基于STM32的嵌入式系统设计实验实验教学大纲.docx
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基于STM32的嵌入式系统设计实验实验教学大纲
本科教学实验室信息及
实验教学大纲
(实验)课程名称:
基于STM32的嵌入式系统设计实验
实验教学大纲
一、本课程实验总体介绍
1、本课程实验的教学要求(按要求学生掌握、理解、了解三个层次阐述):
掌握基本的原理,STM32的性能和结构,输入输出端口GPIO,STM32的性能和结构,CortexM3处理器结构,地址映射、引脚功能描述、电源连接、复位和时钟控制RCC输入输出端口GPIOADC和DAC中断、DMA定时器、同步串行通信SPI和I2C、同步异步串行通信USART理解STM32的高级编程方法,如双缓冲。
了解嵌入式系统发展趋势,了解目前嵌入式系统的主要技术。
2、本课程实验内容简介(50字左右):
实验课程的内容是循序渐进的,从部分硬件的焊接开始,让学生在原理的基础上体会焊接电路板,提高技能。
然后是简单的第一个工程,开发自己的第一个工程,点亮LED,熟悉开发的环境和方法。
然后是关于串口、GPIO、中断、IIC、SPIFLASH、DAC和ADC、DMA、TF卡和网络编程的实验。
3、本课程适用专业:
电子信息类专业,包括计算机、电子工程、自动化、通信、机械电子、电气工程、电子测量、微电子、能源科学与工程、环境工程、汽车电子等与嵌入式系统开发有关的专业。
4、考核方式:
上机实验考试
5、总学时:
30
6、教材名称及教材性质(自编、统编、临时):
自编机械工业出版社2013.11《基于STM32的嵌入式系统原理与设计》作者卢有亮
7、参考资料:
(英)姚文详,宋岩译.ARMCortex-M3权威指南北京航空航天大学出版社
2009
STM32F10xxx参考手册.意法半导体(中国)投资有限公司2010
32位基于ARM微控制器STM32F101xx与STM32F103xx固件函数库.意法半导体(中国)投资有限公司2010
RA8875Regulation.RAiOTechnologyInc.2011
JosephYiu.TheDefinitiveGuidetotheARMCortex-M32009
UM0427Oct.2007Rev2,STMicroelectronics
二、实验项目基本信息
实验项目1
1、实验项目名称:
电路板焊接与调试
2、实验项目的目的和要求:
掌握STM32F103实验板的电路的基本原理,掌握焊接电路板的基本技能。
要求在掌握电路原理的基础上进行电路板的焊接,要求能够焊接贴片0602电阻电容,能够焊接SOIC贴片芯片。
在完成后可进行上电,下载代码运行测试验证电路板焊接的正确性。
3、实验内容:
学习STM32F103实验板电路的原理图
焊接电路板上部分电阻电容
焊接LED和蜂鸣器
焊接ASM1117芯片IIC芯片AT24C02
下载测试代码到焊接好的STM32实验板,测试实验板是否工作正常
4、项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK、电烙铁。
5、所需主要元器件及耗材:
AT24C021个,104电容5只,LED4只,蜂鸣器1个
6、学时数:
4学时
实验项目2
1.实验项目名称:
流水灯和按键实验
2.实验项目的目的和要求:
掌握STM32开发环境,掌握从无到有的构建工程,学会GPIO及中断的基本操作。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
熟悉MDKKEIL开发环境,构建基于固件库的工程,编写代码实现流水灯工程,按键后能改变流水灯速度。
通过ISP下载代码到实验板,查看运行结果。
使用JLINK下载代码到目标板,查看运行结果,使用JLINK在线调试。
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时
实验项目3
1实验项目名称:
串口发送和接收实验
2.实验项目的目的和要求:
掌握STM32基本串口编程,进一步学习中断处理
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
编写主程序,初始化串口1,设置波特率为9600,无校验,数据位8位,停止位1位。
写中断服务程序代码实现将发送过来的数据回送。
下载代码到实验板,通过串口调试助手发送数据,查看实验板送回的数据。
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时实验项目4
1实验项目名称:
串口DMA双缓冲实验
2.实验项目的目的和要求:
进一步掌握串口编程,进一步学习DMA编程。
学习使用双缓冲兵乓操作,理解互斥资源。
进一步学习使用DMA和中断,提高编程能力。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
假设,有一个设备用RS232串行口以256000的波特率发送数据,并且大概每80毫秒发送8个字节的数据。
使用串口调试助手,仿真这个设备。
要求将该设备发送的数据求平均值后送回。
采用DMA方式接收数据,接收完成后发生中断,然后DMA通道使用另一个缓冲区
继续接收数据。
而这时CPU可以处理数据,计算刚接收到数据的平均值。
然后送回。
这样,CPU和DMA并行工作。
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时
实验项目5
1实验项目名称:
I2C实验
2.实验项目的目的和要求:
熟练掌握I2C编程,学会对EPC02的读写操作。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
编写I2C驱动程序,使用驱动程序初始化EPC02,判断设备正确性。
写256个0x5A到EPC02,读出并发送给串口,通过串口调试助手判别是否读到的都是0x5A.
实验原理根据教材。
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时
实验项目6
1实验项目名称:
SPIFLASH实验
2.实验项目的目的和要求:
熟练掌握SPI编程,学会对的W25Q64读写操作。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
1.编写SPI驱动程序
2.初始化SPI接口
3•读取SPIFLASH的ID,如果正确继续,否则报错
4.向SPIFALSH地址0x12AB00开始写一串字符,再读出比较判断是否与写入的一致
5•向SPIFALSH地址0X12AB00开始写连续256个字节的0x5A,然后读出并发送给串口,通过串口调试助手判别是否读到的都是0X5A.
实验原理根据教材。
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时
实验项目7
1实验项目名称
TF卡编程实验
2.实验项目的目的和要求:
巩固SPI编程,学会对的TF卡读写操作。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
编写TF卡驱动程序(参考教材TF卡部分)
TF卡检测,检测不到提示
写卡上地5个扇区,写512个0x0a
读卡上低5个扇区,将读取内容发送到串口,判断是不是512个0x0a
实验原理根据教材。
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时
实验项目8
1实验项目名称
TF卡FAT32实验
2.实验项目的目的和要求:
巩固SPI编程、TF卡读操作。
掌握FAT32文件系统,使用TinyFF软件包实现文件系统。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
1.在工程中加入TFF文件系统软件包
2.TF卡初始化并检测,判断TF卡类型和容量,输出到串口
3.读TF卡根目录文件data.txt,用串口调试助手显示该文件实验原理根据教材。
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时
实验项目9
1实验项目名称
网络PING实验
2.实验项目的目的和要求:
uIP实
巩固SPI编程。
掌握通过SPI接口与网络接口芯片ENC28J60通信。
掌握使用现ARP与ICMP协议,实现主机PING通实验板。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
在工程中加入uIP网络软件包编写网络接口芯片ENC28J60驱动编写UIP底层移植代码编写代码实现网络连接在主程序中实现ICMP轮询下载和测试
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时
实验项目10
1实验项目名称
网络TCP/IP通信实验
2.实验项目的目的和要求:
uIP实
巩固SPI编程。
掌握通过SPI接口与网络接口芯片ENC28J60通信。
掌握使用现TCP/IP协议。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
在上一实验工程基础上,进一步编写代码实现TCP/IP网络连接
使用TCP/IP协议发送和接收数据下载和测试
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时
实验项目11
1实验项目名称
DAC单次发送实验
2.实验项目的目的和要求:
掌握简单的DAC编程。
掌握对双DAC输出端口同时操作。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
1编写代码实现简单的DAC单次发送。
要求将0-4095的数字量依次转换发出,步长
10,发送周期1秒。
2.编译下载到实验板,运行调试
3.撰写实验报告
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时实验项目12
1实验项目名称
使用DAC实现波形发生器实验
2.实验项目的目的和要求:
学习使用DMA方式发送波形数据到DAC通道。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
编写代码实现三角波数据发生器。
编写代码实现对DAC设置为连续波形发送模式编写代码实现以DMA方式发送波形。
下载到目标板,用示波器观察输出的模拟量,用串口调试助手跟踪运行情况撰写实验报告
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时实验项目13
1实验项目名称
AD波形采集实验
2.实验项目的目的和要求:
掌握STM32的ADC编程,实现多个通道的波形采集。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
实现对STM32的ADC通道的设置。
实现缓冲区,实现2个通道的ADC的连续采集编译代码,下载到目标板,调试代码,观察实验结果撰写实验报告
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时实验项目141实验项目名称
AD波形DMA连续采集
2.实验项目的目的和要求:
进一步掌握STM32的ADC编程。
掌握STM32的ADC多通道DMA方式数据采集进一步巩固中断处理。
要求参考教材,编写代码下载到目标板,观察效果。
如未达到理想效果,检查和修改代码,再次编译下载直到成功。
记录实验过程,完成实验报告。
3.实验内容:
实现对STM32的ADC通道的设置。
实现缓冲区,实现2个通道的ADC的DMA方式连续采集编译代码,下载到目标板,调试代码,观察实验结果撰写实验报告
4.项目需用仪器设备名称:
PC计算机(宿主机)、STM32实验板、JLINK。
5.所需主要元器件及耗材:
无
6.学时数:
2学时
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