嵌入式系统设计实验——基于STM32CubeMX与HAL库

基 础 实 验 实验一 STM32微控制器开发环境的搭建 2 一、实验目的 2 二、实验内容 2 三、实验所需器材和软件 2 四、具体实验 2 EX1_1 编辑操作系统环境变量 2 EX1_2 安装MDK-KEIL及F4支持包 3 EX1_3 安装STM32CubeMX、STM32F4固件包、st-link 4 EX1_4 学习F4固件包中基于HAL库的GPIO_IOToggle例程 5 EX1_5 学习F4固件包中基于LL库的LED闪烁例程 8 EX1_6 使用STMCubeMX生成MDK-KEIL工程 9 五、实验总结 10 六、实验作业 10 实验二 通用输入/输出口(GPIO)的应用 12 一、实验目的 12 二、实验内容 12 三、具体实验 12 EX2_1 使用ODR寄存器实现LED灯的闪烁并单步执行 12 EX2_2 使用BSRR寄存器实现LED灯的闪烁 15 EX2_3 使用HAL_GPIO_WritePin()实现LED灯的闪烁 17 EX2_4 使用按键控制LED指示灯的亮灭 21 EX2_5 使用4个按键控制4个LED的亮灭 23 EX2_6 使用BSP方式驱动LED闪烁 26 EX2_7 使用BSP方式驱动蜂鸣器、按键和LED指示灯 29 EX2_8 使用BSP方式在OLED上显示字符串常量 33 EX2_9 使用BSP方式在OLED上显示浮点型变量 37 EX2_10 使用BSP方式在OLED上显示温度传感器值 38 EX2_11 使用GPIO直接驱动四位数码管 41 EX2_12 设计数码管的BSP驱动程序并调用 44 EX2_13 使用BSP方式驱动数码管实现24秒倒计时 49 EX2_14 学习F4固件包中的EEPROM例程 50 EX2_15 使用EEPROM记录开机次数并在数码管上显示 51 四、实验总结 53 五、实验作业 53 实验三 外部中断 55 一、实验目的 55 二、实验内容 55 三、具体实验 55 EX3_1 使用外部中断控制LED的亮灭 55 EX3_2 使用外部中断控制LED的闪烁速度 57 EX3_3 使用外部按键中断主函数while()循环 59 EX3_4 使用多个外部中断控制多个LED的亮灭 61 EX3_5 多个中断嵌套实验 63 四、实验总结 66 五、实验作业 66 实验四 定时器 67 一、实验目的 67 二、实验内容 67 三、具体实验 67 EX4_1 使用定时器中断实现LD2闪烁(频率为2 Hz) 67 EX4_2 学习F4固件包中的串口通信例程 71 EX4_3 使用STM32CubeMX新建工程实现串口通信 73 EX4_4 定时器实现外部脉冲计数并通过串口输出 76 EX4_5 定时器外部脉冲计数并在OLED上显示 79 EX4_6 单片机输出PWM信号 83 EX4_7 控制PWM占空比实现呼吸灯效果 85 EX4_8 使用定时器捕获功能实现脉冲信号频率测量 87 EX4_9 使用定时器输入捕获法设计频率计 94 EX4_10 使用定时器外部脉冲计数法设计频率计 95 四、实验总结 99 五、实验作业 99 实验五 串口通信 101 一、实验目的 101 二、实验内容 101 三、具体实验 101 EX5_1 使用串口实现固定长度的数据的收发 101 EX5_2 使用printf实现串口重定向 104 EX5_3 使用中断方式和通信协议实现串口的收发 107 EX5_4 使用OLED显示串口收到的数据 111 EX5_5 使用DMA方式实现不定长数据的接收 113 四、实验总结 113 五、实验作业 114 实验六 FreeRTOS 115 一、实验目的 115 二、实验内容 115 三、具体实验 115 EX6_1 实现串口通信和LD2闪烁 115 EX6_2 二值信号量 120 EX6_3 计数信号量 123 EX6_4 事件标志组 126 EX6_5 线程标志 130 EX6_6 使用FreeRTOS互斥量实现多任务调用同一个串口 133 四、实验总结 135 五、实验作业 136 综 合 实 验 实验七 ADC 138 一、实验目的 138 二、实验内容 138 三、实验相关知识 138 四、具体实验 148 EX7_1 使用ADC实现电位器电压单次采集 148 EX7_2 ADC、串口、OLED综合应用 153 EX7_3 以1 kHz采样率采集方波信号并通过串口输出 156 EX7_4 使用DMA和定时器触发A/D转换实现100 kHz采样率 160 EX7_5 使用DMA方式实现2.4 MHz*高采样率 165 EX7_6 使用轮询方式实现双通道准同步采样 169 五、实验总结 171 六、实验作业 172 实验八 综合设计1——基于ADC和CMSIS-DSP库的数字频率计 173 一、实验目的 173 二、实验内容 173 三、实验相关知识 173 四、具体实验 178 EX8_1 学习STM32F4固件包中的arm_fft_bin_example例程 178 EX8_2 使用CMSIS-DSP库FFT计算信号频率 181 五、实验总结 185 六、实验作业 185 实验九 综合设计2——点光源追踪系统 186 一、实验目的 186 二、实验内容 186 三、实验相关知识 186 四、具体实验 192 EX9_1 点光源追踪系统光电传感与检测板电路设计与生产 192 EX9_2 点光源追踪程序1——PWM输出和舵机驱动 195 EX9_3 点光源追踪系统焊接调试 198 EX9_4 点光源追踪程序2——手动追踪程序设计 199 EX9_5 点光源追踪程序3——基于双通道电压差的自动追踪 200 EX9_6 点光源追踪程序4——基于PID算法的自动追踪 205 EX9_7 点光源追踪程序5——系统优化和扩展实验 208 五、实验总结 208 六、实验作业 209 附录 2010年TI杯陕西省大学生电子设计竞赛试题 210 参考文献 212