嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)用文檔嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目固件開發(fā)庫(kù)入門實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)過程：（1）將bsp_led.h和bsp_key.h同時(shí)拷入工程中，以達(dá)到集成功能的目的。（2）將hardware.h文件拷入U(xiǎn)SER文件內(nèi)，在工程內(nèi)添加，然后再在bsp_led.h中includehardware.h文件，即可使用其中的宏定義。（3）在main.c中includebsp_led.h和bsp_key.h，在主函數(shù)中添加按鍵和led燈的初始化函數(shù)。（4）主函數(shù)采用輪詢結(jié)構(gòu)，不斷查詢按鍵1和按鍵2的狀態(tài)，對(duì)led燈進(jìn)行控制。思考題：1) 在程序中如何修改IO口的輸出模式，每種輸出模式的區(qū)別是什么？開發(fā)板原理圖中LED是否可以改成共陰極設(shè)計(jì)？哪種電路在實(shí)際應(yīng)用中更加推薦。2) 在程序中如何修改IO口的輸入模式，每種輸入模式的區(qū)別是什么？這里是否可以改成其他輸入模式，為什么？答：在輸出模式中，推挽模式時(shí)雙MOS管以輪流方式工作，輸出數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_ODR可控制I/O輸出高低電平。開漏模式下，只有N-MOS管工作，輸出數(shù)據(jù)寄存器可控制I/O輸出高阻態(tài)或低電平。輸出速度可配置，有2MHz\10MHz\50MHz的選項(xiàng)。此處的輸出速度即I/O支持的高低電平狀態(tài)最高切換頻率，支持的頻率越高，功耗越大，如果功耗要求不嚴(yán)格，把速度設(shè)置成最大即可。在輸出模式施密特觸發(fā)器是打開的。即輸入可用，通過輸入數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_IDR可讀取I/O的實(shí)際狀態(tài)。在輸入模式下，施密特觸發(fā)器是打開，輸出禁止，可通過輸入數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_IDR可讀取I/O的狀態(tài)。其中輸入模式，可設(shè)置為上拉、下拉、浮空和模擬輸入四種。上拉和下拉輸入很好理解，默認(rèn)的電平由上拉或者下拉決定。浮空輸入的電平是不確定的，完全由外部的輸入決定，一般接按鍵的時(shí)候用的就是這個(gè)模式。模擬輸入則用ADC采集。復(fù)用功能模式下，輸出使能，輸出速度可配置，可工作在開漏即推挽模式，但是輸出信號(hào)源于其他外設(shè)，輸出數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_ODR無(wú)效，輸入可用，通過輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可獲取I/O實(shí)際狀態(tài)，但一般直接用外設(shè)的寄存器來(lái)獲取該信號(hào)。通過對(duì)GPIO寄存器寫入不同的參數(shù)，就可以改變GPIO的工作模式。所以按鍵輸入模式下，不能改成其他輸入模式。STM32的中斷實(shí)驗(yàn)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)過程：將bsp_SysTick.hbsp_led.hbsp_exti.h，三個(gè)文件添加到工程文件當(dāng)中，并且需要在main.c中include。在stm32f10x_it.h中設(shè)置中斷函數(shù)，includebsp_exti.h文件在定時(shí)器中斷中設(shè)置函數(shù)變量來(lái)記錄中斷的次數(shù)，在按鍵中斷中，設(shè)置函數(shù)變量，用來(lái)控制頻率，按鍵1增頻率，按鍵2減頻率，同時(shí)設(shè)置此變量的上下幅值（1-10）。主函數(shù)中，初始化按鍵外部中斷、定時(shí)器中斷、LED，主函數(shù)中采用while（1）循環(huán)，在原有的LED頻閃的頻率控制上，引入我們?cè)诎存I中斷中設(shè)置的變量，從而實(shí)現(xiàn)通過按鍵控制LED頻閃頻率的功能。思考題：1) 例程中的中斷服務(wù)程序放在哪個(gè)文件中？如果中斷服務(wù)程序中需要訪問main.c中的全局變量，該如何在程序中完成？（提示：有兩種方法。）2) 3.4的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，LED的頻率變化，如果采用例程中的延時(shí)的方法有何弊端？怎樣修改可以避免此弊端？答：中斷服務(wù)程序放在stm32f10x_it.h中，在中斷服務(wù)訪問全局變量時(shí)，可以進(jìn)行引用全局變量的聲明，例如externintx；用static聲明：有時(shí)在程序中希望某些外部變量只限于被本文件引用，而不能被其他文件引用。這時(shí)就可以在定義外部變量時(shí)在其前面加一個(gè)static聲明。此時(shí)的外部變量也成為靜態(tài)全局變量。例程采用的延時(shí)方法延時(shí)時(shí)間并不準(zhǔn)確，因?yàn)槌雎费訒r(shí)的程序，其他程序語(yǔ)句也需要消耗機(jī)械周期。解決辦法采用延時(shí)中斷的辦法，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的頻率控制。STM32的通訊實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程：根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，安裝好串口的適配程序以及調(diào)試程序。將bsp_SysTick.hbsp_usart.h文件拷入U(xiǎn)SER文件夾里，并且在工程文件內(nèi)添加，在main.c中include兩個(gè)文件，在中斷文件中includebsp_usart.h文件，使串口中斷能夠觸發(fā)。在串口中斷內(nèi)，設(shè)置串口中斷函數(shù)，將計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)存在接受數(shù)組里，初始化全局變量num=0，代表數(shù)組接收到的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。在主程序當(dāng)中，采用循環(huán)判斷接受數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)以及格式，以回復(fù)計(jì)算機(jī)不同的數(shù)據(jù)，在數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)小于5時(shí)，發(fā)送接收錯(cuò)誤信息aaaaffffff,當(dāng)數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)等于5時(shí)，接著判斷數(shù)據(jù)的格式，如果格式不正確，發(fā)送aaaaeeeeee，如果格式正確發(fā)送aaaa000000。在格式發(fā)送正確的情況下，使用switch語(yǔ)句判斷數(shù)據(jù)內(nèi)容，點(diǎn)亮不同LED燈。最后將num清零。思考題：1) 為什么串口不能實(shí)現(xiàn)熱插拔？2) 4.4的實(shí)驗(yàn)任務(wù)中，什么時(shí)候需要對(duì)接收緩沖區(qū)進(jìn)行清除？答：（1）硬件上來(lái)說，可熱插拔的設(shè)備一般都會(huì)對(duì)電源部分格外重視，除了包含防止插拔的過程中對(duì)正負(fù)極可能造成的意外短路之外，熱插拔還要保證電源負(fù)極先于其他引腳連接進(jìn)系統(tǒng)，提供ESD放電回路。然后連接進(jìn)的是電源正極，為系統(tǒng)供電。稍稍延時(shí)后，再將整個(gè)電路連接進(jìn)主系統(tǒng)。盡量確保在數(shù)據(jù)線上不會(huì)產(chǎn)生有害的浪涌損壞設(shè)備。而對(duì)于DB9串口來(lái)說，它的所有腳是同時(shí)引入系統(tǒng)的。而且在接口電路中沒有任何保護(hù)措施，這樣的話在熱插拔之后，可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成不良影響甚至損壞系統(tǒng)。

軟件方面，以USB為例。操作系統(tǒng)對(duì)于USB設(shè)備有著非常良好的接入/移除識(shí)別機(jī)制，可以檢測(cè)到設(shè)備的連入和移除，并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和驅(qū)動(dòng)加載。而對(duì)于串口類設(shè)備，沒有這樣的枚舉機(jī)制。如果你安裝了一個(gè)新的設(shè)備就必須手動(dòng)對(duì)其進(jìn)行操作，沒有特別考慮的應(yīng)用程序也無(wú)從得知串口是否連入了硬件，所以在軟件層面還無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)。（2）在每一次STM32檢查完計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)之后，需要對(duì)接收緩沖區(qū)進(jìn)行清除。綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)過程：程序文件的安排：main.c中，includebsp_SysTick.hbsp_led.hbsp_exti.hhardware.hbsp_key.hbsp_usart.h文件，在中斷文件中includebsp_usart.hbsp_exti.h，文件。主要變量：①systick定時(shí)中斷計(jì)數(shù)變量count，定時(shí)器中斷每發(fā)生一次就+1，②紅燈閃爍頻率控制變量pinl，通過按鍵改變其值，紅燈每過500/pinl個(gè)count周期，就反轉(zhuǎn)一次。③按鍵2計(jì)數(shù)變量K2,記錄按鍵2按下的時(shí)間長(zhǎng)短，當(dāng)K2大于10000時(shí)則判斷為一次按鍵，使pinl減一，從而控制紅燈的閃爍頻率④發(fā)送數(shù)組tx_buf[],接收數(shù)組rx_buf[]用于存儲(chǔ)接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)。⑤接收數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)num中斷程序：定時(shí)器中斷函數(shù)，每發(fā)生一次定時(shí)器中斷，count變量+1.按鍵1外部中斷：當(dāng)按鍵1按下時(shí)，進(jìn)入外部中斷，將pinl變量+1，最多加到10，從而增加紅燈閃爍的頻率。串口中斷函數(shù)：每接收到一個(gè)數(shù)據(jù)，num加一，存在接收數(shù)組里。主程序設(shè)置初始化：設(shè)置LED、按鍵、按鍵外部中斷、定時(shí)器中斷、串口中斷初始化。判斷按鍵2是否按下，如按下，則K2+1，K2大于10000時(shí)則判斷為一次按鍵，使pinl減一，從而控制紅燈的閃爍頻率。紅燈閃爍程序：判斷count的次數(shù)，每500/pinl次，則紅燈反轉(zhuǎn)一次。串口處理程序：每1000個(gè)count周期，進(jìn)入一次串口處理程序。首先判斷接收到的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，如果不為5且不為0，則為數(shù)據(jù)錯(cuò)誤閃爍黃燈一次。如果為5，則判斷幀頭，如果幀頭不正確，則為數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，閃爍黃燈一次。如果幀頭正確（tx_buf[0]=0x55;tx_buf[1]=0x55;）則判斷命令字節(jié)，