基于ARM的時鐘+鬧鐘設(shè)計

1、嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計報告 基于ARM的時鐘系統(tǒng)院 系： 學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級： 指導(dǎo)教師： 完成時間： 目 錄1 引言12 STM32單片機RTC介紹13 總體設(shè)計框圖24 硬件電路24.1 STM32芯片管腳介紹24.2 STM32復(fù)位和時鐘電路設(shè)計34.3鬧鐘提醒電路45 程序流程圖45.1 主程序流程圖45.2 中斷程序流程圖66 總結(jié)與體會6參考文獻：7附錄：8基于ARM的時鐘系統(tǒng)摘要：本設(shè)計選擇STM32為核心控制元件，設(shè)計了用RTC定時器實現(xiàn)時鐘的控制與設(shè)計，本設(shè)計能作為普通時鐘用，而且能設(shè)置鬧鐘。程序使用C語言進行編程，能動態(tài)顯示當前時間，包括時、分、秒，并且

2、用串口助手顯示。關(guān)鍵詞：STM32 ARM 時鐘 鬧鐘1 引言 隨著科技的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和商業(yè)管理領(lǐng)域，在多媒體手機、袖珍電腦，掌上電腦，車載導(dǎo)航器等方面的應(yīng)用，更是極大地促進了嵌入式技術(shù)深入到生活和工作各個方面。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件及嵌入式軟件系統(tǒng)組成。本文介紹基于STM32F103R6T6的嵌入式微處理器的電子時鐘設(shè)計，并且在液晶上顯示。2 STM32單片機RTC介紹STM32的實時時鐘（RTC）是一個獨立的定時器。RTC模塊擁有一組連續(xù)計數(shù)的計數(shù)器，在相應(yīng)軟件配置下，可以提供時鐘日歷的功能，修改計數(shù)器的值可以重新設(shè)置系統(tǒng)當前的時間和日期。STM3

3、2F10x系列微控制器片上內(nèi)置的RTC模塊，主要特性如下：（1） 可編程的預(yù)分頻系數(shù)，分頻系數(shù)最高位220。（2） 32位的可編程計數(shù)器，可用于長程時間段的測量。（3） 兩個單獨的時鐘：用于APB1接口的PLCK1和RTC時鐘（此時RTC時鐘的頻率必須小于PCLK1時鐘的四分之一以上）。（4） 可以選擇一下三種RTC的時鐘源： HSE（high speed external）時鐘除以128，即高速外部時鐘，接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時鐘源，頻率范圍為416MHz。 LSI（low speed internal）振蕩器時鐘，即低速內(nèi)部時鐘，頻率為40kHz。 LSE（low speed ex

4、ternal）振蕩器時鐘，即低速外部時鐘，接石英晶體，頻率為32.768kHz。（5）2鐘獨立的復(fù)位類型： APB1接口由系統(tǒng)復(fù)位。 RTC核（預(yù)分頻器、鬧鐘、計數(shù)器和分頻器）只能由備份域復(fù)位。（6）3個專門的可屏蔽中斷：鬧鐘中斷，用來產(chǎn)生一個軟件可編程的鬧鐘中斷。秒中斷，用來產(chǎn)生一個可編程的周期性中斷信號（最長可達1s）。溢出中斷，檢測內(nèi)部可編程計數(shù)器溢出并回轉(zhuǎn)為0的狀態(tài)。3 總體設(shè)計框圖 本電路主要由3大部分電路組成：ARM最小系統(tǒng)電路、時鐘顯示電路和鬧鐘警報電路（本設(shè)計用LED燈指示）。其中ATM最小系統(tǒng)主要由復(fù)位電路和時鐘電路組成。在該設(shè)計中，鬧鐘提醒由LED燈代替，當鬧鐘時間到的話，

5、LED燈亮，延時設(shè)定的時間后自動關(guān)閉。總體設(shè)計方框圖，如圖1所示。STM32液晶顯示電路 復(fù)位電路 鬧鈴提醒電路 時鐘電路圖1總體設(shè)計方框圖4 硬件電路 該設(shè)計分為軟件設(shè)計和硬件設(shè)計兩大模塊，硬件電路由ARM最小系統(tǒng)電路、時鐘顯示電路和鬧鐘提醒電路組成。4.1 STM32芯片管腳介紹STM32F103R6T6管腳示意圖，如圖2所示。圖2 STM32F103R6T6管腳示意圖4.2 STM32復(fù)位和時鐘電路設(shè)計 此電路主要是復(fù)位電路和時鐘電路兩部分，其中復(fù)位電路采用按鍵手動復(fù)位和上電自動復(fù)位組合，電路如圖2（右）所示：其中7腳為STM32的復(fù)位端。時鐘電路如圖2（左）所示：晶振采用的是8MHz和

6、32.786KHz，8MKz分別接STM32的5腳和6腳，32.786KHz分別接STM32的3腳和4腳。圖3 STM32復(fù)位和時鐘電路4.3 鬧鐘提醒電路本設(shè)計的鬧鐘提醒電路沒有采用蜂鳴器，為了調(diào)試方便用實驗板上的發(fā)光二極管LED1LED4指示，其與實驗板對應(yīng)接口為PC0PC3。電路如圖4所示。圖4 鬧鐘提醒電路5 程序流程圖5.1主程序流程圖 主程序流程圖，如圖5所示。圖5主程序流程圖5.2中斷程序流程圖 中斷程序流程圖，如圖6所示。圖6中斷程序流程圖6 總結(jié)與體會通過這次時鐘的設(shè)計，使我對ARM有了更深的理解。剛開始拿到題提目，我先是查找相關(guān)資料，從圖書館和網(wǎng)上找到相關(guān)的課題，參考借鑒別

7、人的設(shè)計，從而理清我們設(shè)計的思路。此次作業(yè)設(shè)計大致可以分為兩部分，電路圖部分和程序編程部分，其中最有難度的是程序的編寫與調(diào)試。在編寫程序的過程中，我遇到了各種各樣的問題，工程之間的結(jié)合，對于其中的錯誤怎樣解決，需要配置什么，更改哪里等等。對于ARM我學(xué)的很淺，編程遇到問題不知道如何解決，我知道這個是我的弱點，但在這兩周的課程設(shè)計中，用Keil uVision4在ARM開發(fā)板上進行程序調(diào)試，遇到問題解決問題，在這個過程中我收獲了不少。參考文獻1 彭剛、秦志強等.基于ARM Cortex-M3的STM32系列嵌入式微控制器應(yīng)用實踐M.北京:電子工業(yè)出版社2 李寧.基于MDK的STM32處理器開發(fā)應(yīng)

8、用M.北京航空航天大學(xué)出版社，2008.3 王永紅、徐煒、赫立平.STM32系列ARM Cortex-M3微控制器原理與實踐M.北京航空航天大學(xué)出版社，2008.4 ARM Limited.Cortex-M3 Technical Reference Manual(r2p0). ARM DDI 0037G 2008.5 附錄1 總體電路圖2 串口助手演示效果3 源程序/* * 函數(shù)名：NVIC_Configuration * 描述 ：配置RTC秒中斷的主中斷優(yōu)先級為1，次優(yōu)先級為0 * 輸入 ：無 * 輸出 ：無 * 調(diào)用 ：外部調(diào)用 */void NVIC_Configuration(void

9、) NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* Configure one bit for preemption priority */ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); /* Enable the RTC Interrupt */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQCh

10、annelSubPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTCAlarm_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0 ; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* * 函數(shù)名：GPIO_Configuration * 描述 ：配置GPIO * 輸入 ：無 * 輸出 ：無

11、 * 調(diào)用 ：外部調(diào)用 */void GPIO_Configuration(void)/*定義一個GPIO_InitTypeDef類型的結(jié)構(gòu)體*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*開啟GPIOC的外設(shè)時鐘*/RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); /*選擇要控制的GPIOC引腳*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;/*設(shè)置引腳模式為通用推挽輸出*/ GPIO_InitS

12、tructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /*設(shè)置引腳速率為50MHz */ GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; /*調(diào)用庫函數(shù)，初始化GPIOC*/ GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3); /* * 函數(shù)名：RTC_Configuration * 描述 ：配置RTC * 輸入 ：無 * 輸出 ：無 * 調(diào)用 ：外部調(diào)用 *

13、/void RTC_Configuration(void) /* Enable PWR and BKP clocks */ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); /* Allow access to BKP Domain */ PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); /* Reset Backup Domain */ BKP_DeInit(); /* Enable LSE */ RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); /* Wait till LSE is

14、 ready */ while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) = RESET) /* Select LSE as RTC Clock Source */ RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); /* Enable RTC Clock */ RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); /* Wait for RTC registers synchronization */ RTC_WaitForSynchro(); /* Wait until last write operation on RTC registe

15、rs has finished */ RTC_WaitForLastTask(); /* Enable the RTC Second */ RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE); RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, ENABLE); /* Wait until last write operation on RTC registers has finished */ RTC_WaitForLastTask(); /* Set RTC prescaler: set RTC period to 1sec */ RTC_SetPrescaler(32767)

16、; /* RTC period = RTCCLK/RTC_PR = (32.768 KHz)/(32767+1) */ /* Wait until last write operation on RTC registers has finished */ RTC_WaitForLastTask();/* * 函數(shù)名：Time_Regulate * 描述 ：返回用戶在超級終端中輸入的時間值，并將值儲存在 * RTC 計數(shù)寄存器中。 * 輸入 ：無 * 輸出 ：用戶在超級終端中輸入的時間值，單位為 s * 調(diào)用 ：內(nèi)部調(diào)用 */uint32_t Time_Regulate(void) uint32

17、_t Tmp_HH = 0xFF, Tmp_MM = 0xFF, Tmp_SS = 0xFF; printf("rn=Time Settings="); printf("rn Please Set Hours"); while (Tmp_HH = 0xFF) Tmp_HH = USART_Scanf(23); printf(": %d", Tmp_HH); printf("rn Please Set Minutes"); while (Tmp_MM = 0xFF) Tmp_MM = USART_Scanf(59);

18、 printf(": %d", Tmp_MM); printf("rn Please Set Seconds"); while (Tmp_SS = 0xFF) Tmp_SS = USART_Scanf(59); printf(": %d", Tmp_SS); /* Return the value to store in RTC counter register */ return(Tmp_HH*3600 + Tmp_MM*60 + Tmp_SS);/* * 函數(shù)名：Time_Adjust * 描述 ：時間調(diào)節(jié) * 輸入 ：無 * 輸

19、出 ：無 * 調(diào)用 ：外部調(diào)用 */void Time_Adjust(void) /uint32_t AAAA; /* Wait until last write operation on RTC registers has finished */ RTC_WaitForLastTask(); /AAAA=Time_Regulate(); /* Change the current time */ RTC_SetCounter(Time_Regulate(); RTC_SetAlarm( Time_Regulate(); /* Wait until last write operation o

20、n RTC registers has finished */ RTC_WaitForLastTask();/* * 函數(shù)名：Time_Display * 描述 ：顯示當前時間值 * 輸入 ：-TimeVar RTC計數(shù)值，單位為 s * 輸出 ：無 * 調(diào)用 ：內(nèi)部調(diào)用 */void Time_Display(uint32_t TimeVar) uint32_t THH = 0, TMM = 0, TSS = 0; /* Compute hours */ THH = TimeVar / 3600; /* Compute minutes */ TMM = (TimeVar % 3600) /

21、60; /* Compute seconds */ TSS = (TimeVar % 3600) % 60; printf(" Time: %0.2d:%0.2d:%0.2dr", THH, TMM, TSS);/* * 函數(shù)名：Time_Show * 描述 ：在超級終端中顯示當前時間值 * 輸入 ：無 * 輸出 ：無 * 調(diào)用 ：外部調(diào)用 */ void Time_Show(void) printf("nr"); /* Infinite loop */ while (1) /* If 1s has paased */ if (TimeDisplay =

22、 1) /* Display current time */ Time_Display(RTC_GetCounter(); TimeDisplay = 0; /* * 函數(shù)名：USART_Scanf * 描述 ：串口從超級終端中獲取數(shù)值 * 輸入 ：- value 用戶在超級終端中輸入的數(shù)值 * 輸出 ：無 * 調(diào)用 ：內(nèi)部調(diào)用 */ uint8_t USART_Scanf(uint32_t value) uint32_t index = 0; uint32_t tmp2 = 0, 0; while (index < 2) /* Loop until RXNE = 1 */ while

23、(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) = RESET) tmpindex+ = (USART_ReceiveData(USART1);/ 從串口終端里面輸進去的數(shù)是ASCII碼值 if (tmpindex - 1 < 0x30) | (tmpindex - 1 > 0x39) printf("nrPlease enter valid number between 0 and 9"); index-; /* Calculate the Corresponding value */ index = (tmp1 -

24、 0x30) + (tmp0 - 0x30) * 10); /* Checks */ if (index > value) printf("nrPlease enter valid number between 0 and %d", value); return 0xFF; return index;/*/* STM32F10x Peripherals Interrupt Handlers */* Add here the Interrupt Handler for the used peripheral(s) (PPP), for the */* available

25、 peripheral interrupt handler's name please refer to the startup */* file (startup_stm32f10x_xx.s). */*/* * brief This function handles RTC global interrupt request. * param None * retval : None */void RTC_IRQHandler(void) if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET) /* Clear the RTC Second interru

26、pt */ RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC); /* Toggle GPIO_LED pin 6 each 1s */ /GPIO_WriteBit(GPIO_LED, GPIO_Pin_6, (BitAction)(1 - GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_LED, GPIO_Pin_6); /* Enable time update */ TimeDisplay = 1; /* Wait until last write operation on RTC registers has finished */ RTC_WaitForLas

27、tTask(); /* Reset RTC Counter when Time is 23:59:59 */ if (RTC_GetCounter() = 0x00015180) RTC_SetCounter(0x0); /* Wait until last write operation on RTC registers has finished */ RTC_WaitForLastTask(); if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!=RESET) RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR); printf("rn RTC alar

28、m begin!"); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3); Delay_nms(3000);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3); /* * 函數(shù)名：Delay_nus(int16) * 描述 ：微秒級延時n<32767 * 輸入 ：無 * 輸出 ：無 */void Delay_nus(u16 n)u16 j;while(n-)j=8;while(j-);/*/* * 函數(shù)名：Delay_nm

29、s(int16) * 描述 ：毫秒級延時n<32767 * 輸入 ：無 * 輸出 ：無 */void Delay_nms(u16 n)while(n-)Delay_nus(1100);/*嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計報告 * 文件名 ：main.c* 描述 ：利用STM32的RTC實現(xiàn)一個簡易的電子時鐘。在串口助手中顯示時間值。* 顯示格式為 Time: XX:XX:XX(時：分：秒)，當時間* 計數(shù)為：23：59：59 時將刷新為：00：00：00。 * 另外還能設(shè)置鬧鐘*基于ARM的時鐘系統(tǒng)*/int main(void) /* config the sysclock to 72M */ Sy

30、stemInit(); /* USART1 config */USART1_Config();/* 配置RTC秒中斷優(yōu)先級 */NVIC_Configuration(); printf( "rn This is a RTC demo. rn" );GPIO_Configuration();if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x5A5A) /* Backup data register value is not correct or not yet programmed (when the first time the progra

31、m is executed) */printf("rnThis is a RTC demo!rn"); printf("rnn RTC not yet configured."); /* RTC Configuration */ RTC_Configuration(); printf("rn RTC configured."); /* Adjust time by values entred by the user on the hyperterminal */ Time_Adjust(); BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0x5A5A); else /* Check if the Power On Reset flag is set */ if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PORRST) !=