STM32-ARM-綜合實(shí)驗報告(南京航空航天大學(xué)).

1、南京航空航天大學(xué)研究生實(shí)驗報告項目名稱：ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用技術(shù)設(shè)計專題：綜合實(shí)驗二類：數(shù)據(jù)采集和顯示系統(tǒng)班級：小組成員（1）姓名：學(xué)號：學(xué)科：電話：Email：導(dǎo)師：（2）姓名：學(xué)號：學(xué)科：電話：Email：導(dǎo)師：（3）姓名：學(xué)號：學(xué)科：電話：Email：導(dǎo)師：20XX年XX月XX日一、本實(shí)驗主要內(nèi)容及要求本次綜合實(shí)驗的主要內(nèi)容是，利用ARM內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和顯示系統(tǒng)設(shè)計。實(shí)驗要求如下：1、采用STM32開發(fā)板上的12位A/D轉(zhuǎn)換器（參考電壓3.3V）采集電位器測試點(diǎn)的電壓值。電位器與A/D的輸入通道14相連接。2、當(dāng)按下Key鍵之后任意旋轉(zhuǎn)電位器，利用A/D轉(zhuǎn)化器采樣2

2、0組電壓值（每1ms采樣一次，使用定時器TIM2計時），并在液晶屏幕上顯示當(dāng)前電壓值，當(dāng)再次按下Key鍵之后將20組電壓值存入到FLASH中。3、復(fù)位后按下Temper鍵將保存的20組電壓值在液晶屏幕中央繪制出波形（要求各點(diǎn)連接，每個點(diǎn)為5個像素，要有坐標(biāo)系）。1）橫坐標(biāo)為T20”，每個橫坐標(biāo)之間的間隔為8個像素點(diǎn)；2）縱坐標(biāo)為電壓值“0V,1V,2V，3V，4V”，相鄰坐標(biāo)之間的為10個像素點(diǎn)。4、在液晶屏合適的位置顯示組名、姓名、學(xué)號、開發(fā)日期等信息?？衫肧TM32開發(fā)板的資源擴(kuò)展其他自定義功能（如增加溫度采集通道、當(dāng)前采樣頻率顯示和設(shè)置、采樣率調(diào)節(jié)等）。二、硬件框圖本次實(shí)驗的硬件部分主

3、要是計算機(jī)和STM32兩個部分，對于計算機(jī)部分不做過多的介紹，下面著重介紹STM32中的與本實(shí)驗相關(guān)模塊。1.1ADC模塊12位ADC是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它有多達(dá)18個通道，可測量16個外部和2個內(nèi)部信號源。各通道的A/D轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。ADC的結(jié)果可以左對齊或右對齊方式存儲在16位數(shù)據(jù)寄存器中。模擬看門狗特性允許應(yīng)用程序檢測輸入電壓是否超出用戶定義的高/低閥值。ADC的輸入時鐘不得超過14MHz，它是由PCLK2經(jīng)分頻產(chǎn)生。STM32教學(xué)平臺的電位器是信號是連接到STM32的PC4口的，PC4正好是A/D轉(zhuǎn)換的通道14,STM32實(shí)驗教學(xué)平臺上也標(biāo)注了AD

4、C12_14(14通道)，電位器硬件框圖如圖1所示，ADC硬件框圖如圖1所示。圖1ADC硬件框圖1.2Flash存儲模塊STM32F103ZET6有3個SPI，分別為SPI1、SPI2和SPI3。其中SP2和I2S2,SPI3和I2S3共用管腳，采用SPI功能還是I2S功能是由SPI_I2S_CFGR寄存器的第11位I2SMOD來決定的。SPI_I2S配置寄存器(SPI_I2S_CFGR),如下圖3所示。其中I2SMODE位為1時表示選擇I2S模式，為0時表示選擇SPI模式。.in_尸1-1廠=A.1Try'"II1°1I!H占-I：W41HlTLsu在STM32開

5、發(fā)板上，是采用STM32的SPI1連接SPIFLASH的，如圖2所示STM32與M25P80的IO接口對應(yīng)關(guān)系如表1所示。<Ffah_$CK/riEiP.V圖2STM32的SPI1硬件框圖STM32按u£轉(zhuǎn)何專FM接u兀特PB2CCS)S幷lift號PA5(SPlL_SUk)c（申廿時鐘】FA6(SPELMFSO)Q（串片趺軀輪出）PA7(SPEIMOSI)D（審懺扛祕崔入）通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，為了不產(chǎn)生這種

6、現(xiàn)象而作的措施就是按鍵消抖。消抖是為了避免在按鍵按下或是抬起時電平劇烈抖動帶來的影響。按鍵的消抖，可用硬件或軟件兩種方法。Key硬件框圖如圖3所示，按鍵輸入與PG8口連接。當(dāng)按鍵不按下時，PG8口輸入高電平；當(dāng)按鍵按下時，PG8口輸入低電平。圖3Key硬件框圖41.4定時器STM32有4個定時器單元，一共有8個定時器。定時器1和定時器8構(gòu)成功能強(qiáng)大的高級定時器，這兩個定時器在電機(jī)控制方面有絕對的優(yōu)勢。其他剩下的定時器是通用定時器。STM32的定時器除了可以計時外，還可以捕獲比較。這些定時器具有捕獲比較功能，同時還有一些特殊的工作模式。如在捕獲模式下，定時器將啟用一個輸入過濾器和一個特殊的PWM

7、測量模塊，同時還支持編碼器輸入，這些編碼輸入可以測出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向甚至可以測出速度。而在比較模式下，定時器可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的比較功能、輸可以調(diào)節(jié)占空比的PWM波。STM32定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖4所示。圖4STM32定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)三、程序流程圖1、主程序流程圖圖5主程序的流程框圖如圖5所示，對于該流程框圖的分析如下：1）對STM32的初始化，其中包括ADC初始化、SPI串口初始化、LCD初始化等，初始化過程在其相應(yīng)的子程序中執(zhí)行。2）顯示組員的信息和時間，正如實(shí)驗七所學(xué)的，運(yùn)用函數(shù)LCD_ShowString（）,即可在LCD上顯示自己所需要的信息，其顯示的位置可以根據(jù)設(shè)定的坐標(biāo)來設(shè)置。3）設(shè)置Ke

8、y鍵，當(dāng)Key鍵被按下時，開始采集數(shù)據(jù)并將其顯示，而數(shù)據(jù)采集和顯示的編程及其分析過程在前面的實(shí)驗七中已經(jīng)有過比較詳細(xì)的介紹了，所以這里不再贅述。同時，采集到的數(shù)據(jù)及時的將其存儲在Flash中，F(xiàn)lash的設(shè)置在其初始化中已經(jīng)完成。4）設(shè)置Temper鍵，當(dāng)Temper鍵被按下的時候，開始對之前采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖，而繪圖的過程在之后的子程序中有比較詳盡地介紹，這里也不在作詳細(xì)的說明。2、子程序流程圖對于采集20組數(shù)據(jù)并顯示、20組數(shù)據(jù)繪圖兩個子程序進(jìn)行詳細(xì)地說明如下：1）采集20組數(shù)據(jù)并顯示子程序。ADC數(shù)據(jù)采集的編程在之前的實(shí)驗中已經(jīng)介紹過，STM32芯片的ADC轉(zhuǎn)換模塊是12位的逐次逼近，

9、所以在采集到14通道的數(shù)據(jù)除以4096（212），同時應(yīng)當(dāng)熟悉ADC轉(zhuǎn)換的初始化過程，在采集一個數(shù)據(jù)之后，將其保存在flash中，同時經(jīng)過一定的延時之后進(jìn)行下一個數(shù)據(jù)采集，直到采集滿20個數(shù)據(jù)為止，流程圖如圖6所示。圖6采集數(shù)據(jù)并顯示子程序流程圖2）將20組數(shù)據(jù)繪圖。在采集完20組數(shù)據(jù)后，進(jìn)入繪圖子程序，繪圖最初是進(jìn)行坐標(biāo)的建立，坐標(biāo)軸繪制好之后，依次讀取存入Flash中的數(shù)據(jù)，并通過計算將其轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)系中相應(yīng)的坐標(biāo)值，并通過函數(shù)LCD_DrawLine（X1,Y1,X2,Y2）將其顯示出來，直到繪制完20個數(shù)據(jù)為止，流程圖如圖7所示。圖7數(shù)據(jù)繪制子程序四、實(shí)驗結(jié)果和分析1、軟件的調(diào)試結(jié)果將程

10、序燒錄到STM32中進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試結(jié)果如圖89所示，從圖中可知，程序滿足實(shí)驗要求。圖8顯示日期及組員信息圖9顯示電壓值及數(shù)據(jù)繪圖2、結(jié)果分析如調(diào)試結(jié)果可知，程序基本上滿足了本實(shí)驗的要求，其中，20個數(shù)據(jù)的值是通過擰動電位器上的旋轉(zhuǎn)鍵而得到的，在采樣周期和操作人員擰動速度合適的情況下，數(shù)據(jù)所繪的圖有一定的連續(xù)性。如果設(shè)置的采樣周期太短的話，繪制的圖就可能是一條直線，采集的數(shù)據(jù)是相同的值，所以在編程的時候，盡量把采樣時間設(shè)置的合理一點(diǎn)。在編寫顯示組員信息的程序時，重要的是把坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)置合理，不然的話會出現(xiàn)顯示的字母重疊現(xiàn)象，或是離的比較遠(yuǎn)，上面的調(diào)試結(jié)果圖是經(jīng)過組員對程序的坐標(biāo)的調(diào)整，而得到的比較合

11、適的位置。五、源程序清單#include"include.h"#defineKEY_ON0#defineKEY_OFF1floatset_valuel;floatGet_adcvaluel;floatADC_Flash20;voidDraw_BigPoint(u16x,u16y)LCD_DrawPoint(x,y);LCD_DrawPoint(x-1,y);LCD_DrawPoint(x+1,y);LCD_DrawPoint(x,y-1);LCD_DrawPoint(x,y+1);intmain(void)inti;intsectorCnt;u32Flash_ID;char

12、j=0;charflag=0;u16X1,Y1,X2,Y2;floatAdc_Value,lastvalue,adctemp;floatadcgroup20;u32ADC_ConvertedValue;charfilename260;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();Flash_ID=SPI_FLASH_ReadID();POIN

13、T_COLOR=BLACK;LCD_ShowString(40,5,"The11thGroup,2014.5.28");LCD_ShowString(30,30,"ChenMaowuSX1403012");LCD_ShowString(30,50,"ZengRuipengSX1403006");LCD_ShowString(30,70,"GeZhishangSX1405117");while(1)if(Key_Scan(GPIOG,GPIO_Pin_8)=KEY_ON)LCD_Clear(WHITE);POINT_

14、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(5&140,62,140);LCD_ShowString(40,135,"3V

15、");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(17

16、6,205,"15");LCD_DrawLine(220,198,220,202);LCD_ShowString(216,205,"20");if(flag=0)for(j=0;jv20;j+)ADC_ConvertedValueGet_Adc(ADC_Channel_14);Adc_Value=(float)ADC_ConvertedValue/4096*3.3;adcgroupj=Adc_Value;sprintf(filename,"CurrentValue:%.3f",adcgroupj);LCD_ShowString(30,

17、60,filename);POINT_COLOR=BLUE;X1=68+8*j;Y1=200-20*Adc_Value;Draw_BigPoint(X1,Y1);delay_ms(1000);if(flag=1)sectorCntsizeof(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;j<20;j+)s

18、et_value0=adcgroupj;SPI_FLASH_BufferWrite(u8*)set_value,4*j,sizeof(float);LCD_Clear(WHITE);POINT_COLOR=RED;LCD_ShowString(60,120,"HaveStoredInFlash!");flag=!flag;if(Key_Scan(GPIOC,GPIO_Pin_13)=KEY_0N)for(j=0;jv20;j+)SPI_FLASH_BufferRead(u8*)Get_adcvalue,4*j,4);ADC_Flashj=Get_adcvalueO;POIN

19、T_COLOR=GREEN;LCD_DrawLine(60,200,240,200);LCD_ShowString(40,195,"OV");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");LCD