1、精選文檔嵌入式系統(tǒng)原理及應用綜合試驗報告專業(yè)班級：姓名： 學 號：_時 間：_指導老師：_2017年 9 月 17 日嵌入式系統(tǒng)原理及應用綜合試驗報告摘要：信盈達電子有限公司產(chǎn)品信盈達智能穿戴開發(fā)平臺，廣泛應用于嵌入式生產(chǎn)實訓教學中。該文通過分析STM32F40xxx系列微把握器的架構和操作原理，通過使用信盈達智能穿戴開發(fā)平臺，給出了相關的編程設計方法和留意事項關鍵詞：嵌入式 STM32 智能穿戴。1 引言IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美國電氣和電子工程師協(xié)會）對嵌入式系統(tǒng)的定義：“用于把握、監(jiān)視或者幫助操作機器和

2、設備的裝置”。原文為：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。嵌入式系統(tǒng)，通常指一種專用的計算機設備，或作為裝置和設備的一部分，亦或是指單純的一塊把握電路板。事實上帶有數(shù)字接口的設備都使用了嵌入式系統(tǒng)。從應用對象上加以定義，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。國內普遍認同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能、牢靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。本次實訓接受了信盈達智能穿

3、戴開發(fā)平臺，通過為期一周的學習，快速把握了STM32F40XXX系列微把握器的基礎使用方法，并通過編程實現(xiàn)了相關的功能。2 總體設計方案2.1 設計思路2.1.1設計一個智能穿戴系統(tǒng)，實現(xiàn)下列功能：顯示小組姓名、班級、學號；顯示實時溫度、濕度；測量并顯示心率；測量并顯示血壓；返回初始界面。2.2 設計方框圖3 系統(tǒng)硬件設計3.1 微把握器電路的設計圖1 STM32F11微把握器電路3.2 按鍵電路的設計圖2 按鍵電路3.3溫濕度檢測電路圖3 SHT20溫濕度檢測電路SHT20是新一代sensirion濕度和溫度傳感器，接受數(shù)字輸出方案，帶有I2C接口，具有優(yōu)異的長期穩(wěn)定性，本電路接受I2C方案

4、進行通訊。3.4 OLED顯示電路圖4 OLED顯示電路平臺搭載了一款132×64大小的OLED屏幕。OLED是有機發(fā)光二極管的縮寫，又稱有機電激光顯示、有機發(fā)光半導體。其具有自發(fā)光、廣視角、超高對比度、低耗電的優(yōu)良性能，為一種高端的顯示設備。4 系統(tǒng)軟件設計圖5 系統(tǒng)流程圖相關程序編寫：main函數(shù)所需頭文件：#include "stm32f4xx.h"#include "key.h"#include "led.h"#include "exti.h"#include "uart.h"

5、#include "delay.h"#include "timer.h"#include "oled.h"#include "spi.h"#include "bmp.h"#include "iic.h"#include "sht20.h"按鍵程序：在main函數(shù)中，按鍵程序接受switch語句，按下后累計按下次數(shù)，以此選擇軟件功能模塊。switch(page)case 1: OLED_clear();name_page();break;case 2: OL

6、ED_clear();clock_page();break;case 3: OLED_clear();pulse_page();break;case 4:OLED_clear();bp_page();break;case 5:OLED_clear();kal_km_page();break; default:break;SPI程序：SPI 是一種全雙工串行接口，英文全稱： Serial Peripheral Interface，可處理多個連接到指定總線上的主機和從機。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，總線上只能有一個主機和一個從機通信。在數(shù)據(jù)傳輸中，主機總是會向從機發(fā)送一幀 8到 16 個位的數(shù)據(jù)，而從機也總

7、會向主機發(fā)送一幀字節(jié)數(shù)據(jù)。“全雙工”意義為：主機、從機同時給對方發(fā)送數(shù)據(jù)。 SPI，是一種高速的，全雙工， 同步的通信總線(“同步” 的意思是數(shù)據(jù)傳輸需要時鐘線)，并且在芯片的管腳上只占用四根線，“信盈達智能穿戴設備開發(fā)平臺”上的 OLED 屏使用的是 SPI 接口。SPI 把握器的初始化步驟有以下幾步：（1） 使能 SPI 復用功能所映射的 GPIO 口時鐘。（2） SPI 把握器時鐘使能。（3） 配置 GPIO 為復用功能。（ MOSI/MISO/CLK）（4） GPIO 復用功能為第幾復用功能（ AFx）。（5） 配置 GPIO 輸出速率為 50MHz。（6） 配置 SPIx->C

8、R1 寄存器。 相關代碼如下所示：void Spi1_init(void)RCC->AHB1ENR |= 1<<1;/PB時鐘使能 RCC->APB2ENR |= 1<<12;/SPI1 /* PB3/4/5 AF5功能 */GPIOB->MODER &= (0X3F << 6);GPIOB->MODER |= 0X2A << 6;GPIOB->AFR0 &= (0XFFF << 12);GPIOB->AFR0 |= 0X555 << 12;/ af5功能GPIOB-&g

9、t;OSPEEDR &= (0X3F << 6);/ io輸出速度 50MHZGPIOB->OSPEEDR |= 0X2A << 6;/* SPI1配置 */ SPI1->CR1 = 0;SPI1->CR1 |= 3 << 8;/SSM SSISPI1->CR1 |= 1 << 2;/主模式/SPI1->CR1 |= 4 << 3;/速度 100/64 MHZSPI1->CR1 |= 1 << 6;/使能SPI1u8 Spi1_RevSendByte(u8 val)while (

10、SPI1->SR & (1<<1) = 0);/等待發(fā)送緩存區(qū)為空SPI1->DR = val;while (SPI1->SR & (1<<0) = 0);/等待接收緩存區(qū)非空return (SPI1->DR); SHT20芯片程序： #include "iic.h" #include "delay.h"#include "sht20.h"#define SHT20ADDR 0x80 /SHT20寫地址#define ACK 0 /應答信號#define NACK 1 /

11、非應答信號#define FAIL 1 /讀取溫濕度失敗的返回值。#define READ_TEMP_COMD 0xf3 /讀取溫度命令#define READ_HUMI_COMD 0xf5 /讀取濕度命令TempHumiValue_t temp_humi_Value;static void SHT20_setResolution(void);static void SHT20_setResolution(void);void SHT20_softReset(void);static u8 SHT20_writeOneByte(u8 dataToWrite)u8 ack; ack = IIC_

12、WriteByte(dataToWrite); /發(fā)送字節(jié)return ack;void SHT20_softReset(void) IIC_Start(); /start I2CSHT20_writeOneByte(SHT20ADDR&0xfe); /I2C address + writeSHT20_writeOneByte(0xfe); /soft resetIIC_Stop(); /stop I2C void SHT20_Init(void)SHT20_softReset();static u8 SHT20_readOneByte(u8 ack)u8 temp;temp=IIC_

13、ReadByte(ack); return temp;static void SHT20_setResolution(void) IIC_Start(); /Start I2C if(SHT20_writeOneByte(SHT20ADDR&0xfe)=ACK) /I2C address + write + ACK if(SHT20_writeOneByte(0xe6)=ACK) /寫用戶寄存器 if(SHT20_writeOneByte(0x83)=ACK); /設置辨別率 11bit RH% 測量時間：12ms(typ.) & 11bit T 測量時間：9ms(typ.)

14、IIC_Stop(); /Stop I2C float SHT20_readTemOrHum(u8 commod)float temp; /溫度u8 ack=1;u8 MSB,LSB; /溫度、相對濕度的寄存器數(shù)據(jù)float Humidity,Temperature; /溫濕度的轉換結果SHT20_setResolution(); /設置幀率8bit,9bit,10 bit,11bit ,12bit,13bit,14bitIIC_Start(); /iic開頭信號ack = SHT20_writeOneByte(SHT20ADDR&0xfe);if( ack = ACK ) /寫地址，

15、并等待ACK if(SHT20_writeOneByte(commod)=ACK) /寫命令 dodelay_ms(6); /延時IIC_Start(); /發(fā)送開頭信號while(SHT20_writeOneByte(SHT20ADDR|0x01)=NACK); /無應答則整形，還在測量中，假如有應答，則結束當前循環(huán)MSB = SHT20_readOneByte(ACK); /讀Data(MSB)，給應答ACKLSB = SHT20_readOneByte(ACK); /讀Data(LSB)，給應答ACKSHT20_readOneByte(NACK); /讀Checksum ，不給應答NAC

16、K IIC_Stop(); /Stop I2CLSB &= 0xfc; /Data (LSB) 的后兩位在進行物理計算前前須置0 temp = MSB*256 + LSB; /十六進制轉成十進制if (commod=(u8)READ_HUMI_COMD) /命令為讀取濕度的命令 /*- calculate relative humidity %RH -*/ Humidity =(temp*125)/65536-6; /公式: RH%= -6 + 125 * SRH/216return Humidity; /返回值：humidity else if(commod=(u8)READ_TEM

17、P_COMD) /命令為讀取溫度的命令 /*- calculate temperature °C -*/Temperature = (temp*175.72f)/65536-46.85f; /公式:T= -46.85 + 175.72 * ST/216return Temperature; /返回值：temperature return FAIL;TempHumiValue_t * SHT20_readTemAndHum(void)temp_humi_Value.humidity = SHT20_readTemOrHum(READ_HUMI_COMD);/讀取濕度temp_humi_

18、Value.temperature = SHT20_readTemOrHum(READ_TEMP_COMD);/讀取濕度return &temp_humi_Value; OLED初始化程序： /初始化SSD1306 void Oled_init(void) OLED_pinInit(); OLED_deSelect(); /不選擇OLEDOLED_reset();OLED_writeByte(0xAE,OLED_CMD);/-turn off oled panelOLED_writeByte(0x02,OLED_CMD);/-SET low column addressOLED_wri

19、teByte(0x10,OLED_CMD);/-SET high column addressOLED_writeByte(0x40,OLED_CMD);/-SET start line address SET Mapping RAM Display Start Line (0x000x3F)OLED_writeByte(0x81,OLED_CMD);/-SET contrast control registerOLED_writeByte(0xCF,OLED_CMD); / SET SEG Output Current BrightnessOLED_writeByte(0xA1,OLED_C

20、MD);/-SET SEG/Column Mapping 0xa0左右反置 0xa1正常OLED_writeByte(0xC8,OLED_CMD);/SET COM/Row Scan Direction 0xc0上下反置 0xc8正常OLED_writeByte(0xA6,OLED_CMD);/-SET normal displayOLED_writeByte(0xA8,OLED_CMD);/-SET multiplex ratio(1 to 64)OLED_writeByte(0x3f,OLED_CMD);/-1/64 dutyOLED_writeByte(0xD3,OLED_CMD);/-

21、SET display offSETShift Mapping RAM Counter (0x000x3F)OLED_writeByte(0x00,OLED_CMD);/-not offSETOLED_writeByte(0xd5,OLED_CMD);/-SET display clock divide ratio/oscillator frequencyOLED_writeByte(0x80,OLED_CMD);/-SET divide ratio, SET Clock as 100 Frames/SecOLED_writeByte(0xD9,OLED_CMD);/-SET pre-char

22、ge periodOLED_writeByte(0xF1,OLED_CMD);/SET Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 ClockOLED_writeByte(0xDA,OLED_CMD);/-SET com pins hardware configurationOLED_writeByte(0x12,OLED_CMD);OLED_writeByte(0xDB,OLED_CMD);/-SET vcomhOLED_writeByte(0x40,OLED_CMD);/SET VCOM Deselect LevelOLED_writeByte

23、(0x20,OLED_CMD);/-SET Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)OLED_writeByte(0x02,OLED_CMD);/OLED_writeByte(0x8D,OLED_CMD);/-SET Charge Pump enable/disableOLED_writeByte(0x14,OLED_CMD);/-SET(0x10) disableOLED_writeByte(0xA4,OLED_CMD);/ Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)OLED_writeByte(0xA6,OLED_CMD);

24、/ Disable Inverse Display On (0xa6/a7) OLED_writeByte(0xAF,OLED_CMD);/-turn on oled panelOLED_writeByte(0xAF,OLED_CMD); /*display ON*/ OLED_clear();OLED_setPos(0,0); 5 結束語 通過本次為期五天的嵌入式實訓，讓我對上個學期學習的嵌入式相關只是有了深一步的了解。通過本次試驗，我感覺收獲還是蠻多的。可能我對于嵌入式的學問學習的還是不太多，但是這之外的東西收獲頗豐。這就是一個自我學習的過程。當我們通過試驗去學習理論學問時，自己動手得出的

25、結論，不僅能加深我們對嵌入式的理解，更能加深我們對此的記憶。參考文獻1陳志旺.STM32嵌入式微把握器快速上手（其次版）.北京：電子工業(yè)出版社，2014.52嵌入式系統(tǒng)原理及應用.北京：北京郵電高校出版社，20093 桑楠.嵌入式系統(tǒng)原理及應用開發(fā)技術. 北京：北航高校出版社，2003附錄電路原理圖：Main.c程序#include "stm32f4xx.h"#include "key.h"#include "led.h"#include "exti.h"#include "uart.h"#in

26、clude "delay.h"#include "timer.h"#include "oled.h"#include "spi.h"#include "bmp.h"#include "iic.h"#include "sht20.h"#include "hp6.h"#include "mpu6050.h"u8 page = 0;void clock_page(void);void pulse_page(void);vo

27、id bp_page(void);void step_page(void);void kal_km_page(void);int main()/裸機程序結構 delay_init(100);led_init();key_init();Spi1_init();Oled_init();IIC_PinInit();SHT20_Init();Hp_6_init(); /初始化HP6心率血壓 模塊 MPU_Init();/HP_6_VersionInfo();while (1)switch(page)case 0:OLED_clear(); kal_km_page();case 1: OLED_clea

28、r();clock_page();break;case 2: OLED_clear();pulse_page();break;case 3:OLED_clear();bp_page();break; default:break;void kal_km_page (void)while(1) OLED_showCHinese(0, 0, 0);OLED_showCHinese(16, 0, 1);OLED_showCHinese(32, 0, 2);OLED_showCHinese(48, 0, 3);OLED_showCHinese(64, 0, 4);OLED_showCHinese(80,

29、 0, 5);OLED_showCHinese(0, 2, 6);OLED_showCHinese(16, 2, 7);OLED_showCHinese(32, 2, 8);OLED_showCHinese(48, 2, 9);OLED_showCHinese(64, 2, 10);OLED_showCHinese(80, 2, 11);if(key_scan()page = page +1; /切換到page1IIC_Stop();break; /跳出當前頁面 void clock_page(void)TempHumiValue_t humi_temp_val ; /溫濕度u8 uiBuf4

30、0; while(1)humi_temp_val = *SHT20_readTemAndHum();/獵取溫度sprintf(char*)uiBuf,"%02dc %02d",(char)humi_temp_val.temperature,(char)humi_temp_val.humidity); / 以整數(shù)顯示OLED_showString(10,6,uiBuf,16); OLED_showString(10+8*7,6,"%",16); if(key_scan()page = page +1; /切換到page1IIC_Stop();break;

31、/跳出當前頁面 void pulse_page(void)static u8 oldPulseVal = 0; /上一次的心率值u8 uiBuf40; u8 pulseBuf24 = 0;HP_6_OpenRate(); /打快活率測量OLED_showString(10,4,"pulse",16); while(1)/OLED_showString(10,4,"pulse",16); / HP_6_GetRateResult();/HP_6_GetResultData(pulseBuf);/sprintf(char*)uiBuf,"%03d",pulseBuf7); / /byte 7是心率結果/OLED_showString(10,6,uiBuf,16); /dela