嵌入式综合实验周

嵌入式系统原理及应用综合实验报告

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2017年9 月17 日

嵌入式系统原理及应用

综合实验报告

摘要：信盈达电子产品——信盈达智能穿戴开发平台，广泛应用于嵌入式生产实训教学中。该文通过分析STM32F40xxx系列微控制器的架构和操作原理，通过使用信盈达智能穿戴开发平台，给出了相关的编程设计方法和注意事项

关键词：嵌入式 STM32 智能穿戴

。

1 引言

IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义：

“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。原文为：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。

嵌入式系统，通常指一种专用的计算机设备，或作为装置和设备的一部分，亦或是指单纯的一块控制电路板。事实上带有数字接口的设备都使用了嵌入式系统。

从应用对象上加以定义，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。国普遍认同的嵌入式系统定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

本次实训采用了信盈达智能穿戴开发平台，通过为期一周的学习，快速掌握了STM32F40XXX 系列微控制器的基础使用方法，并通过编程实现了相关的功能。

2 总体设计方案

2.1 设计思路

2.1.1

设计一个智能穿戴系统，实现下列功能：显示小组、班级、学号；显示实时温度、湿度；测量并显示心率；测量并显示血压；返回初始界面。

2.2设计方框图

3 系统硬件设计

3.1 微控制器电路的设计

图1 STM32F11微控制器电路3.2 按键电路的设计

图2 按键电路

3.3温湿度检测电路

图3 SHT20温湿度检测电路

SHT20是新一代sensirion湿度和温度传感器，采用数字输出方案，带有I2C接口，具有优异的长期稳定性，本电路采用I2C方案进行通讯。

3.4 OLED显示电路

图4 OLED显示电路

平台搭载了一款132×64大小的OLED屏幕。OLED是有机发光二极管的缩写，又称有机电激光显示、有机发光半导体。其具有自发光、广视角、超高对比度、低耗电的优良性能，为一种高端的显示设备。

4 系统软件设计

图5 系统流程图

①main函数所需头文件：

#include "stm32f4xx.h"

#include "key.h"

#include "led.h"

#include "exti.h"

#include "uart.h"

#include "delay.h"

#include "timer.h"

#include "oled.h"

#include "spi.h"

#include "bmp.h"

#include "iic.h"

#include "sht20.h"

②按键程序：

在main函数中，按键程序采用switch语句，按下后累计按下次数，以此选择软件功能模块。switch(page)

{

case 1:

OLED_clear();

name_page();

break;

case 2:

OLED_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 是一种全双工串行接口，英文全称： Serial Peripheral Interface，可处理多个连接到指定总线上的主机和从机。在数据传输过程中，总线上只能有一个主机和一个从机通信。在数据传输中，主机总是会向从机发送一帧 8到 16 个位的数据，而从机也总会向主机发送一帧字节数据。“全双工”意义为：主机、从机同时给对方发送数据。 SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线(“同步”的意思是数据传输需要时钟线)，并且在芯片的管脚上只占用四根线，“信盈达智能穿戴设备开发平台”上的 OLED 屏使用的是 SPI 接口。SPI 控制器的初始化步骤有以下几步：

（1）使能 SPI 复用功能所映射的 GPIO 口时钟。

（2） SPI 控制器时钟使能。

（3）配置 GPIO 为复用功能。（ MOSI/MISO/CLK）

（4） GPIO 复用功能为第几复用功能（ AFx）。

（5）配置 GPIO 输出速率为 50MHz。

（6）配置 SPIx->CR1 寄存器。

相关代码如下所示：

void Spi1_init(void)

{

RCC->AHB1ENR |= 1<<1;//PB时钟使能

RCC->APB2ENR |= 1<<12;//SPI1

/* PB3/4/5 AF5功能 */

GPIOB->MODER &= ~(0X3F << 6);

GPIOB->MODER |= 0X2A << 6;

GPIOB->AFR[0] &= ~(0XFFF << 12);

GPIOB->AFR[0] |= 0X555 << 12;// af5功能

GPIOB->OSPEEDR &= ~(0X3F << 6);// io输出速度 50MHZ

GPIOB->OSPEEDR |= 0X2A << 6;

/* SPI1配置 */

SPI1->CR1 = 0;

SPI1->CR1 |= 3 << 8;//SSM SSI

SPI1->CR1 |= 1 << 2;//主模式

// SPI1->CR1 |= 4 << 3;//速度 100/64 MHZ

SPI1->CR1 |= 1 << 6;//使能SPI1

}

u8 Spi1_RevSendByte(u8 val)

{