STM32綜合實(shí)踐

1、河南科技大學(xué)綜 合 實(shí) 踐 報(bào) 告綜合實(shí)踐任務(wù)書（指導(dǎo)教師填寫）課程名稱 自動(dòng)化綜合實(shí)踐 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 設(shè)計(jì)題目 基于STM32的信息顯示設(shè)計(jì) 一、 綜合實(shí)踐目的1. 培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索的能力，如何利用Internet檢索需要的文獻(xiàn)資料。2. 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。3. 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和工程設(shè)計(jì)的能力。4. 提高畢業(yè)班學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。5. 提高學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫水平。二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)條件和要求1設(shè)計(jì)內(nèi)容以STM32為主機(jī)，設(shè)計(jì)一個(gè)信息顯示系統(tǒng)，需要顯示功能如下：（1）顯示人員姓名，三個(gè)字用三種不同的顏色顯示；（2）使用大字體顯示；（3）顯示該

2、人員的照片；（4）通過按鍵進(jìn)行人員信息切換。2 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)STM32的最小系統(tǒng)； 啟動(dòng)系統(tǒng)的按鍵電路設(shè)計(jì)。 繪制實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)內(nèi)容的硬件電路（原理圖），系統(tǒng)的組成框圖。 編寫本綜合實(shí)踐內(nèi)容的軟件設(shè)計(jì)（包含程序流程圖和對(duì)程序注釋）。 硬件實(shí)驗(yàn)部分可選用實(shí)驗(yàn)箱測(cè)試或仿真軟件實(shí)現(xiàn)。三 時(shí)間進(jìn)度安排按教學(xué)計(jì)劃規(guī)定，綜合實(shí)踐課程的總學(xué)時(shí)為2周，其進(jìn)度安排和時(shí)間大致分配如下：1. 十七周周一至周三 查閱資料、進(jìn)行軟、硬件初步設(shè)計(jì)；2. 十七周周四至周五 具體實(shí)現(xiàn)軟硬件的設(shè)計(jì)功能；3. 十八周周一至周三 完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)，調(diào)試、測(cè)試，形成完整的系統(tǒng)。4. 十八周周四至周五 總結(jié)設(shè)計(jì)過程，編寫綜合實(shí)踐報(bào)告書，并答

3、辯。四 主要參考文獻(xiàn)1 梁新元. 嵌入式系統(tǒng)開發(fā). 電子工業(yè)出版社，20092 陳振林. 嵌入式硬件設(shè)計(jì). 中國電力出版社，20073 STM32嵌入式微控制器快速上手. 電子工業(yè)出版社，20124 陳啟軍. 嵌入式系統(tǒng)及其應(yīng)用:基于Cortex-M3內(nèi)核和STM32F103系列微控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā). 同濟(jì)大學(xué)出版社，2014五、設(shè)計(jì)分組及選題安排自動(dòng)化122班全體學(xué)生，自動(dòng)化123班部分生。指導(dǎo)教師簽字： 2015年12月20日自動(dòng)化綜合實(shí)踐報(bào)告目錄1 設(shè)計(jì)項(xiàng)目簡(jiǎn)介1.1 系統(tǒng)功能描述1.2 目前該項(xiàng)目的類似產(chǎn)品的情況簡(jiǎn)介1.3 項(xiàng)目本身的特色2 總體設(shè)計(jì)2.1 總體方案設(shè)計(jì)框圖3 硬件

4、設(shè)計(jì)3.1 主控芯片選型3.1.1 STM32F103X系列處理器簡(jiǎn)介3.1.2 功能介紹3.1.3 STM32電路圖3.1.4 JTAG/SWD3.2 LCD顯示屏3.2.1 LCD顯示屏電路3.2.2 數(shù)據(jù)與顯存對(duì)應(yīng)關(guān)系圖3.3 按鍵電路圖4 軟件設(shè)計(jì)4.1 LCD顯示系統(tǒng)程序框圖4.2 按鍵程序框圖5 程序清單5.1 STM32啟動(dòng)程序5.2 LCD程序5.3 按鍵相關(guān)程序6 收獲及體會(huì) 參考文獻(xiàn) 1 設(shè)計(jì)項(xiàng)目簡(jiǎn)介1.1 系統(tǒng)功能描述以STM32為主機(jī)，設(shè)計(jì)一個(gè)信息顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)可以顯示人員姓名，三個(gè)字用三種不同的顏色，并且可以使用大字體顯示；此外，還應(yīng)該具有顯示該人員的照片，并通過按鍵

5、進(jìn)行人員信息切換的功能。1.2 目前該項(xiàng)目的類似產(chǎn)品的情況簡(jiǎn)介本次所參加的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，其目的是培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索的能力，如何利用Internet檢索需要的文獻(xiàn)資料；培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，以期能提高畢業(yè)班學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫水平。本次項(xiàng)目實(shí)習(xí)不具備任何創(chuàng)新點(diǎn)，關(guān)于該技術(shù)，在商業(yè)上已經(jīng)運(yùn)用的十分成熟，移動(dòng)電話就是其中一個(gè)非常普遍的例子。1.3 項(xiàng)目本身的特色本次設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)習(xí)的特色點(diǎn)在于可以將本學(xué)期學(xué)習(xí)的嵌入式課程，通過親自動(dòng)手實(shí)踐，加深了對(duì)學(xué)習(xí)的知識(shí)的了解，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。此外，通過本次親自動(dòng)手編寫程序，加深了對(duì)嵌入式的認(rèn)識(shí)，簡(jiǎn)要

6、學(xué)習(xí)了STM32的相關(guān)知識(shí)。另外，本次程序編寫主要使用模塊化編程，對(duì)于老師所講的模塊化編程概念，讓我覺得受益良多。通過本次實(shí)習(xí)，也讓我明白了LCD顯示屏的發(fā)光原理，并且明白了分辨率的概念。2 總體設(shè)計(jì)2.1 總體方案設(shè)計(jì)框圖電源STM32LCD屏 按鍵3 硬件設(shè)計(jì)3.1 主控芯片選型對(duì)于微處理器，作為大學(xué)生，我們常見并且比較熟悉的當(dāng)然是51單片機(jī)，但是51單片機(jī)功能單一，難以勝任較復(fù)雜系統(tǒng)的主控芯片。當(dāng)需要處理比較復(fù)雜的系統(tǒng)的時(shí)候，當(dāng)前較為流行，應(yīng)用最普遍的應(yīng)該是ARM架構(gòu)的相關(guān)嵌入式處理器。ARM是Advanced RISC Machines的縮寫，ARM，既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以

7、認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。該企業(yè)設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC （精簡(jiǎn)指令集）處理器。該公司的特點(diǎn)是只設(shè)計(jì)芯片，而不生產(chǎn)。它提供ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）核，將技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商，并提供服務(wù)。在ARM的相關(guān)系列產(chǎn)品中，除了一些Unix圖形工作站外，大多數(shù)ARM核心的處理器都使用在嵌入領(lǐng)域。到目前為止，基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位嵌入式微處理器75以上的市場(chǎng)份額。  全球80%的GSM/3G手機(jī)、99%的CDMA手機(jī)以及絕大多數(shù)PDA產(chǎn)品均采用ARM體系的嵌入式處理器。  

8、;“掌上計(jì)算”相關(guān)的所有領(lǐng)域皆為其所主宰。主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋合M(fèi)類電子，無線、圖像應(yīng)用開放平臺(tái)、存儲(chǔ)、自動(dòng)化、智能卡、SIM卡等。  ARM處理器的三大特點(diǎn)：耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集、眾多合作伙伴。ARM公司開發(fā)了很多系列的ARM處理器核，目前最新的系列是ARM11。  另外還有ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10為4個(gè)通用處理器系列，每一個(gè)系列提供一套相對(duì)獨(dú)特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。ARM公司在經(jīng)典處理器ARM11以后的產(chǎn)品改用Cortex命名，并分成A、R和M三類，旨在為各種不同的市場(chǎng)提供服務(wù)?！癆”系列面向尖端的基于虛擬內(nèi)存

9、的操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用；“R”系列針對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)；“M”系列對(duì)微控制器。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M系列內(nèi)核，其性能優(yōu)良，按內(nèi)核架構(gòu)的不同，意法半導(dǎo)體公司推出了滿足不同領(lǐng)域、不同要求的32系列處理器。目前市面流通的型號(hào)有：基本型：STM32F101R6、STM32F101C8、STM32F101R8、STM32F101V8、STM32F101RB、STM32F101VB。增強(qiáng)型：STM32F103C8、STM32F103R8、STM32F103V8、STM32F103RB、STM32F103VB、 STM32F103VE、STM32

10、F103ZE，本項(xiàng)目選用STM32F103X系列處理器3.1.1 STM32F103X系列處理器簡(jiǎn)介STM32F103X系列處理器共有STM32F103XC、STM32F103XD、STM32F103XE三個(gè)類型，是32位基于ARM Cortex-M3架構(gòu)的帶512K字節(jié)閃存的增強(qiáng)型微控制器，內(nèi)含11個(gè)定時(shí)器、 3個(gè)ADC 、 13個(gè)通信接口，最高72MHz工作頻率，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問時(shí)可達(dá)1.25DMips/MHz。3.1.2 功能介紹 內(nèi)核： ARM 32位的Cortex-M3 CPU 最高72MHz工作頻率，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問1.25DMips/MHz(Dhrystone2.

11、1) 單周期乘法和硬件除法 存儲(chǔ)器 從256K至512K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器 高達(dá)64K字節(jié)的SRAM 帶4個(gè)片選的靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器。支持CF卡、SRAM、 PSRAM、 NOR，NAND存儲(chǔ)器 并行LCD接口，兼容8080/6800模式 時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理 2.03.6伏供電和I/O引腳 上電/斷電復(fù)位(POR/PDR)、可編程電壓監(jiān)測(cè)器(PVD) 416MHz晶體振蕩器 內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器 內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40kHz的RC振蕩器 帶校準(zhǔn)功能的32kHz RTC振蕩器 低功耗 睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式 VBAT為RTC和后備寄存器供電 3個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 1s轉(zhuǎn)換時(shí)間(多達(dá)2

12、1個(gè)輸入通道) 轉(zhuǎn)換范圍： 0至3.6V 三倍采樣和保持功能 溫度傳感器 2 通道 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換器 DMA： 12 通道 DMA 控制器 支持的外設(shè)：定時(shí)器、 ADC、 DAC、 SDIO、I2S、 SPI、 I2C和USART 調(diào)試模式 串行單線調(diào)試(SWD)和JTAG接口 Cortex-M3內(nèi)嵌跟蹤模塊(ETM) 多達(dá)112個(gè)快速I/O端口 51/80/112個(gè)多功能雙向的I/O口，所有I/O口可以映像到16個(gè)外部中斷；幾乎所有端口均可容忍5V信號(hào) 多達(dá)11個(gè)定時(shí)器 多達(dá)4個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入 2個(gè)16

13、位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機(jī)控制的PWM高級(jí)控制定時(shí)器 2個(gè)看門狗定時(shí)器(獨(dú)立的和窗口型的) 系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器： 24位自減型計(jì)數(shù)器 2個(gè)16位基本定時(shí)器用于驅(qū)動(dòng)DAC 多達(dá)13個(gè)通信接口 多達(dá)2個(gè)I2C接口(支持SMBus/PMBus) 多達(dá)5個(gè)USART接口(支持ISO7816， LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制) 多達(dá)3個(gè)SPI接口(18M位/秒)， 2個(gè)可復(fù)用為I2S接口 CAN接口(2.0B 主動(dòng)) USB 2.0全速接口 SDIO接口3.1.3 STM32電路圖主控芯片部分電路圖3.1.4 JTAG/SWDSTM32 開發(fā)板板載的標(biāo)準(zhǔn) 20 針 JTAG/SWD 接口電路如圖所

14、示：JTAG/SWD 接口3.2 LCD顯示屏3.2.1 LCD顯示屏電路3.2.2 數(shù)據(jù)與顯存對(duì)應(yīng)關(guān)系圖ILI9341液晶控制器自帶顯存，其顯存總大小為 172820（ 240*320*18/8），即 18 位模式（ 26萬色）下的顯存量。模塊的 16 位數(shù)據(jù)線與顯寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系為 565 方式，如下圖所示：16位數(shù)據(jù)與顯存對(duì)應(yīng)關(guān)系圖最低 5 位代表藍(lán)色，中間 6 位為綠色，最高 5 位為紅色。數(shù)值越大，表示該顏色越深。3.3 按鍵電路圖4 軟件設(shè)計(jì)4.1 LCD顯示系統(tǒng)程序框圖開始結(jié)束顯示寫入顯示內(nèi)容設(shè)置坐標(biāo)設(shè)置字體顏色和背景色初始化LCD設(shè)置FSMC模式I/O初始化4.2 按鍵程序框圖是否

15、有按鍵按下？按鍵檢測(cè)按鍵初始化開始 N是否為按鍵1？圖片1 Y N返回?cái)?shù)值圖片2 Y 5 程序清單5.1 LCD程序5.1.1 主函數(shù)#include "includes.h"void Delay(u32 i);/*函數(shù)名：形參：返回值：函數(shù)功能：*/int main(void)SysTickConfig();/滴答時(shí)鐘初始化， 獲取比較準(zhǔn)確的時(shí)間/UART1_Init();/串口1初始化LCD_Init();/LCD屏進(jìn)行初始化Draw_Text_8_16_Str(20,50,WHITE,RED,hz_index);/在屏幕上打印漢字Draw_Text_8_16_Str(

16、60,70,RED,WHITE,"Welcome STM32");/在屏幕上打印字符/Paint_Bmp(0,0,240,320,car);Paint_Bmp(0,0,240,320,wen);while(1);/*函數(shù)名：形參：返回值：函數(shù)功能：*/void Delay(u32 i)for(;i>0;i-);5.1.2 LCD配置程序#include "includes.h"/管理LCD重要參數(shù)/默認(rèn)為豎屏_lcd_dev lcddev;/寫寄存器函數(shù)/regval:寄存器值void LCD_WR_REG(u16 regval) LCD->

17、LCD_REG=regval;/寫入要寫的寄存器序號(hào) /寫LCD數(shù)據(jù)/data:要寫入的值void LCD_WR_DATA(u16 data) LCD->LCD_RAM=data; /讀LCD數(shù)據(jù)/返回值:讀到的值u16 LCD_RD_DATA(void) return LCD->LCD_RAM; /寫寄存器/LCD_Reg:寄存器地址/LCD_RegValue:要寫入的數(shù)據(jù)void LCD_WriteReg(u8 LCD_Reg, u16 LCD_RegValue)LCD->LCD_REG = LCD_Reg;/寫入要寫的寄存器序號(hào) LCD->LCD_RAM = LC

18、D_RegValue;/寫入數(shù)據(jù) /讀寄存器/LCD_Reg:寄存器地址/返回值:讀到的數(shù)據(jù)u16 LCD_ReadReg(u8 LCD_Reg) LCD_WR_REG(LCD_Reg);/寫入要讀的寄存器序號(hào)Delay_us(5); return LCD_RD_DATA();/返回讀到的值 /開始寫GRAMvoid LCD_WriteRAM_Prepare(void) LCD->LCD_REG=lcddev.wramcmd; /LCD寫GRAM/RGB_Code:顏色值void LCD_WriteRAM(u16 RGB_Code) LCD->LCD_RAM = RGB_Code;

19、/寫十六位GRAM相關(guān)參數(shù)設(shè)置： void LCD_Init(void)LCD_GPIO_Config();LCD_FSMC_Config();LCD_init_RGB(); /驅(qū)動(dòng)芯片初始化/* 開背光 */LCD_DisplayOn();LCD_Display_Dir(0); /默認(rèn)為豎屏LCD_Clear(BLUE);設(shè)置坐標(biāo)：/Xpos:橫坐標(biāo)/Ypos:縱坐標(biāo)void LCD_SetCursor(u16 Xpos, u16 Ypos) if(lcddev.id=0X9341) LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd); LCD_WR_DATA(Xpos>>8)

20、; LCD_WR_DATA(Xpos&0XFF); LCD_WR_REG(lcddev.setycmd); LCD_WR_DATA(Ypos>>8); LCD_WR_DATA(Ypos&0XFF); 屏幕色點(diǎn)設(shè)置：/畫點(diǎn)/x,y:坐標(biāo)/POINT_COLOR:此點(diǎn)的顏色void LCD_DrawPoint(u16 x,u16 y,u16 c) LCD_SetCursor(x,y);/設(shè)置光標(biāo)位置 LCD_WriteRAM_Prepare();/開始寫入GRAMLCD->LCD_RAM=c; void LCD_DisplayOn(void)/開顯示/* 開背光

21、*/GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);void LCD_DisplayOff(void)/關(guān)顯示/*關(guān)背光 */GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); 5.2 按鍵相關(guān)程序#include "includes.h"static void Delay(u32 time)while(time-);void Key_Config(void)GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;/打開時(shí)鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE); GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_2;GPIO_Init(