基于stm32嵌入式系统实验平台设计

《基于stm32嵌入式系统实验平台设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于STM32嵌入式系统实验平台设计摘要：针对嵌入式系统在当前开放式实验教学模式中的应用，根据对实验平台的低成本、易携带、丰富的扩展功能和平台资源的要求，提出基于STM32的本科及研究生教育嵌入式系统实验平台的设计方案。介绍该实验平台的硬件设计和特点，给出系统平台完成的实验项目及例程，并对以该平台为基础的实验内容、教学手段、科技竞赛等方面进行探索和实践。从实训课程的效果反馈来看，学生的创新能力和对嵌入式系统技术的应用能力有了显著的提升。关键词：嵌入式系统；STM32；研究生教育实验平台；开放式实验教学模式中图分类号：TP31文献标识码：A文章编号：1005

2、3824(2013)060085030引百嵌入式系统被定义为以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等具有严格要求的专用计算机系统［1］。随着移动互联网和智能手机、平板电脑的逐步兴起，嵌入式系统已经成为后PC时代最热门的研究领域。嵌入式系统自身的特点决定了它主要是依附在其他学科的相关应用领域，其无法单独成为一个独立的学科。嵌入式技术主要依赖于微电子技术、计算机技术和各学科应用技术，其中计算机技术是嵌入式应用的基础。为了使非计算机专业的工科大学生也能把握嵌入式技术的发展全貌，并及时更新自己的知识结构，通

3、过总结以往实践教学经验，提出了开放式实验教学模式，配合本文介绍的基于STM32的实验平台，以期从教学与实践2个层面推动大学生创新能力与工程实践能力的培养。嵌入式课程可以选择的实验平台有很多，国内高校不约而同地选择了以ARM为内核结构的系列芯片为实验平台的核心。ARM结构的系列芯片发展到今天，已经出现了3条不同的分支，A分支主要是设计用于高性能的开放应用平台，例如智能手机和平板电脑等。R分支用于高端的嵌入式系统，例如对实时性与速度并重的系统。M分支用于深度嵌入的、单片机风格的系统中［2］。上述3个分支涉及到的ARM芯片结构和性能并不相同，从学习的渐进性考虑，

4、其中的M分支也就是以ARMCortexM3为核心的实验平台更适合用于在本科非计算机专业学科中开展嵌入式课程。1系统硬件设计传统的实验教学过分依赖实验箱，这对实验场地和实验时间的要求很高，像这种集中式的教学模式并不适应开放式实验教学模式的要求。开放式实验教学模式要求学生可以随时随地地完成实验例程和查看实验效果，并不完全依赖实验场地和实验设备。为了满足上述要求，本实验平台的设计充分考虑了平台的低成本、易携带、丰富的扩展功能和平台资源。其特点如下：1）低成本，核心芯片的价格不过十几元，使学生能够人手一块实验板；2）易携带，板子外观只有8cmXIOcm;3）功能丰

5、富，实验平台贴合现在嵌入式最新的技术，包括触摸输入、SD卡外部储存、2.4G无线通信模块和彩色液晶显示等。下面对实验平台的硬件构成做一个筒单介绍。1.1系统硬件模块结构实验平台的核心是一块基于ARMCortexM3内核的ST公司STM32F103RB芯片，考虑该芯片的主要原因是性价比，能以8位MCU的价格获得32位MCU的性能［3］。同时SPI,USB,CAN,ADC和DMA等功能部件一个不缺。系统模块如图1所示。实验平台采用3.3V供电，在设计上包括了程序一键下载、供电、调试（串口打印信息）3位一体，所有的一切只需要一根USB线就可以使用。只要学生身旁有

6、电脑，就可以使用这个开发平台，这样极大地拓展了学生的学习时间与空间。MCU的PORTA与PORTB以及PORTC的部分I/O口引出，已方便与外部设备连接；平台上预留了DS18B20接口与NRF24L01的接口，以尽可能多地扩展实验平台的应用。1.2系统特点该实验平台的设计理念如下：一，为嵌入式系统课程的开放式实验教学服务；二，为配合嵌入式系统的课程设计，该实验平台采用模块化扩展方式，有很强的扩展功能；三，为研究生阶段继续从事嵌入式系统应用研究的学生打好基础。该系统在设计上一方面强调与先修课程的衔接过渡，另一方面考虑和研究生阶段的课程设置与培养方案相对接。下

7、面通过一些功能性介绍来说明该实验平台的上述特点。1）与51单片机的衔接。实验平台上集成了按键与LED灯等外设，这对学过51单片机的同学并不陌生，学生可以把51单片机的学习经验和部分知识迁徙到该实验平台上。同时实验平台的软件集成开发环境选用的是KEIL公司的RVMDK,这和51单片机上的开发软件是同样的环境，这在最大程度上减轻了学生的学习成本。2）贴近市场，与技术潮流同步。传统的实验平台在设计输入输出的实验时多考虑采用按键与数码管显示的方式，而现在的嵌入式应用领域输入与输出都是在触摸屏上完成。本实验平台提供了触摸屏输入接口与OLED显示模块的接口，这使得图像

8、处理的部分应用能在本实验平台上得以进行，为学生以后进入智能手机的应