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。
1.2 STM32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1-2 STM32单片机原理图1.2.1 STM32F103x6单片机的功能
■核心
--ARM 32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
1.2.2 STM32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。
1.3 STM32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1.3.1 STM32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
1.3.2 STM32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
1 LED灯10 74HC595 19 定时器TIM2
11 74HC165 20 串口通信
2 RCC系统时
钟
3 独立按键12 EXIT中断21 DS18B20温度
检测
4 晶体数码管13 FLASH保存22 RTC时钟
显示数据
5 动态数码管14 STM32-24C0
2
23 ADC1-DMA
6 SysTick定时
器15 STM32-ADD
A-PCF8591
24 彩屏例程
7 步进电机16 STM-1602 25 CAN-BUS
8 矩阵键盘17 硬件I2C读取
24C02 26 VirtualPort(USB
转串口）
9 LED点阵18 硬件SPI-595
1.4 硬件电路
本科创课题涉及的硬件电路如图1-4所示。
图1-4 STM32 LED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2-1 Keil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50HZ
GPIO_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(m> 4) m=1;
switch (m)
{
case 1:
for(j=0;j<3;j++)////从左到右3次
{
for(i=0;i<8;i++)
{
//P2=taba[i];
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;
case 2:
Delay(800);
for(j=0;j<3;j++)////从右到左3次
{
for(i=0;i<8;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;
不干扰高8位IO的使用
GPIOA->BRR = (~0xff) & 0x00ff;
Delay(0X0DFFFF);
}
}
break;
case 3:
Delay(800);
for(j=0;j<3;j++)////从上至下3次
{
for(i=0;i<8;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);