STM3ARM-综合试验报告南京航空航天大学

南京航空航天大学南京航空航天大学 研究生实验报告研究生实验报告 项目名称项目名称 ARMARM 嵌入式系统设计与应用技术嵌入式系统设计与应用技术 设计专题综合实验二类数据采集和显示系统设计专题综合实验二类数据采集和显示系统 班级班级 小组成员小组成员 （1）姓名学号学科 电话Email导师 （2）姓名学号学科 电话Email导师 （3）姓名学号学科 电话Email导师 20XX20XX 年年 XXXX 月月 XXXX 日日 一、本实验主要内容及要求 本次综合实验的主要内容是，利用 ARM 内部的 A/D 转换器进行数据采集 和显示系统设计。实验要求如下 1、 采用 STM32 开发板上的 12 位 A/D 转换器（参考电压 3.3V）采集电位器测 试点的电压值。电位器与 A/D 的输入通道 14 相连接。 2、 当按下 Key 键之后任意旋转电位器， 利用 A/D 转化器采样 20 组电压值 （每 1ms 采样一次，使用定时器 TIM2 计时） ，并在液晶屏幕上显示当前电压值， 当再次按下 Key 键之后将 20 组电压值存入到 FLASH 中。 3、 复位后按下Temper键将保存的20组电压值在液晶屏幕中央绘制出波形 （要 求各点连接，每个点为 5 个像素，要有坐标系） 。 1横坐标为“120”，每个横坐标之间的间隔为 8 个像素点； 2纵坐标为电压值“0V，1V，2V，3V，4V”，相邻坐标之间的为 10 个 像素点。 4、 在液晶屏合适的位置显示组名、 姓名、 学号、 开发日期等信息。 可利用 STM32 开发板的资源扩展其他自定义功能（如增加温度采集通道、当前采样频率显 示和设置、采样率调节等） 。 二、硬件框图 本次实验的硬件部分主要是计算机和 STM32 两个部分，对于计算机部分不 做过多的介绍，下面着重介绍 STM32 中的与本实验相关模块。 1.1 ADC 模块 12 位 ADC 是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有多达18 个通道，可测 量 16 个外部和 2 个内部信号源。各通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或 间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器 中。 模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阀 值。ADC 的输入时钟不得超过 14MHz，它是由 PCLK2 经分频产生。 STM32 教学平台的电位器是信号是连接到 STM32 的 PC4 口的， PC4 正 好是 A/D 转换的通道 14，STM32 实验教学平台上也标注了 ADC12_14（14 通 道） ，电位器硬件框图如图 1 所示，ADC 硬件框图如图 1 所示。 图 1ADC 硬件框图 1.2 Flash 存储模块 STM32F103ZET6 有 3 个 SPI，分别为 SPI1、SPI2 和 SPI3。其中 SP2 和 I2S2，SPI3 和 I2S3 共用管脚，采用 SPI 功能还是 I2S 功能是由 SPI_I2S_CFGR 寄存器的第 11 位 I2SMOD 来决定的。 SPI_I2S 配置寄存器SPI_I2S_CFGR，如下图 3 所示。其中 I2SMODE 位为 1 时表示选择 I2S 模式，为 0 时表示选择 SPI 模式。 在 STM32 开发板上，是采用 STM32 的 SPI1 连接 SPI FLASH 的，如图 2 所示，STM32 与 M25P80 的 IO 接口对应关系如表 1 所示。 图 2STM32 的 SPI1 硬件框图 表 1STM32 与 M25P80 的 IO 接口对应关系 STM32 接口名称 PB2（CS） PA5（SPI1_SCK） PA6（SPI1_MISO） PA7（SPI1_MOSI） M25P80 接口名称 S（片选信号） C（串行时钟） Q（串行数据输出） D（串行数据输入） 1.3 Key 按键介绍 通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械 触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会 一下子断开。 因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种 现象而作的措施就是按键消抖。 消抖是为了避免在按键按下或是抬起时电平剧烈抖动带来的影响。 按键的消 抖，可用硬件或软件两种方法。 Key 硬件框图如图 3 所示， 按键输入与 PG8 口连接。 当按键不按下时， PG8 口输入高电平；当按键按下时，PG8 口输入低电平。 图 3Key 硬件框图 1.4 定时器 STM32 有 4 个定时器单元，一共有 8 个定时器。定时器 1 和定时器 8 构成 功能强大的高级定时器，这两个定时器在电机控制方面有绝对的优势。其他剩下 的定时器是通用定时器。 STM32 的定时器除了可以计时外，还可以捕获比较。这些定时器具有捕获 比较功能，同时还有一些特殊的工作模式。如在捕获模式下，定时器将启用一个 输入过滤器和一个特殊的 PWM 测量模块，同时还支持编码器输入，这些编码 输入可以测出电机的旋转方向甚至可以测出速度。而在比较模式下，定时器可以 实现标准的比较功能、输可以调节占空比的 PWM 波。 STM32 定时器内部结构，如图 4 所示。 图 4STM32 定时器内部结构 三、程序流程图 1、主程序流程图 开始 初始化 组员信息显示 N Key按键是否按下 Y 采集20组数据并显示 Y 将20组数据存入Flash N Temper按键是否按下 Y 20组数据绘图 结束 图 5 主程序的流程框图 如图 5 所示，对于该流程框图的分析如下 1对 STM32 的初始化，其中包括 ADC 初始化、SPI 串口初始化、LCD 初始化 等，初始化过程在其相应的子程序中执行。 2显示组员的信息和时间，正如实验七所学的，运用函数 LCD_ShowString， 即可在 LCD 上显示自己所需要的信息，其显示的位置可以根据设定的坐标 来设置。 3设置 Key 键，当 Key 键被按下时，开始采集数据并将其显示，而数据采集 和显示的编程及其分析过程在前面的实验七中已经有过比较详细的介绍了， 所以这里不再赘述。同时，采集到的数据及时的将其存储在 Flash 中，Flash 的设置在其初始化中已经完成。 4设置 Temper键，当 Temper键被按下的时候，开始对之前采集到的数据进 行绘图，而绘图的过程在之后的子程序中有比较详尽地介绍，这里也不在作 详细的说明。 2、子程序流程图 对于采集 20 组数据并显示、20 组数据绘图两个子程序进行详细地说明如 下 1采集 20 组数据并显示子程序。 ADC 数据采集的编程在之前的实验中已经介 绍过， STM32 芯片的 ADC 转换模块是 12 位的逐次逼近，所以在采集到 14 通道的数据除以 4096（212） ，同时应当熟悉 ADC 转换的初始化过程， 在采集一个数据之后，将其保存在 flash 中，同时经过一定的延时之后进行 下一个数据采集，直到采集满 20 个数据为止，流程图如图 6 所示。 采 采 20采 采 采 采 采 采 i