硬件工程实践报告

1、深圳大学实验报告课程名称： 硬件工程实践实验项目名称：串口实验； ADC实验学院：医学院指导教师：董磊报告人（组长）： 叶秋思学号：2012220034专业年级：生物医学工程2012 班级：02报告人（组员）： 王凌峰学号：2012220042专业年级：医疗器械工程2012 班级：01报告人（组员）： 卢健聪学号：2012220043专业年级：医疗器械工程2012 班级：01实验时间：2014.112014.12实验报告提交时间： 2015.1.4实验目的与要求：1. STM32 通过串口和上位机的对话， STM32 在收到上位机发过来的字符串后,控制LED灯（ DS0）亮灭；2. 用定时器

2、6 触发 DAC1和 DAC2输出不同电压 （不超过 3.3V），用定时器 3 触发 ADC1， 使其两个通道分别采集并输出DAC1和 DAC2输出的电压。例如：用定时器 6 触发，使 DAC1输出 1V 电压， DAC2输出 2V 电压 （PA4引脚对 应 DAC1，PA5引脚对应 DAC2）；用定时器 3触发 ADC1，使其第 7通道 PA7和第 8通 道 PB0 分别采集 PA4和 PA5的输出电压。方法、步骤：硬件部分ALIENTEK MiniSTM32 开发板CPU：STM32F103RCT6 LQFP64 FLASH:256K SRA：M 48KUSB 数据线NOTEBOOK: A

3、SUS A85VD O：SWindows 8.1 Pro x64软件部分编译环境： KEIL MDK-ARM Version 5.10STM32F10x Standard Peripherals Library(标准外设库)STM ISP 下载器： MCUISP 串口调试助手： XCOM V2.0 文档部分 参考文档： 1 STM32不完全手册 - 库函数版本 _V3.0 2 STM32中文参考手册 _V10外部链接： (STM32F1 Series -STMicroelectronics)manual/CD00171190.pdf (Reference manualSTM32F101xx,

4、STM32F102xx, STM32F103xx, STM32F105xx andSTM32F107xx advanced ARM? -based 32-bit MCUs)/wiki/STM32( 维基百科， STM32)( 开源电子网 )一、 串口实验根据实验要求，在 KEIL 编译环境下编写程序，生成 *.HEX文件； 通过 STM ISP 下载器( MCUISP)将程序下载到 STM32开发板中，运行程序； 使用 USB数据线连接 STM32开发板上的 USB_232接口，通过串口调试助手 (XCOM V2.0)发送指令字符串 1，使得 STM

5、32开发板上的指示灯 DS0亮 (红灯)，发送指令字符串 0，使得 STM32开发板上的指示灯 DS0熄灭；1. 安装及配置 KEIL(MDK-ARM Version 5.10 )软件 ;2. 参考 STM32不完全手册 -库函数版本 _V3.0 第三篇 - 第八章 - 串口实 验；2.1 STM32 串口简介串口作为 MCU 的重要外部接口， 同时也是软件开发重要的调试手段， 其重要性不言 而喻。 现在基本上所有的 MCU 都会带有串口， STM32 自然也不例外。串口设置的一般步骤可以总结为如下几个步骤：1) 串口时钟使能， GPIO 时钟使能2) 串口复位3) GPIO 端口模式设置4)

6、 串口参数初始化5) 开启中断并且初始化 NVIC (如果需要开启中断才需要这个步骤)6) 使能串口7) 编写中断处理函数(具体参考 STM32中文参考手册 _V10第 25章 - 通用同步异步收发器 (USART)3. 以“标准例程 -V3.5 库函数版本 - ALIENTEKM INISTM32 实验 3 串口实验” 中的程序源码作为参考 ( 原程序实现如下功能： STM32 通过串口和上位机的对话， STM32 在收到上位机发过来的字符串后，原原本本的返回给上位机 ) ，打开程序源码目录下的工 程文件( USART.uvproj)，然后在 KEIL 编译环境下修改 SYSTEM目录下的

7、文件以及 USER目录下的 文件；#include led.h#include sys.h#include usart.h/ 如果使用 ucos, 则包括下面的头文件即可 .#if SYSTEM_SUPPORT_UCOS#include includes.h /ucos 使用#endif/ 本程序仅供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途/ALIENTEK STM32 开发板/ 串口 1 初始化/ 正点原子 ALIENTEK/ 技术论坛 :/ 修改日期 :2012/8/18/ 版本： V1.5/ 版权所有，盗版必究。/Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2009-201

8、9/All rights reserved/*/V1.3 修改说明/ 支持适应不同频率下的串口波特率设置 ./ 加入了对 printf 的支持/ 增加了串口接收命令功能 ./ 修正了 printf 第一个字符丢失的 bug/V1.4 修改说明/1, 修改串口初始化 IO 的 bug/2, 修改了 USART_RX_STA,使得串口最大接收字节数为 2的14 次方/3, 增加了 USART_REC_LEN,用于定义串口最大允许接收的字节数 (不大于 2的14 次方)/4, 修改了 EN_USART1_RX 的使能方式/V1.5 修改说明/1, 增加了对 UCOSII 的支持 / / 加入以下代码

9、 ,支持 printf 函数 ,而不需要选择 use MicroLIB #if 1#pragma import(_use_no_semihosting)/ 标准库需要的支持函数struct _FILEint handle;FILE _stdout;/ 定义 _sys_exit() 以避免使用半主机模式_sys_exit(int x)x = x;/ 重定义 fputc 函数int fputc(int ch, FILE *f) while(USART1-SR&0X40)=0); /循环发送 ,直到发送完毕USART1-DR = (u8) ch;return ch;#endif/* 使用 micro

10、Lib 的方法 */*int fputc(int ch, FILE *f) USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) = RESET) return ch; int GetKey (void) while (!(USART1-SR & USART_FLAG_RXNE);return (int)(USART1-DR & 0x1FF); */ 串口 1 中断服务程序/ 注意 ,读取 USARTx-SR 能避免莫名其妙的错误u8 USART_RX_BUFUSART_RE

11、C_LEN; / 接收缓冲 ,最大 USART_REC_LEN 个字节 . / 接收状态/bit15 ， 接收完成标志/bit14 ， 接收到 0x0d/bit130 ， 接收到的有效字节数目u16 USART_RX_STA=0;/ 接收状态标记/ 初始化 IO 串口 1 /bound: 波特率 void uart_init(u32 bound)/GPIO 端口设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;ENABL

12、E);RCC APB2PeriphClockCmd(RCC APB2Periph USART1|RCC APB2Periph GPIOA,/ 使能 USART1 ，GPIOA 时钟USART_DeInit(USART1); / 复位串口 1/USART1_TX PA.9/ 复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; /PA.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GP

13、IOA, &GPIO_InitStructure); / 初始化 PA9/USART1_RXPA.10GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; / 浮空输入 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); / 初始化 PA10/Usart1 NVIC 配置NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;抢占优先级 3/ 子优先级 3/IRQ 通道使能VIC 寄存器NV

14、IC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3; / NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); / 根据指定的参数初始化/USART 初始化设置USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; / 一般设置为 9600;USART_InitStructure.USART_WordLen

15、gth = USART_WordLength_8b; /字长为 8 位数据格式USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; / 一个停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; /无奇偶校验位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;/ 无硬件数据流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | U

16、SART_Mode_Tx; / 收发模式USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); / 初始化串口 USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); / 开启中断 USART_Cmd(USART1, ENABLE); / 使能串口#if EN_USART1_RX / 如果使能了接收void USART1_IRQHandler(void) / 串口 1 中断服务程序 u8 Res;#ifdef OS_TICKS_PER_SEC/ 如果时钟节拍数定义了 ,说明要使用 ucosII 了.OSIntEnter();#e

17、ndif/ 接收中断 （接收到的数据必须if(USART GetITStatus(USART1, USART IT RXNE) != RESET)是 0x0d 0x0a 结尾 )Res =USART_ReceiveData(USART1);/(USART1-DR); / 读取接收到的数据if(Res=1)LED0=0;else if(Res=0) LED0=1;#ifdef OS_TICKS_PER_SEC/ 如果时钟节拍数定义了 ,说明要使用 ucosII 了.OSIntExit();#endif#endif#include delay.h#include led.h#include sys

18、.h#include usart.h/ALIENTEK Mini STM32 开发板范例代码 3/ 串口实验/ 技术支持： / 广州市星翼电子科技有限公司int main(void)u8 t;u8 len;u16 times=0;delay_init();/ 延时函数初始化NVIC_Configuration(); / 设置中断优先级分组 uart_init(9600);/ 串口初始化为 9600LED_Init(); / 初始化与 LED 连接的硬件接口while(1)4. 编译生成 *.HEX 文件；5. 下载验证， 将程序(USART.hex)下载到 MiniSTM32 开发板中， 运行

19、程序；6. 运行串口调试助手 XCOM，波特率设置为 9600，选择单条发送，其他选项 设置为默认值； 发送指令字符串 1，验证 MiniSTM32 开发板上的指示灯 DS0是否亮起； 发送指令字符串 0，验证 MiniSTM32 开发板上的指示灯 DS0是否熄灭； 运行结果：ADC实验1. 用定时器 6 触发 DAC1和 DAC2输出不同电压(不超过 3.3V )，用定时器 3 触发 ADC1，使其两个通道分别采集并输出 DAC1和 DAC2输出的电压。 例如：用定时器 6 触发，使 DAC1输出 1V电压， DAC2输出 2V电压 (PA4 引脚对应 DAC1，PA5引脚对应 DAC2）；

20、用定时器 3 触发 ADC1，使其第 7 通 道 PA7和第 8 通道 PB0 分别采集 PA4和 PA5 的输出电压。2. 参考STM32不完全手册 -库函数版本 _V3.0 的第三篇 - 第二十章 - ADC 实验，第二十二章 DAC 实验；以及 STM32中文参考手册 _V10的第 11章 - 模拟/数字转换（ADC），第 12章 - 数字/模拟转换（DAC）；2.1 STM32 ADC简 介STM32拥有 1-3 个 ADC（ STM32F101/102 系列只有 1 个 ADC），这些 ADC可以独 立使用， 也可以使用双重模式（提高采样率） 。STM32 的 ADC 是 12 位逐

21、次逼近型 的模拟数字转换器。 它有 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。STM32F103 系列最少都拥有 2个 ADC，我们选择的 STM32F103RCT 包含有 3 个 ADC。 STM32 的 ADC 最大的转换速率为1Mhz ，也就是转换时间为 1us （在ADCCLK=14M采, 样周期 为 1.5 个 ADC 时钟下得到） ，不要让 ADC 的时钟超过 14M，

22、 否则将导致结果准确度下降。STM32 将 ADC 的转换分为 2个通道组：规则通道组和注入通道组。规则通道相 当于你正常运行的程序，而注入通道呢，就相当于中断。在你程序正常执行的时候， 中断是可以打断你 的执行的。同这个类似，注入通道的转换可以打断规则通道的转 换， 在注入通道被转换完成之 后，规则通道才得以继续转换。 通过一个形象的例 子可以说明：假如你在家里的院子内放了 5 个温度探头，室内放了 3 个温度探头； 你需要时刻监视室外温度即可，但偶尔你想看看室内的温度；因此你可以使用规则 通道组循环扫描室外的 5 个探头并显示 AD 转换结果，当你想看室内温度时，通过 一个按钮启 动注入转

23、换组 （3 个室内探头 ） 并暂时显示室内温度，当你放开这个按钮 后，系统又会回到规则通 道组继续检测室外温度。从系统设计上，测量并显示室内 温度的过程中断了测量并显示室外温度的过程，但程序设计上可以在初始化阶段分 别设置好不同的转换组，系统运行中不必再变更 循环转换的配置，从而达到两个任 务互不干扰和快速切换的结果。可以设想一下，如果没有规则组和注入组的划分， 当你按下按钮后，需要从新配置 AD 循环扫描的通道，然后在释放按钮 后需再次配 置 AD 循环扫描的通道。 上面的例子因为速度较慢，不能完全体现这样区分（ 规则通道组和注入通道组 ） 的好处，但 在工业应用领域中有很多检测和监视探头需

24、要较 快地处理，这样对 AD 转换的分组将简化事件 处理的程序并提高事件处理的速度。 STM32 其 ADC 的规则通道组最多包含 16 个转换，而注入通道组最多包含 4个通道。 关于这两个通道组的详细介绍，请参考STM32中文参考手册 _V10的第 155 页，第 11 章。 STM32 的 ADC 可以进行很多种不同的转换模式， 这些模式在 STM32中 文参考手册 _V10的第 11 章也都有详细介绍，我们这里就不在一一列举了。我们本 章仅介绍如何使用规则通道的单次转 换模式。 STM32 的 ADC 在单次转换模式下， 只执行一次转换，该模式可以通过 ADC_CR2 寄存器 的 ADO

25、N 位（只适用于规则通 道）启动，也可以通过外部触发启动（适用于规则通道和注入通道） ，这是 CONT 位 为 0 。 以规则通道为例， 一旦所选择的通道转换完成， 转换结果将被存在 ADC_DR 寄 存器中， EOC（转换结束）标志将被置位，如果设置了EOCIE，则会产生中断。然后 ADC 将停止，直到下次启动。2.2 ADC主要特征12 位分辨率转换结束、注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断 单次和连续转换模式 从通道 0 到通道 n 的自动扫描模式 自校准 带内嵌数据一致性的数据对齐 采样间隔可以按通道分别编程 规则转换和注入转换均有外部触发选项 间断模式 双重模式 （带 2个或以上 ADC的器件） ADC转换时间： STM32F103xx 增强型产品：时钟为 56MHz时为 1 s（ 时钟为 72MHz为 1.17 s） STM32F101xx 基本型产品：时钟为 28MHz时为 1 s（ 时钟为 36MHz为 1.55 s） STM32F102xxUSB型产品：时钟为 48MHz时为 1.2 s STM32F105xx 和 STM32F107xx产品：时钟为