嵌入式系统原理与开发教程习题答案

第1章嵌入式基础知识

赖树明

2023/3/24

1.1思政作业：阅读嵌入式系统发展历史文献，了解嵌入式系统的发展历程及其对社会进步和科技发展

的贡献，撰写一篇阅读报告，其中报告格式不限，字数不少于800字。

答案：省略

说明：本题是开放作业，自行发挥。

1.2简述嵌入式系统国内定义及国际定义。

答案：

国际定义：用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置。该定义是从应用上考虑的，嵌入式系统

是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置，只要是一个专用的工控系统都可以认为是嵌入式系

统。

国内定义：在国内，将嵌入式系统的一般定义是：是以应用为中心，通过软硬件裁减，适应对功能、

可靠性、成本、体积、功耗等要求的专用计算机系统。

1.3简述ARM公司与芯片厂家的关系。

答案：

ARM公司本身不进行具体芯片生产，它只负责设计处理器的构架，即处理器最核心的部件，然后把这

个核心部件技术授权给全球各大半导体厂家，芯片厂家在这个核心部件基础上增加上外围设备设计成具有

特定功能的处理器，再卖给设备厂家.

1.4简述STM32F40X最小系统包括哪几部分电路。

答案：

在结构上由片内/片上外设、板上外设构成，在电路上由芯片、电源电路、复位电路、振荡电路、启动

电路组成。

1.5举例描述嵌入式系统的应用领域。

答案：

嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上PDA、移动工控设备、电视机顶盒、手机、数

字电视、多媒体、汽车导航仪、微波炉、数字相机、电梯控制器、空调控制器、安全控制系统、自动售货

机、消费电子设备、工业仪表与医疗仪器等。

1.6总结冯•诺依曼体系结构和哈佛结构的特点。

答案：

冯・诺依曼结构：把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式存储，该结构的

主要特点：单一存储、统一编址、分时复用。

哈佛结构：

使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；使用独

立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联，也就是该

结构分开存储、独立编址、两倍带宽、效率更高。

第2章Keil开发环境及调试方法

2.1完成STM32F4的KEILARMMDK5开发集成开发环境的安装。

答案：省略

说明：自选根据书本介绍，动手实际安装操作。

2.2使用MDK5创建一个基本STM32F407工程，并且编写一个基本的main函数。

答案：省略

说明：请根据STM32F407软件开发环境搭建.pdf步骤完成。

2.3扩展：请自选查阅资料，理解CMSIS的含义及常用的规范说明。

答案：

CMSIS(CortexMicrocontrollerSoftwareInterfaceStandard),翻译过来是ARMCortex™微控制器

软件接口标准。这个标准是ARM跟芯片厂商共同提出的，是为了不同芯片厂商生产的Cortex-M0/M3/M4

芯片能在软件上基本兼容，各芯片厂商只需要按照该标准实现自家芯片外设驱动程序，就是兼容CMSIS标

准的。CMSIS在规范内容很多，比如系统函数的命名、芯片初始化启动流程等，如STM32的标准库、HAL

库、LL库驱动程序就是根据该标准写的。关于CMSIS官方设备的框架结构如下图所示：

CMSISBuild

第3章STM32F40X外设原理及控制方法

3.1使用寄存器配置方式，如何使能端口F的硬件？

答案：

查询芯片手册的外设时钟寄存器可以知道F口在AHB1ENR寄存器的第5位，

6.3.12RCCAHB1外设时钟使能寄存器(RCC_AHB1ENR)

RCCAHB1peripheralclockenableregister

偏移地址：0x30

复位值：0x00100000

访问：无等待周期，按字、半字和字节访问。

31302928272625242322212019181716

ETHMA

OTGHSOTGHSETHMAETHMAETHMACCMDATABKPSR

Reser­CPTPEDMA2ENDMA1ENRes.

ULPIENENCRXENCTXENCENReservedRAMENAMENReserved

vedN

rwrwrwrwrwrwrwrwrw

1514131211109876543210

GPIOIEGPIOHGPIOGEGPIOFEGPIODGPIOCGPIOBGPIOA

CRCENGPIOEEN

ReservedReservedNENNNENENENEN

rwrwrwrwrwrwrwrwrwrw

因此，只需要把RCC_AHB1ENR寄存器第5位设置为1即可：RCC->AHB1ENR|=1«5;

3.2使用寄存器配置方式，如何配置PF10为输出模式、PE13为输入模式?

答案：

〃开GGPF口时钟

RCC->AHB1ENR|=1«5;

//配置GPF10:01通用输出模式

GPIOF->MODER&=~(3«10*2);〃对应的两位分别清0

GPIOF->MODER|=(1«10*2);〃对应的两位分别设置为01

〃配置默认输出高电平

GPIOF->ODR|=1«10;

〃开GPE,口时钟

RCC->AHB1ENR|=1«4;

〃配置GPF10:00输入模式

GPIOE->MODER&=~(3«13*2);〃对应的两位分别清0

〃配置为：01：上拉-可选

GPIOE->PUPDR&=~(3«13*2);//对应的两位分别清0

GPIOE->PUPDR|=(1«13*2);〃对应的两位分别设置为01

3.3使用寄存器配置方式，编写引脚电平输出控制函数。

答案：

*函数名：gpio__x_output_ctrl

*功能描述：控制指定引脚输出电平

*作<:ZhifaChen

*参数说明:gpio_obj:GPIO地址,如GPIOA,GPIOA,...

*pin_num:本组引脚号；value:l或0

*返回值：无

*修改记录：无

*其他：

voidgpio_x_output_ctrl(GPIO_TypeDef*gpio_obj,intpin_num,intvalue)

(

if(value)

(

gpio_obj->ODR|=(1«pin_num);〃输出高电平

)

else

{

gpio_obj->ODR&=~(1«pin_num);〃输出低电平

)

)

3.4使用寄存器配置方式，编写读取输入引脚电平的函数。

答案：

*函数名：gpio_x_read_pin

*功能描述:读取指定GPIO引脚电平

*作者：ZhifaChen

*参数说明:gpio_obj:GPIO地址，$nGPIOA,GPIOA,……；

*pin_num:本组引脚号；

*返回值：1：高电平，0低电平

*修改记录：无

*其他：

intgpio_x_read_pin(GPIO_TypeDef*gpio_obj,intpin_num)

(

//!!是把非1变成1,0还是0,因为一个引脚值一定是0或1

return!!(gpio_obj->IDR&(1«pin_num));

3.5使用寄存器配置方式，根据图3.80原理图，实现跑马灯功能。

ui

图3.80LED电路图

答案见：homework-ch3-3.51-leds工程

3.6使用寄存器配置方式，根据图3.81,实现按键控制灯的亮、灭，每个按键控制一个LED灯，实现

按一下亮、再按一下灭，如此循环。

图3.81LED电路图

答案见：homework-ch3-3.6-button-leds工程

3.7结合图3.80和图3.81,编程实现4个按键中断，正确控制LED1~LED4的亮、灭。

答案见：homework-ch3-3.7-button-leds-interrupt工程

3.8编程实现三个按键中断不同的抢占优先级，且分另U控制LEDLLED3,它们中断抢占优先级分别设

置如下：

按键1：抢占优先级1

按键2：抢占优先级2

按键3：抢占优先级3

①若轮流按下按键3＞按键2＞按键1,请说明LEDLLED3的亮、灭现象。

②若轮流按下按键1＞按键2＞按键3,请说明LEDLLED3的亮、灭现象。

答案见：homework-ch3-3.8-button-leds-inlerrupl-nest工程

说明：

1.代码中在中断服务程序是人为加入1.5S的延时，是为了方便模拟中断执行没完时按键其他按键可以

看到是否能嵌套中断的效果。

2.现象是按下KEY1,在1.5S内按键KEY2或KEY3,都不会马上响应，而是等待KEY1中断程序执

行完成，会响应KEY2,KEY3,按下的中断程序，也就是低优先级不能嵌套高优先级。

反之，按下KEY3,在1.5S内按键K2或K1,会马上响应，而是不需要等待KEY3中断程序执行完成,

就响应KEY2/KEY1的中断程序，会马上响应KEY1,KEY2,按下的中断程序，也就是高优先级可以嵌套

高优先级。

其他顺序分析方法如上面一样，请自选写。

3.9描述串口数据帧中的起始位、数据位、停止位的作用。

起始位：一帧数据中，用1个低电平位来表示通信的开始；

数据位：长度是5~8位，通常是一个字节有效数据，用来存放一帧要传输的有效数据。

停止位：传输一帧数据后停止1位或1.5位传输的时间长度，用于消除异步通信会产生的时间积累误差,

或者说重新同步新的一帧数据传输，这样才可以确保长时间通信数据传输的正确性。

3.10编程实现串口中断，正确控制LED1~LED4的亮、灭，要求如下：

①接收到数据0x00,贝（］LED1点亮;接收到数据OxFO,贝！ILED1熄灭!

②接收到数据0x01,贝IJLED2点亮;接收到数据OxFl,贝！JLED2熄灭!

③接收到数据0x02,贝IJLED3点亮;接收到数据0xF2,贝！ILED3熄灭!

④接收到数据0x03,贝ljLED4点亮;接收到数据0xF3,贝ljLED4熄灭!

答案见：homework-ch3-3.9-leds-uart工程

3.11描述12c的起始信号、应答信号、停止信号的细节。

答案：

起始信号：SCL和SDA初始化为高电平，开始通信时SCL高电平期间SDA由高变成低，其作用相当

于总线复位，通知所有12c从机准备开始通信了。

应答信号：在每个字节传输后紧跟着一个应答位，即第9个时钟SCL高电平期间，SDA是低电平表示

应答信号，即告诉发送方数据已经成功接收。

停止信号：当主机不想通信了，停止通信的条件是SCL高电平期间SDA由低电平变成高电平，其作用

是终止通信。

3.12根据课本12c时序图，编写代码，实现向AT24c02的连续写入与连续读取。

答案见：homework-ch3-3.12-at24c02工程

3.13结合DMA和UART章节内容，编写代码，实现通过DMA方式发送数据。

答案见：homework-ch3-3.13-uart-dma-send工程

3.14综合应用：结合定时器、UART实现程序运行时间统计并且存储，以及通过UART与上位机通

信修改存储EEPROM中运行时间。

答案见：homework-ch3-3.14-runtime-save-eeprom工程

分析：

1.在EEPROM读写工程基本上增加上定时器示例代码

2.记录机器运行时间，需要考虑新机器第一次运行时是没有正确的时间记录的，而EEPROM中的数值

是无法确定的，因此程序设计需要能识别当前是否是已经设置过正确的运行时间，如果没有设置过运行时

间，则表示是新机器，此时设置运行时间为0,更新到EEPROM中。解决方法是在EERPOM中增加一个初

始化的标志值，开机先读取标志位置，判断是否是正确的初始化标志值，如果是，则表示不是新机器，读

取此时的运行时间做当前起始时间，否则运行时间设置为Oo

为方便管理运行时间和已初始化标志，我们把他们设定为一个结构体，并且规定初始化标志值，代

码片段如下所示：

#defineRUNTIME_HAVE_INIT_VALUE0x12345678〃已经初始化过的标志值

typedefstructruntime_data

(

u32second;//运行运行时间

u32have_init;〃是否是初始化了

}runtime_data_t;

3.定义时间存放变量和存储地址，代码片段如下所示

#defineRUN_TIME_POS0x10//存放运行参数位置

runtime_data_tg_runtime;//运行运行时间

4.编写更新运行时间和读取时间函数，调用AT24C02实现的读写函数即可

函数名：update_runtime

*功能描述：更新运行时间到EEPROM

作者:ZhifaChen

参数说明：无

返回值：无

修改记录：无

其他:；

voidupdate_runtime(runtime_data_trtime)

(

AT24C02_PageWrite(0xa0,RUN_TIME_POS,(u8*)&rtime,sizeof(runtime_data_t));

)

*函数名：read_runtime

*功能描述：从EEPROM读取运行时间

*作者:ZhifaChen

*参数说明：无

*返回值：无

*修改记录：无

*其他:；

intread_runtime(runtime_data_t*rtime)

(

intret;

ret=AT24C02_ReadBytes(0xa0,RUN_TIME_POS,(u8*)rtime,sizeof(runtime_data_t));

returnret;

5.在定时器中断程序中1秒中增加1,用来做运行时间统计

〃定时器6中断服务程序

voidTIM6_DAC_IRQHandler(void)

(

〃由于定时器6和DAC模块共用一个中断入口地址，因此也共用一个中断服务程序

〃这里先判断是否是属于定时器6产生的中断，如果是再反转LED灯

if(TIM6->SR&(1«0))

(

TIM6->SR&=~(1«0)；〃清标志

g_second++;

6.在主程序中每5秒保存一次运行时间到EEPROM

//每10秒保存一次运行时间，每秒保存频率太高，容易损坏EEPROM

if(g_second-g_second_pre>=5)

g_second_pre=g_second;

g_runtime.second+=5;〃当前时间加5秒

update_runtime(g_runtime);〃写入EEPROM,更新时间

7.再根据UART控制LED灯亮灭的示例增加串口命令来修改EEPROM中的运行时间，本示例有两个

清0运行时间和设置运行时间两条指令：

#defineCMD_RUN_TIME_CLR"RTM_CLR"〃清除运行时间

〃设置运行时间命令后面跟时间，单位秒，如RTM_SET123表示设置运行时间是123秒

#defineCMD_RUN_TIME_SET"RTM_SET"

解析代码片段：

//判断命令是否合法，合法，则执行命令

if(!strncmp((char*)uart_recv_buf,CMD_RUN_TIME_CLR,strlen(CMD_RUN_TIME_CLR)))

(

g_runtime.second=0;〃清除运行时间

update_runtime(g_runtime);//写入EEPROM,更新时间

}

elseif(!strncmp((char*)uart_recv_buf,CMD_RUN_TIME_SET,strlen(CMD_RUN_TIME_SET)))

{

〃命令示例:RTM_SET123

g_runtime.second=atoi((char*)&uart_recv_buf[7]);//提示时间值数据

update_runtime(g_runtime);〃写入EEPROM,更新时间

第4章gC/OS-III实时操作系统原理及实践

4.1基于jic/os-ni,编写一个任务，实现跑马灯。

答案：

分析说明：在本节基础ucOS示例代码基础上进行修改，增加LED任务代码即可。

1.把裸机编写的LED代码添加到工作当中

2.在main.c定义新增加的LED任务的相关变量，函数声明，优先级定义

#defineTASK_LED_PRIO6〃任务优先级

#defineTASK_LED_STK_SIZE128〃任务堆栈大小

OS_TCBtask_led_tcb;〃任务控制块

CPU_STKtask」ed_stk[TASK_LED_STK_SIZE];〃任务堆栈

voidtask_led_task(void*p_arg);〃任务函数

3.在start_task函数中增加-一个任务创建，创建led任务

〃创建TaskLed任务

OSTaskCreate((OS_TCB*)&task_led_tcb,〃任务控制块

(CPU.CHAR*)"Taskled'1,〃任务名字

(OS_TASK_PTR)task_led_task,〃任务函数

(void*)0,〃传递给任务函数的参数

(OS_PRIO)TASK_LED_PRIO,//任务优先级

(CPU_STK*)&task」ed_stk⑼，〃任务堆栈基地址

(CPU_STK_SIZE)TASK_LED_STK_SIZE/10,//任务堆栈深度限位

(CPU_STK_SIZE)TASK_LED_STK_SIZE,〃任务堆栈大小

(OS_MSG_QTY)0,//任务内部消息队列能够接收的最大消息数目，为0时禁止接收

消息

(OS_TICK)0,//当使能时间片轮转时的时间片长度，为。时为默认长度，

(void*)0,//用户补充的存储区

(OS_OPT)OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,〃任务选项

(OS_ERR*)&err);〃存放该函数错误时的返回值

4.编写led任务代码，在其中编写流水灯程序

//taskled任务函数

voidtask」ed_task(void*p_arg)

u8taskl_num=0;

OS_ERRerr;

CPU_SR_ALLOC();

p_arg=p_arg;

while(l)

gpio_x_output_ctrl(LED1_GP1O,LEDI_PIN,LED_ON);

OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);〃延时0.5s

gpio_x_output_ctrl(LED2_GPIO,LED2_PIN,LED_ON);

OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);〃延时0.5s

gpio_x_output_ctrl(LED3_GPIO,LED3_PIN,LED_ON);

OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);//延时0.5s

gpio_x_output_ctrl(LED4_GPIO,LED4_PIN,LED_ON);

OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);//延时0.5s

gpio_x_output_ctrl(LEDl_GPIO,LED1_PIN,LED_OFF);

OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);//延时0.5s

gpio_x_oulput_ctrl(LED2_GPIO,LED2_PIN,LED_OFF);

OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);〃延时0.5s

gpio_x_output_ctrl(LED3_GPIO,LED3_PIN,LED_OFF);

OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_T1ME_HMSM_STRICT,&err);〃延时0.5s

gpio_x_oulput_ctrl(LED4_GPIO,LED4_PIN,LED_OFF);

OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);〃延时0.5s

完整工程，见：homework-ch4-4.1-ucos-leds

4.2基于jiC/OS-HL编写一个任务管理LED亮、灭，一个任务用于识别按键状态，这两个任务配合实

现按键控制LED的亮、灭。

答案：

分析说明：上一个示例代码基础上进行修改：

1）创建一个消息队列，在按键任务中检测到有按键按下是把按键值放入消息队列中

2）修改LED任务：从消息队列中读取消息，转换成按键值，根据按键值控制不同的LED灯

3）新增加KEY任务：每20ms扫描一次按键状态，如检测到有按键按下发送到消息队列

完整工程，见：homework-ch4-4.2-ucos-button-led

4.3基于jiC/OS-IIL多任务利用互斥锁实现串口发送数据的函数。

答案：

分析说明：裸机的串口多字节发送在任务中使用，有可能在发送数据过程中被高优先级的任务抢占，

而高优先级任务里又调用了串口发送函数，这样就会存在冲突，导致低优先级的数据没有输送完成就被高

优先级任务抢占。解决方法，只需要把串口函数使用互斥信号量进行封装一层即可。

1.定义互斥信号量

OS_MUTEXuart_debug_mutex;//定义一个互斥信号量

2.在start_task任务中创建互斥信号量

〃创建一个互斥信号量

OSMutexCreate((OS_MUTEX*)&uart_debug_mutex,

(CPU_CHAR*)"uart_debug_mutex",

(OS_ERR*)&err);

3.封装串口发送函数

*函数名：os_uart_send_data

*功能描述：加了互斥信号量保保护的串口发送函数，可以防止任务抢占导致的数据混乱

*作者：

*参数说明：无

*返回值：无

*修改记录：无

*其他:；

intos_uart_send_data(u8*data,u16num)

(

OS_ERRerr;

OSMutexPend(&uart_debug_mutex,0,OS_OPT_PEND_BLOCKING,0,&err);//请求互斥信号量

uart_send_bytes(data,num);〃这里是你自己的多字节发送函数，根据实际情况替换即可

OSMutexPost(&uart_debug_mutex,OS_OPT_POST_NONE,&err);〃释放互斥信号量

完整工程，见：homework-ch4-4.3-ucos-mutex-uart

4.4基于HC/OS-IIL串口接收到的数据包通过消息队列发送给任务处理。数据包如下:

点亮LED1：熄灭LED1：

点亮LED2：熄灭LED2：^^led-2-0#^^

点亮LED3：熄灭LED3：^^led-3-0#^^

点亮LED4：熄灭LED4：,,led-4-0#^,

答案：

分析说明：

1.在main.c中定义一个消息队列存放串口消息

〃消息队列定义

#defineUART_MSG_Q_NUM8〃串口消息队列的数量

OS_Quart_data_msg;//定义一个消息队列，

2.在start_task任务中创建消息队列

〃创建消息队列uart_data_msg

OSQCreate((OS_Q*)&uart_data_msg,//消息队列指针

(CPU_CHAR*)"uart_data_msg",〃消息队列名称，自定义

(OS_MSG_QTY)UART_MSG_Q_NUM,〃消息队列长度，

(OS_ERR*)&err);//存放错误码

3.由于串口收到的数据长度可能不相同，收到后是放到消息队列中，延后处理的，因此需要记录实际

数据，为方便处理，我们可以定义一个结构体来存放收到数据长度，收到的数据，然后把该结构存数据包

放入消息队列中，延后处理就可以很方便取出数据长度。

在usart.h中添加以下结构定义：

〃定义串口消息结构，用来往消息队列中存放

typedefstruct{

u8datajen;〃有效数据长度

u8data[128];〃存放数据缓冲区

}uart_data_t；

4.main.c中创建串口处理任务，负责读取队列上的数据，并且进行解析，控制LED,任务函数如下:

〃读取UART队列上的数据来处理，根据处理结果控制LED

voidtask_uart(void*p_arg)

u8taskl_num=0;

OS_ERRerr;

uart_data_t*msg_data;

OS_MSG_SIZEsize;

P_arg=p_arg;

while(l)

〃读取按键任务发来的消息

msg_data=OSQPend((OS_Q*)&uart_data_msg,

(OS.TICK)0,

(OS_OPT)OS_OPT_PEND_BLOCKING,

(OS_MSG_SIZE*)&size,

(CPU_TS*)0,

(OS_ERR*)&err);

if(!stmcmp(nled-l-l#n,(char*)msg_data->data,msg_data->data_len)){

gpio_x_output_ctrl(LED1_GPIO,LED1_PIN,LED_ON);

[elseif(!strncmp(nled-l-O#n,(char*)msg_data->data,msg__data->data_len)){

gpio_x_output_ctrl(LEDl_GPIO,LED1_PIN,LED_OFF);

)elseif(!strncmp(,'led-2-l#,,,(char*)msg_data->data,msg_data->data_len)){

gpio_x_output_ctrl(LED2_GPIO,LED2_PIN,LED_ON);

Jelseif(!strncmp("led-2-0#H,(char*)msg_data->clata,msg_data->data_len)){

gpio_x_output_ctrl(LED2_GPIO,LED2_PIN,LED_OFF);

(elseif(!strncmp(uled-3-1#",(char*)msg_data->data,msg_data->data_len)){

gpio_x_output_ctrl(LED3_GPIO,LED3_PIN,LED_ON);

}elseif(!strncmp(nled-3-0#n,(char*)msg_data->data,msg_data->data_len)){

gpio_x_output_ctrl(LED3_GPIO,LED3_PIN,LED_OFF);

[elseif(!strncmp(,'led-4-l#,',(char*)msg_data->data,msg_data->data_len)){

gpio_x_output_ctrl(LED4_GPIO,LED4_PIN,LED_ON);

[elseif(!strncmp("led-4-0#',,(char*)msg_data->data,msg_data->data_len)){

gpio_x_output_ctrl(LED4_GPIO,LED4_PIN,LED_OFF);

〃回发给电脑显示收到的结果

os_uart_send_data(msg_data->data,msg_data->data_len);

5.在串口中断服务中，当接收到完整一帧数据后，封装成数据包发送到消息队列上即可，本示例是在

串口的空闲中断位置增加代码，如下：

#defineUART_DATA_ARR_SIZE8//定义8个元素

uart_data_tuart_data_arr[UART_DATA_ARR_SIZE];〃定义全局的消息队列数据包存放空间，

u8uapos_cur=0;〃用来指示当前使用的空闲位置

voidUSART2JRQHandler(void)〃如果你使用UART1就是USARTl」RQHandler

(

.省略

〃位4IDLE：检测到空闲线路(IDLElinedetected)

if(s&1«4)

(

……省略

uart2_recv_buflindex++%UART2_BUF_LEN]廿\(T;〃添加接收字符串的结束标志

index=0;〃清接收计数器

〃复制数据到缓冲区中

memcpy(&uart_data_arr|uapos_cur].data,uart2_recv_buf,uart2_recv_cnt+1);

uart_data_arr[uapos_cur].data_len=uart2_recv_cnt+1;

〃发送当前数据到队列中

externOS_Quart_data_msg;〃声明外部消息队列

u8err;

OSQPost((OS_Q*)&uart_data_msg,

(void*)&uart_data_arr[uapos_cur],

(OS_MSG_SIZE)sizeof(uart_data_t),

(OS_OPT)OS_OPT_POST_FIFO,

(OS_ERR*)&err);

uapos_cur++;

u叩os_cur%=UART_DATA_ARR_SIZE;〃更新下一个存储位置

完整工程，见：homework-ch4-4.4-ucos-uart-leds

第5章FATFS文件系统

5.1移植FATFS至ljSTM32F407ZGT6。

答案：省略

说明：请根书本描述完成文件系统移植操作，此处省略。

5.2使用FATFS的文件操作API实现创建目录、文件复制、删除文件、修改文件内容、重命名文件。

答案：

创建目录

复制文件

#defineREAD_BUF_SIZE1024*4〃定义缓冲区大小

u8cpbuf[READ_BUF_SIZE];//定义缓冲区

u8mf_copy(u8*psrc,u8*pdst)

(

u8retry=0,res;

u16br=0,bw=0;

u8*fbuf=0;

FIL_fsrc,_fdst;

FIL*fsrc=&_fsrc,*fdst=&_fdst;

fbuf=cpbuf;//复制数据临时缓冲区

//打开源文件，如果文件不存在就出错

res=f_open(fsrc,(constTCHAR*)psrc,FA_READ|FA_OPEN_EXISTING);

if(res!=FR_OK)

(

gotoout;

)

//以创建新文件形式打开一个文件，即新文件

res=f_open(fdst,(constTCHAR*)pdst,FA.WRITE|FA_CREATE_ALWAYS);

if(res!=FR_OK)

(

gotoout;

〃循环从源文件中复制数据写入到新文件中

while(res==FR_OK)//开始复制

(

br=0;

res=Lread(fsrc,fbuf,READ_BUF_SIZE,(UINT*)&br);//源头读出4096字节

if(res!=FR_OK)

(

gotoout;

〃文件完成了退出循环

if(!br)

(

break;

res=Lwrite(fdst,ftuf,(UINT)br,(UINT*)&bw);〃写入目的文件

if(res||bw<br)

(

gotoout;

)

)

out:

f_close(fdst);//closefilefdst

f_close(fsrc);//closefilefsrc

returnres;

)

删除文件：调用fLunlink函数即可删除文件

u8res=f_un1ink(file_name);〃删除文件

修改文件：以读写方式打开文件，然后读取内容出来到内存中，修改内存中的数据再回写即可，值得注

意的是，回写数据前应该先fjseek把读写指令调整到文件开头。

#defineREAD_BUF_SIZE1024*4〃定义缓冲区大小

u8cpbuf[READ_BUF_SIZE];〃定义缓冲区

u8modify_file_test(void)

(

u8retry=0,res;

ul6br=0,bw=0;

u8*fbuf=0;

FIL_fsrc,_fdst;

FIL求fsrc=&_fsrc;

fbuf=cpbuf;//复制数据临时缓冲区

#defineFILE_NAME"l.txt1'〃要修改的文件

//打开源文件，如果文件不存在就出错

res=f_open(fsrc.(constTCHAR*)FILE_NAME,FA_READ|FA_WRITE|FA_OPEN_EXISTING);

if(res!=FR_OK)

{

gotoout;

)

//循环从源文件中复制数据写入到新文件中

if(res==FR_OK)//开始复制

br=O;

res=f_read(fsrc,fbuf,READ_BUF_SIZE,(UINT*)&br);//源头读出4096字节

if(res!=FR_OK)

(

gotoout;

〃把修改后的数据重新写入文件

〃这里可以修改已经读取到fbuf中的数据了,以下把源数据6开始数据进行修改

slrcpy((char*)&fbuf[6],“ABCDEFGHIJKLMN\r\n")；

res=f_lseek(fsrc,0);〃把文件读写指针移动到文件开头

if(res)

(

gotoout;

)

res=f_write(fsrc,fbuf,(UINT)br,(UINT*)&bw);〃写入目的文件

if(res||bw<br)

(

gotoout;

)

}

out:

f_close(fsrc);//closefilefsrc

returnres;

)

重新命名文件：调用f.rename函数即可修改文件名

u8res=f_rename("oldname.txt"，"newname.txt”)；

5.3编写程序实现接收电脑串口助手发送来的文件，并且保存到SD卡中。

答案：

分析：

1.以本章移植好的文件系统工程｛smt32f407-sdio-fatfs-demo2｝为基本模板，修改UART接收代码，以及

main.c中增加中增加把UART收到的数据写入到文件中的代码

2.设计思路：文件可能很大，所以UART接收代码需要做一点变动，即收到不能一次性接收完成所有

文件数据再一次性写入，这样对RAM要求很大，解决方法是UART使用两个接收缓冲区，一个用来接收

实时UART字节数据，一个是存放等待写入文件的数据缓冲区。即接收到一定数量，如512字节后就把接

收缓冲区1数据复制到接收缓冲2,并且记录实际数据长度，主程序判断数据长度大于0就把缓冲区2的

数据写入到文件中。那文件发送完成一定是会进入UART的空闲中断里，因此，在空闲中断中设置标志，

标识这时候是文件的最后一笔数据即可。

3.UART代码关键部分：

〃接收数据需要一个缓冲区存放

u8uart1_recv_bufIUART1_BUF_LEN]={0};〃定义接收缓冲区

u8uartl_recv_buf2[UARTl_BUF_LEN]={0};〃定义接收缓冲区2

uint32_tuartl_flag=0;〃接收完成标志

uint32_tuartl_recv_index=0;〃接收下标计数器

uint32_tuartl_recv_cnt=0;〃本次要处理的数字字节数量

//UART中断服务程序

voidUSARTlJRQHandler(void)

(

uint32_ts;

s=USART1->SR;〃读取状态寄存器

〃位5RXNE：读取数据寄存器不为空(Readdataregisternotempty)

〃收到一个数据产生一个中断，读取收到的数据存储到接收缓冲区数组中

if(s&1«5)

(

//清接收中断标志，请DR时候就清中断标志

uartl_recv_buf[uartl_recv_index+4-]=USART1->DR;

USART1->SR&=〜(1«5);〃也可能手动写0清0

〃一次处理512字节数量

if(uart1_recv_index>=512)｛

uartl_recv_index-=512;〃跳过已经复制的数据

uartl_recv__cnt=512;〃本次复制512字节数据

//复制到处理缓冲区等待写入sd卡

memcpy(uartl_recv_buf2,uartl_recv_buf,uartl_recv_cnt);

)

〃位4IDLE：检测到空闲线路(IDLElinedetected)

if(s&1«4)

(

〃清空闲中断标志:该位由软件序列清零(读入USART_SR寄存器，然后读入USART_DR寄存器)

s=USARTl->SR;〃读取状态寄存器

USART1->DR;〃这样就是读，不接收结果

uartl_recv_bufruartl_recv_index]='\0';〃添加接收字符串的结束标志，可选的

uartl_recv_cnt=uartl_recv_index;〃保存实际字节数量

uartl_recv_index=0;//清接收计数器

uartl_flag=1;//设置中断处理标志

//复制到处理缓冲区等待写入sd卡

memcpy(uarll_recv_buf2,uartl_recv_buf,uartl_recv_cnt);

4.保存数据到文件的函数

*函数gpio_x_read_pin

*功能描述：把数据写入到文件中

*作者:ZhifaChen

*参数说明:fsrc:已经打开的文件结构指针；data:要保存的数据指针；

*num:本组引脚号；

*is_finish:是否是最后一笔数据，1表示最后一笔数据

*返回值：当前写入的累积字节数量；

*修改记录：无

*其他：

u32save_file_test(FIL*fsrc,u8*data,ul6num,u8is_finish)

(

staticu32write_num=0;

u8res=FR_OK;

ul6bw=0;

u32size=write_num;

write_num+=num;〃累加原来写入的字节

res=f_write(fsrc,data,(UINT)num,(UINT*)&bw);〃写入目的文件

if(res||bw<num)

(

Cclose(fsrc);//closefilefsrc

if(is_finish){

write_num=0;〃最后一笔数字写入时清累计值

Lclose(fsrc);//closefilefsrc

returnsize;

}

5.Main函数中关键代码

#defineFILE_NAME_MOD,'uart-data.txtn〃保存的文件名

intmain(void)

(

……原来的代码省略

〃打开源文件，如果文件不存在就出错

res=f_open(&fdst,(constTCHAR*)FILE_NAME_MOD,FA_READ|FA_WRITE|

FA_CREATE_ALWAYS);

if(res!=FR_OK)

(

printf("匚openerror\r\nu);

Delay_ms(1000);

)

while(l)

(

〃如果有数据来对执行写入文件操作

if(uartl_recv_cnt)

(

save_file_test(&fdst,uartl_recv_buf2,uartl_recv_cnt,uartl_flag);

uartl_recv_cnt=0;

if(uartl_flag)

(

uartl_flag=0;〃清接收完成标志

f_close(&fdst);〃关闭文件，这样文件会全部写入sd卡

)

)

6.完整项目工程见homework-ch5-5.3-save-uart-data-to-file

第6章分时操作系统Linux开发环境

6.1安装虚拟机、Ubuntuo

答案：省略

说明：请根据配套完成PPT操作，此处省略。

6.2配置Windows系统共享目录。

答案：省略

说明：请根据配套完成PPT操作，此处省略。

第7章Linux系统命令及Vim使用

7.1在Ubuntu系统中使用命令创建用户（用户名为自己的姓名拼音）并附上详细的创建过程与截图。

答案:

文件(F)编辑(E)查看(V)搜索(S)终端(T)帮助(H)

zhifachen@zhifachen-lx:~$sudouseradd-mxiaoming

[sudo]zhifachen的密码:

zhifachen@zhifachen-lx:-$Is/home/

xiaomingzhifachen

zhifachen@zhifachen-lx:~$sudopasswdxiaoming

输入新的UNIX密码：

重新输入新的UNIX密码：

passwd：已成功更新密码

zhifachenQzhifachen-lx:~$sudousermod-a-Gsudoxiaoming

zhifachen@zhifachen-lx:~$|

创建用户完成后，就可以注销，使用新用户登陆了。

说明：

sudouseradd-mxiaoming：表示创建新用户xiaoming,并且自动生成/home目录下用户家目录

sudopasswdxiaom