基于STM32单片机的点阵显示设计

基于STM32单片机的点阵显示设计一、系统的硬件设计1.1系统的硬件设计方案STM32F103x6是基于ARM核心的增强型32位带闪存、USB、ADC和CAN的微控制器。在电机驱动和应用控制、医疗和手持设备、智能仪表、警报系统和视频对讲中有广泛的应用。通过使用STM32F103x6进行LED点阵显示的设计，学习STM32单片机的使用方法。1.2STM32单片机简介根据本课题需要采用用了STM32F103x6型号单片机STM32F103XX增强型系列拥有ARM的Cortex-M3核心，它为实现MCU的需要提供了低成本、缩减的管脚数目、降低的系统内耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断系统响应。它的原理图如图1-2所示。图1-2STM32单片机原理图1.2.1STM32F103x6单片机的功能■核心--ARM32位的Cortex-M3CPU--单周期硬件乘法和除法，加快计算■存储器--从32K字节到128K字节闪存程序存储器--多重自举功能■时钟、复位和供电管理--2.0至3.6伏供电和I/O管脚--上电/断电复位、可编程电压检测器、掉电检测器--内嵌4至16MHZ高速晶体振荡器--内嵌PLL供应CPU时钟--内嵌使用32KHZ晶体的RTC振荡器■低功耗--3种省电模式：睡眠、停机和待机模式--VBAT为RTC和后备寄存器供电■2个12位模数转换器，1us转换时间--双采样和保持功能--温度传感器■调试模式--串行调试和JTAG接口■DMA--支持的外设：定时器、ADC、SPI、I2C和USART■多达80个快速I/O口--26/36/51/80个多功能双向5V兼容的I/O接口■多达7个定时器--多达3个同步的16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道--两个看门狗定时器--系统时间定位器：24位的带自动加载功能的■多达9个通信接口--多达2个I2C接口--多达3个USART接口--多达2个SPI同步串行接口--CAN接口--USB2.0接口1.2.2STM32单片机的主要特色STM32系列32位闪存微控制器使用来自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，该内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。Cortex-M3在系统结构上的增强，让STM32受益无穷；Thumb-2®指令集带来了更高的指令效率和更强的性能；通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器，对中断事件的响应比以往更迅速；所有这些又都融入了业界领先的功耗水准。STM32系列给MCU用户带来了前所未有的自由空间，提供了全新的32位产品选项，结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性，同时保持了高集成度和易于开发的优势。它拥有出众和创新的外设，易于开发，可使产品快速进入市场。1.3STM32单片机开发板简介本课题采用了普中科技的STM32开发板，配备有STM32F103x6芯片。开发板的引脚图如图1-3所示。图1-3普中科技的STM32开发板实物图1.3.1STM32开发板的外围硬件资源--8*8双色点阵模块--五线四相步进电机--四线双极性步进电机--动态数码管/静态数码管--74HC595--74HC165--USB自动下载--MCU--矩阵键盘、独立按键--AD/DA/光敏/温敏--ISP、PS2等等。其电路图如图1-3-1。图1-3-1普中科技的STM32开发板内部电路图1.3.2STM32开发板的软件资源STM32开发板提供了丰富的标准例程，其例程列表如下：编号实验名称编号实验名称编号实验名称1LED灯1074HC59519定时器TIM22RCC系统时钟1174HC16520串口通信3独立按键12EXIT中断21DS18B20温度检测4晶体数码管13FLASH保存22RTC时钟显示数据5动态数码管14STM32-24C0223ADC1-DMA6SysTick定时器15STM32-ADDA-PCF859124彩屏例程7步进电机16STM-160225CAN-BUS8矩阵键盘17硬件I2C读取24C0226VirtualCOMPort(USB转串口）9LED点阵18硬件SPI-5951.4硬件电路本科创课题涉及的硬件电路如图1-4所示。图1-4STM32LED点阵实验在开发板上的接线图二、系统的软件设计对于一个完整的嵌入式应用系统的开发，硬件的设计与调试工作仅占整个工作量的一半，应用系统的程序设计也是嵌入式系统设计一个非常重要的方面。本次软件编写在Keil软件平台进行的。如图2-1所示。图2-1Keil软件平台截图2.1对STM32端口进行配置对端口的配置程序如下：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_Disable,ENABLE);//关闭调试端口重新映射使用仿真器调试时，不能用此语GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;//所有GPIO为同一类型端口GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//输出的最大频率为50HZGPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB端口GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB端口2.2控制LED点阵显示的主程序设计控制LED点阵显示的程序如下：while(1){m++;if(m4)m=1;switch(m){case1:for(j=0;j3;j++)////从左到右3次{for(i=0;i8;i++){//P2=taba[i];GPIOB-BSRR=taba[i]&0x00ff;//将数据送到P2口并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用GPIOB-BRR=(~taba[i])&0x00ff;//P1=0xff;GPIOA-BSRR=0xff&0x00ff;//将数据送到P1口并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用GPIOA-BRR=(~0xff)&0x00ff;Delay(0X0DFFFF);}}break;case2:Delay(800);for(j=0;j3;j++)////从右到左3次{for(i=0;i8;i++){//P2=taba[7-i];GPIOB-BSRR=taba[7-i]&0x00ff;//将数据送到P2口并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用GPIOB-BRR=(~taba[7-i])&0x00ff;//P1=0xff;GPIOA-BSRR=0xff&0x00ff;//将数据送到P1口并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用GPIOA-BRR=(~0xff)&0x00ff;Delay(0X0DFFFF);}}break;case3:Delay(800);for(j=0;j3;j++)////从上至下3次{for(i=0;i8;i++){//P2=0x00;GPIOB-BSRR=0x00&0x00ff;//将数据送到P2口并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用GPIOB-BRR=(~0x00)&0x00ff;//P1=tabb[7-i];GPIOA-BSRR=tabb[7-i]&0x00ff;//将数据送到P1口并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用GPIOA-BRR=(~tabb[7-i])&0x00ff;Delay(0X0DFFFF);}}break;case4:Delay(800);for(j=0;j3;j++)////从下至上3次{for(i=0;i8;i++){//P2=0x00;GPIOB-BSRR=0x00&0x00ff;//将数据送到P2口并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用GPIOB-BRR=(~0x00)&0x00ff;//P1=tabb[i];GPIOA-BSRR=tabb[i]&0x00ff;//将数据送到P1口并屏蔽高位，不干扰高8位IO的使用GPIOA-BRR=(~tabb[i])&0x00ff;Delay(0X0DFFFF);}}break;}}}2.3RCC函数的配置配置程序代码如下：voidRCC_Configuration(void){//复位RCC外部设备寄存器到默认值RCC_DeInit();//打开外部高速晶振RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);//等待外部高速时钟准备好HSEStartUpStatus=RCC_WaitForHSEStartUp();if(HSEStartUpStatus==SUCCESS)//外部高速时钟已经准别好{//开启FLASH的预取功能FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);//FLASH延迟2个周期FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);//配置AHB(HCLK)时钟=SYSCLKRCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);//配置APB2(PCLK2)钟=AHB时钟RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);//配置APB1(PCLK1)钟=AHB1/2时钟RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//配置PLL时钟==外部高速晶体时钟*9PLLCLK=8MHz*9=72MHzRCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9);//使能PLL时钟RCC_PLLCmd(ENABLE);//等待PLL时钟就绪while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)==RESET){}//配置系统时钟=PLL时钟RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);//检查PLL时钟是否作为系统时钟while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08){}}}2.4NIVC函数配置配置的程序如下：voidNVIC_Configuration(void){#ifdefVECT_TAB_RAMNVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM,0x0);#elseNVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,0x0);#endif设置向量表的位置和偏移量，如果向量表位于RAM，则偏移量为0x0。如果向量位于FLASH则偏移量为0x0。完整的程序代码见附录。三、系统实验首先进行硬件电路搭建，根据图1-4，进行硬件电路连接。连接完毕后，检查导线是否连接错误以及导线是否连接牢固。其次进行软件调试，在Keil软件平台进行软件调试，直至无错误报警。最后将程序下载到开发板。关键点：连接时核心板的BOOT1的短路帽要断开。实验现象：LED点阵从左到右，从右到左，从上至下，从下至上滚动。附录程序代码#includestm32f10x_lib.hGPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;ErrorStatusHSEStartUpStatus;unsignedinttaba[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};unsignedinttabb[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};voidRCC_Configuration(void)