嵌入式课程设计报告

嵌入式课程设计报告

最近几年，几乎所有的it 企业对应届毕业生都有抱怨：动手能力太差，编程水平低下。下面和小编一起来看看报告吧！

corte_-m3 是 arm 公司基于 arm v7 架构的新型芯片内核。 stm32v100-ii 型是英蓓特 公司新推出的一款基于 st 意法半导体 stm32 系列处理器(corte_-m3 内核)的全功能 评估板。stm103v100-ii 评估板有 usb，motor control，can，sd 卡，smart 卡， uart，speaker，lcd，led，bnc，耳塞插孔等丰富的外设，有助于用户轻松开发 stm32 的强大功能。stm32 系列使用了 arm 最新的、先进架构 corte_-m3 内核，本文论述 了在 keil realview 开发环境上开发基于汇编语言的 led 控制程序， 基于对 stm32 的 gpio 寄存器写值配置思想， 控制 edukit-m3 实验平台的发光二极管 led1、 led2、 led3、 led4， 使它们有规律地点亮。

一、 设计概述

1.1、 设计需求

keil realview 开发环境上，全部采用汇编语言编程，实现对 edukit-m3 实验平台的发 光二极管 led1、led2、led3、led4 的亮灭控制，使它们有规律地点亮。 这里采用例程提供的顺序点亮方式，按照 led1 亮 led2 亮 led3 亮 led4 亮，如此反复，要求每个 led 亮灭之间延时一段时间，以增强可观性。需要说明的是，这 仅仅作为程序控制 led 的一种控制方式，基于点亮 led 的控制原理，可以编程实现各种显 示 led 的亮灭模式，并提供一种通用的控制方法，要求程序可读性强，易于修改。

1.2、 设计原理

（1）stm32 通用 gpio 端口概述 stm32f10_ 处理器上共有 7 个 i/o 端口：a、b、c、d、e、f、g，每个 16 个管脚 每组端口（寄存器必须以 32 位字形式访问） 每组端口有以下寄存器： ， 32 位配置寄存器： gpio__crl、gpio__crh 32 为数据寄存器： gpio__idr、gpio__odr 32 位置位/复位寄存器： gpio__bsrr 16 位复位寄存器： gpio__brr 32 为锁定寄存器： gpio__lckr i/o 口通用输入、输出端口配置为输入时，每个 apb2 时钟周期将端口数据送输入寄存 器(gpio__idr)，在输入模式下，输出是断开的。输出模式时：写到输出寄存器(gpio__odr) 的值被传给对应的 i/o 引脚。在输出模式下，输入是允许的 （2）程序设计原理 edukit-m3 实验平台上，通过写值配置端口数据输出寄存器 gpioc_odr[15:0]值，可 以实现对四个 led 的亮灭控制， 因为 c 口[9:6]位和四个 led 灯连通。 而这里主要是通过对 时钟控制寄存器以及端口 c 的各配置寄存器和输出寄存器写值， 以达到配置端口， 控制 led 的目的。 汇编语言与 c 语言相比，要求更加贴近硬件，了解 m3 内核的内部结构和寄存器地址。 基于汇编语言的编程控制， 只需要找出需要配置的端口基地址， 然后弄清楚各寄存器的偏移 地址，以及各寄存器每位的含义，按照要求写 1 或写 0 即可。

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二、 硬件设计：

2.1 硬件电路

2.2 硬件电路描述

本设计是基于 edukit-m3 实验平台的嵌入式开发实例， edukit-m3 实验平台有四个 led 灯，分别为 led1、led2、led3、led4，对应的连接到 i/o 的 c 口 pc.6、pc.7、pc.8、 pc.9 四位输出位上，不需要外扩电路或者额外接线，简单易行。

三、 软件设计

3.1 程 序 流 程 图

3.2 软 件 设 计 描 述

（1）整个工程包含 3 个源文件：stm32f10_.s、和 my led.s，stm32f10__lib.c 其中3stm32f10_.s 为启动代码， 。启动代码作用是：1）堆和栈的初始化；2）向量表定义；3）地 址重映射及中断向量表的转移；4）设置系统时钟频率；5）中断寄存器的初始化；6）进入 汇编主程序。my led.s 是汇编主程序，完成所有控制功能。

（2）程序工作原理概述： 对于 led 的控制，主要通过对 i/o 端口的配置，将对应的寄存器相应的位写 1 写 0 控 制。程序首先要经过启动代码段进行相关的启动配置，然后跳转到汇编主程序。 汇编主程序完成了时钟、端口配置以及 led 点亮的所有功能。首先需要对于系统时钟进 行配置，已获得系统所用频率。 然后进行端口配置低、高寄存器配置，获得输入输出模式以及最大速度。将时钟和端口 配置完成后，就可以对输出寄存器进行对应位的写值控制了，从而达到控制 led 的目的，高 电平点亮，低电平熄灭。 点亮 led 后，转入延时子程序，延时子程序写值 0_000fffff，做寄存器值减法，减到 0 后，过程所需时间即是延时时间，即单个 led 点亮时间。本程序设置循环点亮模式，即 led1 到 led4 顺序循环点亮，将对应位逐次写 1，如果需要修改点亮模式，只需修改寄存器的值以 及写值顺序即可。

（3）寄存器配置描述 端口配置低寄存器(gpioc_crl) c口基地址：0_40011000 偏移地址：0_00 复位值：0_44444444 寄存器配置：0_22222222 功能含义： 口配置低寄存器为模拟输入模式， 端 通用推挽输出模式， 输出模式， 最大速？ 2mhz

端口配置高寄存器(gpioc_crh) c口基地址：0_40011000 偏移地址：0_04 复位值：0_44444444 寄存器配置：0_22222222 功能含义： 口配置高寄存器为模拟输入模式， 端 通用推挽输出模式， 输出模式， 最大速？ 2mhz 端口输出数据寄存器(gpioc_odr) c口基地址：0_40011000 地址偏移：0ch 寄存器配置 0_fffffc4f 0_fffffc8f 复位值：00000000h 功能含义 pc.6 位写 1，对应点亮 led1 pc.7 位写 1，对应点亮 led2

40_fffffd0f 0_fffffe0fpc.8 位写 1，对应点亮 led3 pc.9 位写 1，对应点亮 led4

时钟控制寄存器(rcc_cr) 复位和时钟基地址：0_40021000 偏移地址: 0_00 复位值: 0_000 __83 寄存器配置：0_00000003 功能含义：pll 未锁定，pll 关闭，时钟监测器关闭，外部 1-25mhz 振荡器没有旁？，外部 1-25mhz 时钟没有就绪，hse 振荡器关闭内部 8mhz 时钟就绪，内部 8mhz 时钟开启。 时钟配置寄存器(rcc_cfgr) 复位和时钟基地址：0_40021000 偏移地址: 0_04 复位值: 0_0000 0000 寄存器配置：0_00000000 功能含义：没有时钟输出，pll 时钟 1.5 倍分频作为 usb 时钟，pll 2 倍频输出，hse 不分 频，hsi 时钟 2 分频后作为 pll 输入时钟，pclk2 2 分频后作为 adc 时钟，hclk 不分频， hclk 不分频，sysclk 不分频，hsi 作为系统时钟，hsi 作为系统时钟。 ahb外设时钟使能寄存器 (rcc_ahbenr) 复位和时钟基地址：0_40021000 偏移地址：0_14 复位值：0_0000 0014 寄存器配置：0_00000014 功能含义：睡眠模式时闪存接口电路时钟开启，睡眠模式时 sram 时钟开启，dma 时钟关 闭 apb2 外设时钟使能寄存器(rcc_apb2enr) 复位和时钟基地址：0_40021000 偏移地址：0_18 复位值：0_0000 0000 寄存器配置：0_ffffffff 功能含义：usart1 时钟开启，spi1 时钟开启，tim1 时钟开启，adc2 时钟开启，adc1 时钟开启，io 口 e 时钟开启，io 口 d 时钟开启，io 口 c 时钟开启，io 口 b 时钟开启，io 口 a 时钟开启，辅助功能 io 时钟开启

3.2 主 要 程 序 说 明

（1）启动代码转入汇编主程序的设置： 启动代码段设置： reset_handler proc e_port reset_handler [weak] import main ；声明外部函数，导入符号 ldr r0， =main ；等待工作调用 b_ r0 ；跳转到汇编主程序 main 函数 endp ；过程段结束 汇编主程序设置： area mycode，code，readonly ；定义一个代码段，属性为只读 e_port main main proc （主程序功能段开始） endp end （2）汇编主程序 ;配置时钟

5ldr r1，=0_40021000 ldr r0，=0_00000003 str r0，[r1，#0_00] ldr r0，=0_00000000 str r0，[r1，#0_004] ldr r0，=0_00000014 str r0，[r1，#0_14]

时钟控制寄存器入口

配置时钟控制寄存器(rcc_cr)

配置时钟配置寄存器(rcc_cfgr)

配置 ahb 外设时钟使能寄存器 rcc_ahbenr

ldr r0，=0_ffffffff str r0，[r1，#0_18] ;配置 apb2 外设时钟使能寄存器(rcc_apb2enr) ;----------------------------------------------------------------------------------------------------;配置端口 movs r0，#0_22222222 ldr r1，=0_40011000 str r0，[r1，#0_00] ;配置端口配置寄存器 gpioc_crl movs r0，#0_22222222 ldr r1，=0_40011000 str r0，[r1，#0_04] ;配置端口配置寄存器 gpioc_crh ;---------------------------------------------------------------------------------------------------;点 亮 led ldr r0，=0_fffffc4f str r0，[r1，#0_0c] ;将 0_fffffc4f 写进 gipoc_odr， 点亮 led1 bl delay ;延时 --------------------------------------------------------------------------------------------------------ldr r0，=0_fffffc8f str r0，[r1，#0_0c] ;将 0_fffffc8f 写进 gipoc_odr， 点亮 led2 bl delay ;延时 -------------------------------------------------------------------------------------------------------ldr r0，=0_fffffd0f str r0，[r1，#0_0c] ;将 0_fffffd0f 写进 gipoc_odr， 点亮 led3 bl delay ;延时 -------------------------------------------------------------------------------------------------------ldr r0，=0_fffffe0f str r0，[r1，#0_0c] ;0_fffffe0f 写进 gipoc_odr， 点亮 led4 bl delay ;延时 -------------------------------------------------------------------------------------------------------b main ;跳到 main 函数 ;------------------------------------------------------------------------（2）延时子程序 delay

6ldr r3，=0_000fffff ；延时控制字 delay_1 subs r3，r3，#0_01 ；延时控制字自减 beq delay_out ；为 0 跳出返回 b delay_1 ；不为 0 回转继续做减法 delay_out b_ lr ；程序返回

四、 调试与结果

4.1 调 试 过 程

(1) 使用 keil uvision3 通过 ulink 2 仿真器连接 edukit-m3 实验平台，打开建立的 my led controler 工程，点击子目录下的 my led.s 文件，编译链接工程。 设置 flash——debug， 选择 corte_-m3 j-link， flash——utilities， 同样选择 corte_-m3 j-link，效果如下

点击编译链接，生成 he_ 文件

点击 load，下载源程序到 stm32，运行程序 (2) 选择软件调试模式，点击 mdk 的 debug 菜单，选择 start/stop debug session 项或 ctrl f5 键。

7在逻辑分析仪中添加 gpioc_odr.6、gpioc_odr.7、gpioc_odr.8、gpioc_odr.9， 点击 run 按钮即可在逻辑分析仪中看波形。

4.2 测 试

本程序由于大量的涉及到原理简单，测试方便，只需要单步运行，查看寄存器的值，就 可以测试程序的正确性。

（1） 程序开始时各寄存器的值

（2）将时钟控制寄存器入口基地址赋值给 r1

（3）r1 既已经被赋值了时钟控制寄存器入口地址，利用偏移地址将时钟各控制寄存器的地 址赋值给（r1 偏移量） 达到配置 rcc_cr、rcc_cfgr、rcc_ahbenr、rcc_apb2enr 的目的， ， 集体寄存器值变化如下：

8（4）端口配置情况测试：i/o c 口入口地址写进通用寄存器 r1，利用基地址加偏移地址找 到端口配置寄存器 gpioc_crl、gpioc_crh，然后将控制字 0_22222222 写进该寄存器。

（5）端口输出数据寄存器(gpio__odr) 的值的变化，直接反映了外部 led 的亮灭变化， 采用逐位写 1 的方式，实现循环点亮，此时通用 r1 已经被写进了 c 口的入口基地址，只需 加上偏移地址#0_0c，便是 gpio__odr 的地址，每次写值控制 led 点亮后，程序跳转到延 时子程序，所测试结果如下： 将 0_fffffc4f 写进 gipoc_odr 点亮 led1 延时子程序运行寄存器变化情况

当转入延时子程序后，寄存器 r3 值做减 1 算法，从 0_000fffff 循环减至 0，是为延时 时间，然后继续跳转至端口输出寄存器配置，点亮 led2，接着再次跳转到延时子程序，r39再次做减 1 运算，如此控制 led 循环点亮。 转入延时子程序

退出延时子程序对 led2 对应位写 1 况

4.3 结 果 及 描 述

（1）逻辑分析仪中波形：

gpioc_odr.6、 gpioc_odr.7、 gpioc_odr.8、 gpioc_odr.9 的波形即对应的 led1、 led2、led3、led4 高低电平波形，由此可以验证程序的正确性，即 led 确实按照程序的 思想循环顺序点亮。

（2）当将程序下载到 stm32 中后，edukit-m3 实验平台上四个 led 确实循环点亮，进一 步验证控制程序的正确性。

五、总结

本设计是基于 stm32 的汇编语言编写的 led 循环顺序点亮控制程序，原理简单易行， 程序可修改性和可读性强， 件电路也很简单， 需要外扩电路， 接利用试验台内部接线， 硬 不 直 通过对 gpio 的控制来相应地点亮 led 灯。 整个控制程序只需要找到相应的时钟、端口、输出寄存器的地址，以及各控制寄存器的 偏移地址，直接寻址写值控制，这是与 c 语言程序最大的不同点，即汇编编程更加的贴近硬 件，要求熟悉内部寄存器的地址，熟悉如何配置各位，这就要求对寄存器每位的含义非常清 楚。 通过用汇编语言编写 i/o 控制程序， 进一步熟悉了解了 stm32 gpio 操作， 以及 corte_ m3 的内部架构和优点，学会了如何使用 keil realview 开发 stm32，以及如何进行程序单 步调试，寄存器值查看。了解了 edukit-m3 实验平台内部结构和优良的功能。