【正文】 基于 CortexM3和 μCOS Ⅱ 的嵌入式系統(tǒng) _畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 本科生畢業(yè)論文 院 系 物理與電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 研 究 方 向 嵌入式系統(tǒng)硬件研究 72020 年 5 月 18 日 摘要 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛滲透到人們生活當(dāng)中其實(shí)嵌入式系統(tǒng)實(shí)際上是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱它是相對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而言的本文以嵌入式系統(tǒng)發(fā)展作為引入介紹嵌入式 stm32 的種類(lèi)及功能嵌入式系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)不僅僅是個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)操作需要外圍設(shè)備的搭建和軟件的構(gòu)建相互結(jié)合的產(chǎn)品需要實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)μ COSⅡ的移植到芯片上介紹了stm32 硬件結(jié)構(gòu)和描述了如何搭建外圍電路所能實(shí)現(xiàn)的基本功能例如以太網(wǎng)串口 ADC 轉(zhuǎn)換 EEPROM 等等 關(guān)鍵字嵌入式 stm32μ COSⅡ以太網(wǎng)硬件結(jié)構(gòu) Abstract with the rapid development of electronic technology embedded systems have been widely infiltrated into peoples lives in fact embedded system is actually embedded puter system referred to it is with respect to the puter system In this paper as the introduction to embedded system development introduces the types and features of embedded STM32 embedded systems applications in various fields the embedded system is not only a simple operating system to build the peripheral equipment and software to build a bination product need the operating system μ COS Ⅱ transplant realtime to chip Introduced the hardware structure of STM32 and describes how to build the external circuit the basic function can be realized such as Ether serial port ADC conversion EEPROM etc Key words embedded system STM32 μ COS Ⅱ Ether hardware structure 目錄 第一章前言 1 11 什么事嵌入式系統(tǒng) 1 12 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展 與應(yīng)用 1 13 嵌入式系統(tǒng)的組成 2 第二章 嵌入式系統(tǒng)的分類(lèi) 3 21 按處理器位寬分類(lèi) 3 22 按有無(wú)操作系統(tǒng)分類(lèi) 3 23 按實(shí)時(shí)性分類(lèi) 3 24 按應(yīng)用類(lèi)分類(lèi) 3 第三章 STM32F103 單片機(jī)概述 4 31 stm32 簡(jiǎn)介 4 32 stm32f103vet 功能介紹 4 33 IO 端口 5 34 IO 模式和速率的匹配 5 第四章 嵌入式硬件電路設(shè)計(jì) 6 41 CortexM3 供電模塊設(shè)計(jì) 6 42 流水燈及獨(dú)立按鍵復(fù)位電路設(shè)計(jì) 6 43 ADC 轉(zhuǎn)換電路 7 44 串口通信 8 45 I2CEEPROM 電路設(shè)計(jì) 9 46 CAN 總線設(shè)計(jì) 10 47 以太網(wǎng)電路設(shè)計(jì) 11 第五章 操作系統(tǒng)μ COSⅡ概要 12 51 μ COSⅡ特性與功能介紹 12 52 STM32 單片機(jī)上的移植 13 521 內(nèi)核頭文件 OS_CPUH 13 522 臨界代碼段 13 523 棧的增長(zhǎng)方向 14 524 其他函數(shù)聲明 14 525 與 CPU 相關(guān)的 C 函數(shù)和鉤子函數(shù) OS_CPU_CC 14 526 與處理器相關(guān)的匯編代碼 OS_CPU_AASM 15 第六章 簡(jiǎn)要說(shuō)明軟件結(jié)合硬件實(shí)現(xiàn)串口通信 15 61 Jlink 驅(qū)動(dòng)安裝與 MDK 環(huán)境搭載 15 62 異步串口通信軟件設(shè)計(jì) 16 63 配置串口通信 16 63 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 17 第七章 簡(jiǎn)易智能加熱控制系統(tǒng) 18 71 智能加熱系統(tǒng)控制原理 18 72 DB18B20 測(cè)溫模塊 19 73 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 19 74 系統(tǒng)程序流程框圖及模擬 21 第八章 總結(jié) 23 [參考文獻(xiàn) ] 25 附錄 26 第一章前言 11 什么事嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng) Embedded System 也稱嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聽(tīng)到這個(gè)名字我們很快聯(lián)想到了計(jì)算機(jī)也就是說(shuō)嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的一種演化過(guò)來(lái) 的因此在學(xué)習(xí)和理解嵌入式系統(tǒng)概念上必須先了解計(jì)算機(jī)的基本概念 我們先簡(jiǎn)單了解一下計(jì)算機(jī)一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)它包括硬件和軟件兩部分如圖 11 所示軟件是編程指令與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的集合而硬件則是執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)的平臺(tái)都是我們?nèi)粘？梢砸?jiàn)到的計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)主要由 CPU 存儲(chǔ)器外部設(shè)備的計(jì)算機(jī)總線組成軟件則包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分操作系統(tǒng)屬于系統(tǒng)軟件的組成部分 [1] 圖 11 系統(tǒng)構(gòu)成 1213 嵌入式系統(tǒng)的組成 大部分嵌入式系統(tǒng)都是針對(duì)特定場(chǎng)合和功能定制的因此彼此之間在功能性能體系結(jié)構(gòu)外觀等方面肯定存在很大的不同從計(jì)算機(jī)原理角度看嵌入式系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分組成 硬件是嵌入式系統(tǒng)基本的物質(zhì)基礎(chǔ)它建立在軟件系統(tǒng)之上并且提供了系統(tǒng)軟件運(yùn)行的物理平臺(tái)和通信接口 軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬件同等重要 的一部分它包括程序相關(guān)代碼及其它操作說(shuō)明和指令 [1] 圖 12 系統(tǒng)組成第二章 嵌入式系統(tǒng)的分類(lèi) 21 按處理器位寬分類(lèi) 按處理器位寬可將嵌入式系統(tǒng)分為 4 位 8 位 16 位和 32 位系統(tǒng)一般情況下位寬越大性能和功能越多整個(gè)系統(tǒng)越完善 22 按有無(wú)操作系統(tǒng)分類(lèi) 現(xiàn)代通信計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是必不可少的軟件系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中則有兩種情況分有操作系統(tǒng)和無(wú)操作系統(tǒng) 在有操作系統(tǒng)的情況下嵌入式系統(tǒng)的任務(wù)管理內(nèi)存管理設(shè)備管理文件管理等都有操作系統(tǒng)完成并且操作系統(tǒng)為應(yīng)用軟件提供豐富的編程接口 在一些功能單一的嵌入式系統(tǒng)中如基 于 8051 和 F020 單片機(jī)系統(tǒng)硬件平臺(tái)簡(jiǎn)單系統(tǒng)不需要支持復(fù)雜的顯示通行協(xié)議文件管理多任務(wù)管理等功能這種情況下沒(méi)有必要運(yùn)行操作系統(tǒng) 23 按實(shí)時(shí)性分類(lèi) 根據(jù)實(shí)時(shí)性要求可將嵌入式系統(tǒng)分為硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)兩類(lèi) 在硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)中系統(tǒng)可以保證在最壞情況下得到服務(wù)時(shí)間即對(duì)事件響應(yīng)時(shí)間的截止期限必須得到滿足在這樣的系統(tǒng)中如果一個(gè)事件在規(guī)定時(shí)間期限內(nèi)沒(méi)能處理完或者延遲處理則會(huì)導(dǎo)致致命的系統(tǒng)錯(cuò)誤 在軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)中任務(wù)能夠得到滿足的時(shí)間處理得