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嵌入式系统实验指导手册 - 20201
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1
嵌入式系统
实验指导手册
V1.2
刘健培 编
2020 年 10 月
2
1 文档说明 ................................................................................................................................... 4
2 实验注意事项 ........................................................................................................................... 4
3 实验参考资料 ........................................................................................................................... 4
4 实验验收与成绩 ....................................................................................................................... 6
5 实验环境准备 ........................................................................................................................... 6
5.1 Eclipse 模拟环境说明 ............................................................................................... 6
5.1.1 安装开发环境 ................................................................................................... 7
5.1.2 测试开发环境:项目、编译、调试 ............................................................... 8
5.1.2.1 创建项目 ................................................................................................... 8
5.1.2.2 编译项目 ................................................................................................. 13
5.1.2.3 调试项目 ................................................................................................. 16
5.2 FSM4 实验板环境说明 ........................................................................................... 23
5.2.1 安装开发环境 ................................................................................................. 23
5.2.2 认识 FSM4 实验板 .......................................................................................... 26
5.2.2.1 实验板资源 ............................................................................................. 27
5.2.2.2 板级配置 ................................................................................................. 28
5.2.3 配置实验板:开关和连线 ............................................................................. 29
5.2.4 配置主机环境:串口终端 SSCOM ................................................................ 30
6 实验 1 CPU 异常处理与上下文切换 ..................................................................................... 32
1. 实验目的 ......................................................................................................................... 32
2. 实验环境 ......................................................................................................................... 32
3. 实验要求 ......................................................................................................................... 33
4. 实验原理 ......................................................................................................................... 33
5. 实验步骤 ......................................................................................................................... 38
5.1. SVC 异常处理实验步骤 .......................................................................................... 38
5.2. SVC 上下文切换实验步骤 ...................................................................................... 41
7 实验 2 GPIO 与系统状态........................................................................................................ 43
1. 实验目的 ......................................................................................................................... 43
2. 实验环境 ......................................................................................................................... 43
3. 实验要求 ......................................................................................................................... 43
4. 实验原理 ......................................................................................................................... 44
4.1. STM32 GPIO 的配置 ............................................................................................... 44
4.2. 摩斯编码 ................................................................................................................. 51
4.3. 按键扫描与消抖 ..................................................................................................... 52
5. 实验步骤 ......................................................................................................................... 54
5.1. LED/蜂鸣器输出摩斯码(详细) ............................................................................... 54
5.2. 按键控制 LED .......................................................................................................... 74
8 实验 3 UART 与 SHELL ............................................................................................................ 77
1. 实验目的 ......................................................................................................................... 77
2. 实验环境 ......................................................................................................................... 77
3. 实验要求 ......................................................................................................................... 78
4. 实验原理 ......................................................................................................................... 78
5. 实验步骤 ......................................................................................................................... 83
5.1. USART 控制 LED ...................................................................................................... 83
3
5.2. USART Simple Shell ................................................................................................. 87
9 实验 4 中断与多任务调度 .................................................................................................... 88
1. 实验目的 ......................................................................................................................... 88
2. 实验环境 ......................................................................................................................... 88
3. 实验要求 ......................................................................................................................... 88
4. 实验原理 ......................................................................................................................... 89
5. 实验步骤 ......................................................................................................................... 91
5.1. TIM1 定时任务 ....................................................................................................... 91
5.2. 定时器驱动多任务 ................................................................................................. 98
10 附录 1 常见实验问题以及解决办法 .......................................................................... 100
10.1 Eclipse 下编译时错误:arm-none-eabi-xxx not found ....................................... 100
10.2 在 SSCOM 中找不到串口号 COM4 ................................................................... 101
10.3 ST-LINK 连接错误 ............................................................................................... 102
10.4 MDK L6411E 错误 ............................................................................................... 103
10.5 单步调试时源代码与调试步不一致 ................................................................... 105
10.6 代码中__weak 的作用,为什么可以定义 2 个同名的函数/变量名而不报重定义
的错误? ............................................................................................................................... 106
10.7 串口丢字符 ........................................................................................................... 107
10.8 示例代码使用注意 ............................................................................................... 107
10.9 怎么产生按键中断 ............................................................................................... 108
4
1 文档说明
本实验手册为修嵌入式系统课程实验的同学提供实验要求和过程等方面的
指导。
请先阅读实验注意事项。然后阅读并理解实验内容,在获取实验板和实验环
境后,测试实验环境,并根据本文的提示完成各自的实验内容。
本文是实验的基本指导,完成实验还需要查找相关的硬件手册、软件源代码、
工 具 的 使 用 手 册 等 , 这 些 资 料 和 工具需要从 ftp
(ftp://es2020:es2020@10.105.240.91\实验\参考资料)上下载。
2 实验注意事项
1. 注意自身安全。实验过程中不得触摸电源插、开关等交流电源部分。
2. 注意设备安全。
a) 不得带电插拔接头和连线:用板子前先接好连线再打开电源,用板
子后先断电再断开连线。
b) 上电后不要用手或者金属触碰实验板上的器件。防止静电或短路损
伤设备。
c) ST-LINK 仿真器接口不要插错位置!
d) ST-LINK 仿真器排线非常脆弱,注意不要直接拎线,而是把住 JTAG
接头拔出来。
e) 不要随意插拔与实验无关的跳线和开关等。防止破坏实验板的配置
环境。
f) 带出实验室的实验箱请妥善保管。借用前要登记箱内物件,归还时
需要检查箱内物件是否齐全。丢失箱内物件将扣除部分实验分,丢
失试验箱者实验得分为 0。
3 实验参考资料
1. ftp://es2020: es2020@10.105.240.91
a) 实验 目录:下载实验指导书以及实验相关资料。
b) 提交实验报告 目录:提交实验报告压缩包。
c) 课程资料 目录:下载课件及相关参考资料
2. 相关手册
类型
文档
Architect
ARMv7M 体系结构参考手册:
5
ure
DDI0403E_d_armv7m_arm Armv7-M Architecture Reference Manual.pdf
http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.set.architecture/index.html
https://developer.arm.com/architectures/cpu-architecture/m-profile
Processo
r Core
Cortex-M4 技术参考手册_trm_100166_0001_00_en r0p1.pdf
https://community.arm.com/developer/ip-products/processors/b/processors-ip-blo
g/posts/cortex-m-resources
MCU
STM32F4x7-Datasheet.pdf
STM32F4xx 中文参考手册.pdf/STM32F4x7-Reference manual.pdf
https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32f407ig.html
https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32f407-417.html
https://www.stmcu.org.cn/document/list/index/category-150
Board
使用华清远见实验板:
Cortex-M4 实验平台指导书.pdf
实验原理图目录
使用 Eclipse 模拟环境:
STM32F4DISCOVERY 实验板用户手册(中文).pdf
STM32F4DISCOVERY 实验板原理图.pdf
Source
Code
实验板随盘实验源码(程序源码.rar)
STM32 接口示例程序包 en.stm32f4_dsp_stdperiph_lib.zip
实验示例代码
开发环境自带源码(如 CMSIS 软件包)
实验指
导书
本文档
图书
ARM Cortex-M3Cortex-M4 权威指南.pdf
3. 开发环境相关的资料。
Eclipse 模拟环境
Eclipse 的使用请自学
https://gnu-mcu-eclipse.github.io/
MDK
在 MDK 的“help”菜单下打开帮助文档索引。
在 MDK 中创建项目后,在 project/books 面板中能直接打
开相关的芯片手册和工具手册。
4. 907 机房电脑目录 D:\Embedded\FSM4 下有参考资料和开发环境安装包
5. ARM 和 STM32 的网上资源非常丰富,图书馆图书也很多。
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