嵌入式上机实验1

实验一

一、实验目的

• 熟悉Proteus硬件仿真环境
• 掌握使用Keil uVision5进行STM32程序开发
• 掌握Proteus和Keil联调的方法

二、实验环境

OS：Windows11

软件：Keil uVision5，Proteus

三、实验内容及实验原理

根据实验原理图配置对应的GPIO口，实现下述功能：

①根据按键状态来控制LED灯亮灭状态，每个按键控制一个LED灯，LED灯初始状态为亮，按键按下时对应LED灯灭，按键抬起时对应LED灯亮。

②根据按键状态来控制LED灯的闪烁方式，没有按键按下时三个LED灯都亮，第一个按键按下时三个LED灯同步周期性慢速闪烁，第二个按键按下时三个LED灯同步周期性快速闪烁，第三个按键按下时三个LED灯跑马灯方式闪烁。

(1)使能APB2总线上使用引脚所属的GPIO端口的时钟

老师已经在工程中配置好了电源电路，因此直接开始配置时钟电路。如果没有稳定的时钟信号，即使接入电源，也无法正常工作。STM32F103通常选用8MHZ的外部晶振，因此该工程也是采用的该频率的外部晶振，使能GPIOA,GPIOB,USARTA1。

GPIOB使用引脚PB7~12用于连接LED的电路。GPIOA用于USART模块实现双向通信，任何USART双向通信至少需要2个引脚：接受数据输入(RX)和发送数据输出(TX)：

• RX: 接受数据串行输入，使用引脚PA9，连接虚拟串口输出框。

• TX: 发送数据输出，使用引脚PA10。

//Enable GPIOA's and GPIOB's Clock
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	
//Enable USART1's Clock
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

(2)通过GPIO_InitTypeDef结构体变量配置GPIO引脚

设置引脚PB7-9为推挽输出，与LED灯相连，控制LED灯的亮灭；设置引脚PB10-12为上拉输入，来接受按钮的输入信号。再将PB7-9复位，设置为低电平，实施LED灯初始为未点亮状态。

//设置推挽输出的引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;  
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;  
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  
//设置上拉输入的引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;  
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  
//将指定引脚复位
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7);  
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);  
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9); 

(3)操作该引脚完成相应的功能

首先完成功能一：要求是按下按键时LED灯灭。因此可以将其写为非负判断：若不存在输入值，那么将对应的引脚置位，使得LED灯亮；若存在输入值(即按下了按键)，则将对应的引脚复位，使得LED灯灭。

//功能1：LED灯初始为亮，只有按下按键使得灯灭。
if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10)) GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7); 
else GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7); 
         
if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11))GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8); 
else GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8); 

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12)) GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9); 
else GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9); 

再完成功能二：根据按键状态来控制LED灯的闪烁方式，没有按键按下时三个LED灯都亮，第一个按键按下时三个LED灯同步周期性慢速闪烁，第二个按键按下时三个LED灯同步周期性快速闪烁，第三个按键按下时三个LED灯跑马灯方式闪烁。编写代码如下：

int i; 
//第一个按键按下时三个LED灯同步周期性慢速闪烁
if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10)){  
	for(i = 0; i < 1000000; i++);  
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9);  
	for(i = 0; i < 1000000; i++); 
	GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9);  
	printf("SLOW LIGHT\r\n");  
}else  GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9); 
//第二个按键按下时三个LED灯同步周期性快速闪烁
if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11)){  
	for(i = 0; i < 300000; i++);  
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9);  
	for(i = 0; i < 300000; i++);  
	GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9);
	printf("FAST LIGHT\r\n");  
}else  GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9); 
//第三个按键按下时三个LED灯跑马灯方式闪烁	          
if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12)){  
		for(i = 0; i < 100000; i++) {  
				GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7);
				GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9);   
		}                
		for(i = 0; i < 100000; i++){  
				GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);  
				GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_9);  
		}              
		for(i = 0; i < 100000; i++){  
				GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9);  
				GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8);  
		}  
		printf("CIRCULATION LIGHT\r\n");  
}else  GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9);

四、实验结果及其分析

使用C语言中的#if与#endif完成分支编译。对于功能二的实现，需要长按某按钮实现。此处选择的快速约是慢速的三倍左右。

具体结果见视频。

五、心得体会与建议

通过本次实验，我在PC上安装了嵌入式学习的软件：Keil和Proteus，并对其基本操作进行了了解。针对老师给出的实验内容，对要求实现的功能进行了C语言代码的编写。并通过Keil进行编译运行，再在Proteus的硬件仿真环境下进行结果验证。

在调试的过程中，会遇到一定的问题：比如写出的printf函数中使用了换行的转义字符，但是在显示上并没有换行。在Keil上未成功编译就急忙打开Proteus想要验证，但是导致Proteus未响应最后只能退出。

但是经过这次实验，我对这两个软件的联调也有了一定的认识，操作上熟练了一些。