPoint(u16 x,u16 y) LCD_DrawPoint(x,y); LCD_DrawPoint(x-1,y); LCD_DrawPoint(x+1,y); LCD_DrawPoint(x,y-1); LCD_DrawPoint(x,y+1); int main(void) int i; int sectorCnt; u32 Flash

12、_ID; char j=0; char flag=0; u16 X1,Y1,X2,Y2; float Adc_Value,lastvalue,adctemp; float adcgroup20; u32 ADC_ConvertedValue; char filename260; delay_init(); uart_init(9600); NVIC_Configuration(); Key_GPIO_Config(); Adc_Init(); LCD_Init(); SPI_FLASH_Init(); /TIM2_Int_Init(9999,71999); LED_GPIO_Config();

13、 Flash_ID = SPI_FLASH_ReadID(); POINT_COLOR=BLACK; LCD_ShowString(40, 5, The 11th Group, 2014.5.28); LCD_ShowString(30, 30, Chen Maowu SX1403012); LCD_ShowString(30, 50, Zeng Ruipeng SX1403006); LCD_ShowString(30, 70, Ge Zhishang SX1405117); while(1) if(Key_Scan(GPIOG, GPIO_Pin_8) = KEY_ON) LCD_Clea

14、r(WHITE); POINT_COLOR=GREEN; LCD_DrawLine(60, 200, 240, 200); LCD_ShowString(40, 195, 0V); LCD_DrawLine(60, 200, 60, 110); LCD_DrawLine(58, 180, 62, 180); LCD_ShowString(40, 175, 1V); LCD_DrawLine(58, 160, 62, 160); LCD_ShowString(40, 155, 2V); LCD_DrawLine(58, 140, 62,140); LCD_ShowString(40, 135,

15、3V); LCD_DrawLine(58, 120, 62, 120); LCD_ShowString(40, 115, 4V); LCD_ShowString(36, 100, Voltage); LCD_DrawLine(100,198, 100, 202); LCD_ShowString(96, 205, 5); LCD_DrawLine(140,198, 140, 202); LCD_ShowString(136, 205, 10); LCD_DrawLine(180,198, 180, 202); LCD_ShowString(176, 205, 15); LCD_DrawLine(

16、220,198, 220, 202); LCD_ShowString(216, 205, 20); if(flag=0) for(j=0;j20;j+) ADC_ConvertedValue = Get_Adc(ADC_Channel_14); Adc_Value= (float)ADC_ConvertedValue / 4096 * 3.3; adcgroupj=Adc_Value; sprintf(filename,Current Value:%.3f,adcgroupj); LCD_ShowString(30,60,filename); POINT_COLOR=BLUE; X1=68+8

17、*j; Y1=200-20*Adc_Value; Draw_BigPoint(X1,Y1); delay_ms(1000); if(flag=1) sectorCnt = sizeof(adcgroup)/SPI_FLASH_SectorSize; if(sizeof(adcgroup)%SPI_FLASH_SectorSize ! = 0) sectorCnt+; for(i = 0; i sectorCnt; i+ ) SPI_FLASH_SectorErase(i*SPI_FLASH_SectorSize); for(j=0;j20;j+) set_value0=adcgroupj; S

18、PI_FLASH_BufferWrite(u8*)set_value, 4*j, sizeof(float); LCD_Clear(WHITE); POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(60, 120, Have Stored In Flash!); flag=!flag; if(Key_Scan(GPIOC, GPIO_Pin_13) = KEY_ON) for(j=0;j20;j+) SPI_FLASH_BufferRead(u8*)Get_adcvalue, 4*j, 4); ADC_Flashj=Get_adcvalue0; POINT_COLOR=GREEN

19、; LCD_DrawLine(60, 200, 240, 200); LCD_ShowString(40, 195, 0V); LCD_DrawLine(60, 200, 60, 110); LCD_DrawLine(58, 180, 62, 180); LCD_ShowString(40, 175, 1V); LCD_DrawLine(58, 160, 62, 160); LCD_ShowString(40, 155, 2V); LCD_DrawLine(58, 140, 62,140); LCD_ShowString(40, 135, 3V); LCD_DrawLine(58, 120, 62, 120); LCD_ShowString(40, 115, 4V); LCD_ShowString(36, 100, Voltage); LCD_DrawLine(100,198, 100, 202); LCD_ShowString(96, 205, 5