嵌入式实验指导书 (修改6)20161025

嵌入式系统技术及应用

实验指导书

（第3版）

郑普亮编写

西安建筑科技大学信控学院

智能建筑与楼宇自动化实验室

2014年5月

目录

1课程简介、实验项目及学时安排 (1)

1.1课程简介 (1)

1.2实验项目及学时安排 (1)

2实验仪器仪表设备简介 (2)

2.1嵌入式系统实验箱 (2)

2.2其它实验设备 (2)

3嵌入式系统技术及应用课程实验 (3)

3.1实验1系统认识实验 (3)

3.2实验2定时器实验 (10)

3.3实验3PWM发生器实验 (14)

3.4实验416*16LED点阵显示汉字实验 (16)

1课程简介、实验项目及学时安排

1.1课程简介

嵌入式系统广泛应用于仪器仪表、工业控制、汽车电子等多个领域，是一个综合性的快速发展的技术方向。课程以ARM Cortex-M3系列处理器为主，着重介绍了嵌入式系统设计的基本概念、基于ARM处理器的体系结构、ARM微处理器的编程模型与指令系统、嵌入式操作系统及相关的接口技术。

通过对本课程的学习，能够使学生深刻了解ARM处理器的工作原理，熟练掌握ARM 微处理器的指令系统，以及嵌入式系统软硬件设计基本方法，进而加强学生独立设计能力和创新能力的培养。

1.2实验项目及学时安排

本课程的实验目的是使学生掌握ARM指令系统及基于C语言和驱动程序库的程序设计方法，掌握ARM微处理器各组成部分工作原理及应用，培养学生对ARM微处理器的应用程序与硬件电路的设计能力，提高学生分析和解决实际问题的能力，从而为学生今后走向工作岗位、从事相关专业领域的科学研究和技术开发打下扎实的基础。所以安排了验证性、设计性和综合性不同属性的实验项目。

序号实验项目学时

实验性质

验证综合设计

1系统认识实验2√

2定时器实验2√

3PWM发生器实验2√416*16LED点阵显示汉字实验2√

注：实验项目根据实验教学安排选取。

2实验仪器仪表设备简介

2.1嵌入式系统实验箱

EL-EMCU-I型教学实验系统是属于一种综合的教学实验系统，该系统支持8位的8051/C8051F021等型号、16位的MSP430系列/AVR系列以及基于Cortex-M3内核的32位群星系列ARM处理器，实现了多模块的应用实验。在实验板上有丰富的外围扩展资源，可以完成基于CPU硬件资源的基础性实验、多种串行总线类实验以及CAN总线实验等等。实验箱底板的平面框图如下图2.1所示：

2.2其它实验设备

微型计算机Aspire T135、数字万用表、数字示波器。

3嵌入式系统技术及应用课程实验

3.1实验1系统认识实验

一、实验目的

1.了解Cortex-M3的GPIO使用及其相关的API函数；

2.掌握Cortex-M3读取GPIO引脚状态的方法。

3.掌握Cortex-M3的GPIO引脚输出控制的方法。

二、实验原理、内容及步骤

实验原理

1、GPIO开关量输入

将GPIO连接数字开关量对应的管脚设置在输入状态；然后，写一个循环，不停地去检测输入引脚的状态。

2、GPIO输出驱动继电器（或光电隔离器）

将相关的GPIO设置成输出状态，并且要注意配置输出的驱动电流大小；然后，写一个循环，依次输出变化的高低电平，从而控制继电器及光电隔离器的关断与打开。

实验内容：

1.编程实现读取GPIO引脚上对应的开关量状态，改变开关量，观察能否成功读回；

2.编程实现Cortex-M3的GPIO引脚驱动继电器及光电隔离器，观察继电器的动作以及发光管的亮灭变化；

实验步骤：1）在PC机上打开IAR环境，并打开“源程序”文件夹GPIO_INandOUT 的工程文件GPIO_In_Out.ewp，并按图3.1至图3.8完成环境设置，并完善程序，然后编译程序，并生成可执行文件GPIO_In_Out.elf。

2）打开PC机上的Proteus环境，并打开“仿真电路”文件夹中的设计文件“实验1.DSN”。双击MCU图标，按图3.9所示，指定程序文件GPIO_In_Out.ewp后，开始仿真。然后拨动开关，观察输入高低电平时继电器、光耦以及其他GPIO的状态变化。

图3.1

图3.1中，在Workspace窗口中一定要先选中工程名，然后再选择Project->Options。

图3.2

因为在Proteus中，提供的Luminary Cortex-M3芯片型号有限，结合实验要实现的功能，此处选择LM3S317。

图3.3

图3.4

图3.5

图3.6

图3.7

图3.8

图3.9

三、实验仪器设备及实验注意事项

1.实验设备：计算机。

2.实验前必须做好预习，并做出必要的计算和记录用的表格；

3.实验开始前先检查仪器设备是否完好；

4.实验中如发现异常（如冒烟、异味、冒火等非正常现象），应立即切断电源，并报告指导教师，仔细查找原因，问题解决后，方可继续进行实验；

5.实验完毕应先关掉电源，将所用仪器设备恢复原貌，并清理卫生后方可离开。

四、实验报告要求

1.GPIO的工作原理；

2.写出创建新工程的步骤；

3.写出采用API函数和驱动库，进行GPIO输入输出驱动的步骤；

4.实验中存在的问题及其处理方法；

5.收获和体会。

五、预习要求及思考题

预习要求

1.GPIO的工作原理；