《STM32Cube嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》HAL庫習(xí)題答案

第1章

1.嵌入式系統(tǒng)處理器有哪幾種？如何選擇？

【答案】

嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運行的硬件單元。分為以下幾

種：

（1）嵌入式微處理器

一般用于中高端嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用場景，可跑中大型操作系統(tǒng)。

（2）嵌入式微控制器

一般用于低端嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用場景，可跑小型操作系統(tǒng)或裸機運行程序。

（3）嵌入式DSP

?般用于數(shù)據(jù)運算集中的應(yīng)用場景。

（4）嵌入式SoC

在此主要指基于FPGA的SOPC系統(tǒng)，處理器和FPGA系統(tǒng)混合集成。一般應(yīng)用于通

信、數(shù)據(jù)中心等對數(shù)據(jù)處理實時性有要求的場景。

嵌入式系統(tǒng)處理器的選擇主要根據(jù)應(yīng)用場景決定，

2.簡述馮?諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)的區(qū)別。

【答案】

1）馮?諾依曼結(jié)構(gòu)

1964年，馮?諾依曼簡化了計算機的結(jié)構(gòu)，提出了“存儲程序''的思想，大大提高了計算機的

速度?！按鎯Τ绦颉彼枷肟梢院喕爬?點：

（1）計算機包括運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出設(shè)備。

（2）計算機內(nèi)部應(yīng)采JU二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)。

（3）將編寫好的程序和數(shù)據(jù)保存到存儲器，計算機自動地逐條取出指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、

處理和執(zhí)行。

在馮?諾依曼結(jié)構(gòu)中，計算機系統(tǒng)由一個中央處理單元（CPU）和一個存儲器組成，數(shù)據(jù)和

指令都存儲在存儲器中，程序指令和數(shù)據(jù)不加區(qū)分，均采用數(shù)據(jù)總線進(jìn)行傳輸，因此，數(shù)據(jù)訪

間和指令存取不能同時在總線上傳輸。CPU可以根據(jù)所給的地址對存儲器進(jìn)行讀或?qū)?。程序?/p>

令和數(shù)據(jù)的寬度相同。

2）哈佛體系結(jié)構(gòu)

在哈佛體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)和程序使用各自獨立的存儲器。程序計數(shù)器PC只指向程序存儲

器而不指向數(shù)據(jù)存儲器，這樣做的后果是很難在哈佛體系結(jié)構(gòu)的計算機上編寫出一個自修改的

程序（有時稱為在應(yīng)用編程，InApplicationProgramming,IAP）。哈佛體系結(jié)構(gòu)具有以卜,優(yōu)

點：

1）獨立的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器為數(shù)字信號處理提供了較高的性能。

2）指令和數(shù)據(jù)可以有不同的數(shù)據(jù)寬度，具有較高的效率。

3.嵌入式系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)有什么區(qū)別？

【答案】

通用計算機系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速、海量的數(shù)值計算，其技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限

提升、存儲容量的無限擴大；而嵌入式計算機系統(tǒng)的技術(shù)要求則是智能化控制，技術(shù)發(fā)展方向

是與對象系統(tǒng)密切相關(guān)的潛入性能、控制能力與控制的可靠性不斷提高。

4.什么是嵌入式系統(tǒng)？

【答案】

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為核心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、

可靠性、安全性、成本、體積、重量、功耗、環(huán)境等方面有嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。

5.嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的異同點？

【答案】

嵌入式系統(tǒng)和通用計算機系統(tǒng)的共同點

嵌入式系統(tǒng)和通用計算機系統(tǒng)都屬于計算機系統(tǒng)，從系統(tǒng)組成上講，它們都是由硬件和軟

件構(gòu)成的；工作原理是相同的，都是存儲程序機制。從硬件上看，嵌入式系統(tǒng)和通用計算機系

統(tǒng)都是由CPU.存儲器、I/O接口和中斷系統(tǒng)等部件組成；從軟件上看，嵌入式系統(tǒng)軟件和通

用計算機軟件都可以劃分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類。

作為計算機系統(tǒng)的一個新興的分支，嵌入式系統(tǒng)與人們熟悉和常用的通用計算機系統(tǒng)相比

又具有以下不同點。

1）形態(tài)。通用計算機系統(tǒng)具有基本相同的外形（如主機、顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤等）并且獨

立存在；而嵌入式系統(tǒng)通常隱藏在具體某個產(chǎn)品或設(shè)備（稱為宿主對象，如空調(diào)、洗衣機、數(shù)

字機頂盒等）中，它的形態(tài)隨著產(chǎn)品或設(shè)備的不同而不同.

2）功能。通用計算機系統(tǒng)一般具有通用而復(fù)雜的功能，任意一臺通用計算機都具有文檔編

輯、影音播放、娛樂游戲、網(wǎng)上購物和通信聊天等通用功能；而嵌入式系統(tǒng)嵌入在某個宿主對

象中。功能由宿主對象決定，具有專用性，通常是為某個應(yīng)用量身定做的。

3）功耗。目前，通用計算機系統(tǒng)的功耗一般為200W左右；而嵌入式系統(tǒng)的宿主對象通常

是小型應(yīng)用系統(tǒng)，如手機、MP3和智能手環(huán)等，這些設(shè)備不可能配置容量較大的電源，因此，

低功耗一直是嵌入式系統(tǒng)追求的目標(biāo)，如口常生活中使用的智能手機，其待機功率100?

200mW,即使在通話時功率也只有4?5W。

4）資源。通用計算機系統(tǒng)通常擁有大而全的資源（如鼠標(biāo)、鍵盤、硬盤、內(nèi)存條和顯示器

等）；而嵌入式系統(tǒng)受限于嵌入的宿主對象（如手機、MP3和智能手環(huán)等），通常要求小型化

和低功耗，其軟硬件資源受到嚴(yán)格的限制。

5）價值。通用計算機系統(tǒng)的價值體現(xiàn)在“計算”和“存儲”上，計算能力（處理器的字長和主

頻等）和存儲能力（內(nèi)存和硬盤的大小和讀取速度等）是通用計算機的通用評價指標(biāo)；而嵌入

式系統(tǒng)往往嵌入到某個設(shè)各和產(chǎn)品中，其價值一般不取決于其內(nèi)嵌的處理器的性能，而體現(xiàn)在

它所嵌入和控制的設(shè)備。如一臺智能洗衣機往往用洗凈比、洗滌容量和脫水轉(zhuǎn)速等來衡量，而

不以其內(nèi)嵌的微控制器的運算速度和存儲容量等來衡量。

6.嵌入式系統(tǒng)的特點主要有哪些？

【答案】

通過嵌入式系統(tǒng)的定義和嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的比較，可以看出嵌入式系統(tǒng)具有

以下特點。

1）專用性強

2）可裁剪性

受限于體積、功耗和成本等因素，嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件必須高效率地設(shè)計，根據(jù)實際

應(yīng)用需求量體裁衣，去除冗余，從而使系統(tǒng)在滿足應(yīng)用要求的前提下達(dá)到最精簡的配置。

3）實時性好

所謂實時性是指系統(tǒng)能夠及時（在限定時間內(nèi)）處理外部事件。大多數(shù)實時系統(tǒng)都是嵌入

式系統(tǒng)，而嵌入式系統(tǒng)多數(shù)也有實時性的要求，例如，用戶將銀行卡插入ATM機插卡口，ATM

機控制系統(tǒng)必須立即啟動讀卡程序。

4）可靠性高

很多嵌入式系統(tǒng)必須一年365天、每天24小時持續(xù)工作，甚至在極端環(huán)境下正常運行。大

多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都具有可靠性機制，例如，硬件的看門狗定時器、軟件的內(nèi)存保護(hù)和重啟機制

等，以保證嵌入式系統(tǒng)在出現(xiàn)問題時能夠重新啟動，保障系統(tǒng)的健壯性。

5）生命周期長

遵從于摩爾定律，通用計算機的更新?lián)Q代速度較快。嵌入式系統(tǒng)的生命周期與其嵌入的產(chǎn)

品或設(shè)備同步，經(jīng)歷產(chǎn)品導(dǎo)入期、成長期、成熟期和衰退期等各個階段，一般比通用計算機要

長。

6）不易被壟斷

嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合

后的產(chǎn)物，這一點就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集

成系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)不易在市場上形成壟斷。目前，嵌入式系統(tǒng)處于百花齊放、各有所

長、全面發(fā)展的時代，各類嵌入式系統(tǒng)軟硬件差別顯著，其通用性和可移植性都較通用計算機

系統(tǒng)要差。在學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)時要有所側(cè)重，然后觸類旁通。

7.常見的嵌入式操作系統(tǒng)有哪幾種？

【答案】

1）I1C/0S-II

2）嵌入式Linux

3）Android

4）WindowsCE

8.ARM處理器有什么特點？

【答案】

因為ARM處理器采用RISC結(jié)構(gòu)，所以它具有RISC架構(gòu)的一些經(jīng)典特點。

（1）體積小、功耗低、成本低、性能高。

（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好地兼容8位/16位器件。

（3）大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快。

（4）大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成。

（5）尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高。

（6）內(nèi)含嵌入式在線仿真器。

9.簡述ARM處理器的應(yīng)用領(lǐng)域。

【答案】

ARM處理器可廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域。

（1）為通信、消費電子、成像設(shè)備等產(chǎn)品，提供可貴行復(fù)雜操作系統(tǒng)的開放應(yīng)用平臺。

（2）在海量存儲、汽車電子、工業(yè)控制和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等領(lǐng)域，提供實時嵌入式應(yīng)用。

（3）在軍事、航天等領(lǐng)域，提供寬溫、抗電磁干擾、耐腐蝕的狂雜嵌入式應(yīng)用。

10.什么嵌入式微處理器分類。

【答案】

嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP、嵌入式SoC

11.Cortex-M系列處理器有哪些特征？

【答案】

Coilex-M系列處理器的特征如下：

（1）RISC處理器內(nèi)核：高性能32位CPU、具有確定性的運算、低延遲3階段管道，可

達(dá)1.25DMIPS/MHzo

（2）Thumb-2指令集：16/32位指令的最佳混合、小于8位設(shè)備3倍的代碼大小、市性能

沒有負(fù)面影響，提供最佳的代碼密度。

（3）低功耗模式：集成的睡眠狀態(tài)支持、多電源域、基于架構(gòu)的軟件控制。

對于100腳或144腳的產(chǎn)品，OSC—IN應(yīng)接地，OSC-OUT應(yīng)懸空。對于少于100腳的產(chǎn)

品，有2種接法：OSCJN和OSC_OUT分別通過10KH電阻接地。此方法可提高EMC性能。

分別重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PDI,再配置PD0和PD1為推挽輸出并輸出‘0’。

此方法可以減小功耗并節(jié)省2個外部電阻。

7.簡要說明在使用HSE時鐘時程序設(shè)置時鐘參數(shù)的流程。

【答案】

用HSE時鐘，程序設(shè)置時鐘參數(shù)流程：

I）定義RCC內(nèi)部/外部振蕩器（HSE、HSI、LSE和LSI）配置結(jié)構(gòu)體

RCC_OscInitTypeDef結(jié)構(gòu)休；

2）定義RCC系統(tǒng)、AHB和APB總線時鐘配置結(jié)構(gòu)體RCC.ClklnitTypeDef；

3）選擇振蕩器類型為HSE,RCC_OscInitStruct.OscillatorType=

RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

4）配置HSE時鐘為開啟狀態(tài)，RCC_OscInitStruct.HSEState=RCC_HSE_ON;

5）配置HSE分頻因子，RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue=

RCC_HSE_PREDiV_DIV1;

6）配置HIS時鐘為開啟狀態(tài)，RCC_OscInitStruct.HSIState=RCC_HSI_ON;

7）配置PLL為開啟狀態(tài)，RCC.OscInitStruct.PLLPLLState=RCC_PLL_ON;

8）配置PLL源為HSE,RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSourcc=RCC.PLLSOURCEJISE;

9）配置PLL倍頻系數(shù)為9,RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL=RCC_PLL_MUL9;

10）初始化RCC振蕩器，HAL_RCC_OscConfig（&RCC_OscInitStruct）；

11）選擇要配置的總線時鐘，RCC_C1kInitStruct.ClockTypc=

RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCL

K1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

12）選擇SYSCLK時鐘源為PLLCLK,RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource=

RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;

13）配置.AHB時鐘分頻系數(shù)為I,RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider=

RCC_SYSCLK_DIVI;

14）配置APB1時鐘分頻系數(shù)為2,RCC.ClklnitStruct.APB1CLKDivider=

RCC_HCLK_DIV2;

15）配置APB2時鐘分頻系數(shù)為1,RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider=

RCC_HCLK_DIV1;

16）初始化總線時鐘，HAL_RCC_ClockConfig（&RCC_ClkInitStruct,

FLASH_LATENCY_2）。

第3章

1.STM32CubeMX軟件是什么？

【答案】

STM32CubeMX軟件是ST有限公司為STM32系列微控制器快速建立工程，并快速初

始化使用到的外設(shè)、GPIO等而設(shè)計的，大大縮短了開發(fā)時間。

2.STM32CubeMX軟件的特點是什么？

【答案】

（1）集成了ST有限公司的每一款型號的MCU/MPU的可配置的圖形界面，能夠自動

提示10沖突并且對于復(fù)用10可自動分配。

（2）具有動態(tài)驗證的時鐘樹。

（3）能夠很方便的使用所集成的中間件。

（4）能夠估算MCU/MPU在不同主頻運行下的功耗。

（5）能夠輸出不同編譯器的工程，比如能夠直接生成MDK、EWARM、STM32CubeIDE、

MakeFile等工程。

3.STM32CubeMX軟件的工作區(qū)有哪4個界面？

（1）Pinout&Configuration（引腳與配置）界面,這是對MCU的系統(tǒng)內(nèi)核、外設(shè)、中

間件和引腳進(jìn)行配置的界面，是主要的工作界面。

（2）ClockConfiguruion（時鐘配置）界面,通過圖形化的時鐘樹對MCU的各個時鐘

信號頻率進(jìn)行配置的界面，

（3）ProjeciManager（項目管理）界面，對項目進(jìn)行各種設(shè)置的界面。

（4）Tools（工具）界面，進(jìn)行功耗計算、DDRSDRAM適用性分析（僅用于STM32MP1

系列）的操作界面。

第4章

LSTM32CubcIDE軟件是什么？

【答案】

STM32CubeIDE是STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)中的一個重要軟件工具，是ST官方免費提供的

STM32MCU/MPU程序開發(fā)IDE軟件.

2.STM32CubeIDE有什么特點？

【答案】

STM32CubcIDE就是在TrueSTUDIO基礎(chǔ)上改進(jìn)和升級得來的，有如下一些特點,

（1）STM32CubeIDE使用的是EclipseIDE環(huán)境，具有強大的編輯功能，其使用習(xí)慣

與TrucSTUDIO相同。

（2）STM32CubeIDE使用的是GNUC/C++編譯器，支持在STM32項目開發(fā)中使用

C++編程。

（3）STM32CubeIDE內(nèi)部集成了STM32CubeMX,在STM32CubeIDE里就可以進(jìn)行

MCU圖形化配置和代碼生成，然后在初始代碼基礎(chǔ)上繼續(xù)編程。當(dāng)然，STM32CubeIDE也

可以和獨".的STM32CubeMX配合使用。

3.STM32CubeProgrammer軟件有什么特色？

（1）可對片內(nèi)Hash進(jìn)行擦除或編程以及查看Hash內(nèi)容。

（2）支持S19、hex、elf和bin等格式的文件。

（3）支持調(diào)試接口或bootloader接口。

①STLINK調(diào)試接口（JTAG/SWD）

②UART或USBDFUbootloader接口

（4）支持對外部的存儲器的擦除或編程。

<5）支持STM32芯片的自動編程（擦除、校驗、編程、選項字配置）。

（6）支持對STM32片內(nèi)OTP區(qū)域的編程。

（7）既支持圖形化界面操作也支持命令行操作。

（8）支持對ST-Link調(diào)試器的在線固件升級。

（9）配合STM32TrustedPackageCreatortool實現(xiàn)固件加密操作。

（10）支持Windows,Linux和MacOS多種操作系統(tǒng)。

第5章

1.列舉GP1O的，作模式。

【答案】

（1）輸入浮空模式。

（2）輸入上拉模式。

（3）輸入下拉模式。

（4）模擬功能模式。

（5）具有上拉/下拉功能的開漏輸出模式。

（6）具有上拉/下拉功能的推挽輸出模式。

（7）具有上拉/下拉功能的復(fù)用功能推挽模式。

（8）具有上拉/下拉功能的復(fù)用功能開漏模式。

2.STM32F407系列微控制器每個GPIO端口有6個—引腳。

3.當(dāng)引腳被配置為模擬功能模式時，上拉/下拉功能應(yīng)被一禁止

4.當(dāng)引腳被配置為輸出模式，而輸出類型被配置為開漏時〈引腳要輸出高電平，需要

使能引腳上拉功能，

5.控制引腳輸出電平時，需要操作一ODR.寄存器:獲取引腳狀態(tài)需要操作

」DR寄存器。

6.在stm32f407的庫函數(shù)中，使能GPIOA時鐘，使用的庫函數(shù)是

HALRCCGPIOACLKENABLE。。

7.在stm32f407的庫函數(shù)中，初始化GPIO功能，使用的庫函數(shù)是_void

HAL_GPIO」ni【(GP【O_TypeDef*GPIOx,GPIOJnitTypeDef*GPIO_Inic)。

8.當(dāng)要同時初始化某個GPIO的1號、2號引腳，賦給GPIOJnitTypeDef結(jié)構(gòu)體類型

成員GPIO_Pin的值是_GPIO_PIN」|GPIO_PIN_2。

9.在sim32f407的庫函數(shù)中，讀取某個特定GPIO引腳狀態(tài)，使用的庫函數(shù)是

GPIO_PinStatcHAL_GPIO_RcadPin（GPIO_TypcDcf之GPIOx,uint16_tGPIO_Pin）。

10.在stm32f407的庫函數(shù)中，設(shè)定某些特定GPIO引腳輸出狀態(tài)，使用的庫函數(shù)是void

HAL_GPIO_Wri(ePin(GPIO_TypeDef：!：GPIOx,uin(16_tGPIO_Pin,GPIO_PinSta(ePinSiate)。

H.結(jié)合電路說明推挽輸出和開漏輸出的區(qū)別。

【答案】在推挽輸出下，輸出電路中有PMOS和NMOS管組成的推挽結(jié)構(gòu)電路，當(dāng)ODR

寄存器中對應(yīng)位寫時，NMOS管截止，PMOS管導(dǎo)通，引腳輸出高電平。當(dāng)ODR寄存器

中對應(yīng)位寫，0'時，NMOS管導(dǎo)通，PMOS管截止，引腳輸出低電平。

開

騙

1女心

出

豪

注TTL施密特V.x,

<觸發(fā)器

開/

建保護(hù)

臉人驅(qū)動耨-I科2S二極管

我飛上

Sr-KJPlC

會輸出強動器-引碑

開/關(guān)

亳

冢拉K保護(hù)

-----C|FP-MOS

三4:極管

讀E籌輸出控制v

]FN-MOS?亡

Vx、推挽

在開漏輸出下，輸出電路中有只有NMOS管，當(dāng)ODR寄存器中對應(yīng)位寫“，時，NMOS

管截止，這是引腳處于浮空狀態(tài)，必須通過上拉電阻使引腳輸出高電平。當(dāng)ODR寄存器中

對應(yīng)位寫'（）'時，NMOS管導(dǎo)通，PMOS管截止，引腳輸出低電平。

費

吐

s祐

弟

V

籌

PIO

輸出控制

12.當(dāng)把引腳配置為模擬輸入模式時，那么它是否還具備耐5V功能？

【答案】

不具備耐5V功能"

此時，引腳輸入通道和數(shù)字電路隔離，處于模擬電路狀態(tài)

13.簡述片上外設(shè)使用初始化流程。

【答案】

（I）使能GPIO的時鐘（非常重要），涉及以下文件。

（2）設(shè)置對應(yīng)于片上外設(shè)使用的GPIO工作模式。

（3）如果使用復(fù)用功能，需要單獨設(shè)置每一個GPIO引腳的復(fù)用功能。

（4）在應(yīng)用程序中讀取引腳狀態(tài)、控制引腳輸出狀態(tài)或使用復(fù)用功能完成特定功能。

14.編寫程序，將GPIOD的1號、3號、5號、7號、9號引腳配置為推挽輸出模式,

速度為50MHz,將0、2號、4號、6號、8號引腳配置為上拉輸入模式。

【答案】

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};

_HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE（）;

GPIO.InitStruct.Pin=GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_4

|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_8;

GPIOJnitStruct.Mcde=GPIO_MODE」NPUT;

GPIOJnitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;

HAL_GPIO_Init（GPIOD.&GPIO_InitStruct）;

GPIOJnitStruct.Pin=GP1O_PIN_9|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_3|GP1O_PIN_5

|GPIO_PIN_7;

GPIOJnitStruct.Mcde=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIOJnitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;

GPIOJnitSiruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;

HAL_GPIO_Init（GPIOD,&GPIO」nitStruct）;

15.編寫程序，將GPIOD的1號、5號、7號引腳輸出高電平，3號、9號引腳輸出低

電平,并將引腳2號、6號、8號上的狀態(tài)讀到處理器中。

【答案】

unsignedshortinta,b,c;

HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_7,

GPIO_PIN_SET);

HAL_GPIO_WritePimGPIOD,GPIO_PIN_3|GPI0_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);

a=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOD,GPI0_PIN_2);

b=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOD,GPI0_PIN_6);

c=HAL_GPIO_RcadPin(GPIOD,GPIO_PIN_8);

16.有獨立按鍵電路，連接在STM32F407ZGT6微控制器的GPIOE的5號引腳，要求

在每次按鍵后將連接GPIOB的2號引腳上的LED燈反轉(zhuǎn)，電路如圖所示。

+3.3V

(\ZLED3

e

■Q___________1^2

330c

請編寫程序?qū)崿F(xiàn)按鍵動作的檢測，編寫以下程序。

(1)主程序。

(2)連接按鍵引腳和LED引腳的初始化程序。

(3)按鍵檢測程序。

假設(shè)已有延時函數(shù)voiddelay_ms(u!6nms);,此函數(shù)可直接調(diào)用。

【答案】

#defineKEY_ON1

#defineKEY_OFF0

(1)

intmain(void)

(

delay_init(168);〃初始化延時函數(shù)

LED_GPIO_Config();

Kcy_GPIO_Config();

while(l)

I

if(Key_Scan(GPIOE,GPIO_PIN_5)==KEY.ON)

(

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB.GPIO_PIN_2);

(2)

voidKey_GPIO_Cr)nllg(void)

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitSlruct={0};

_HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();

GPIO」nitStruct.Pin=GPIO_PIN_5;

GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE」NPUT;

GPIO_InitStruct.Pull=GPIO.PULLUP;

HAL_GPIO」nii(GPIOE,&GPIO」ni【S【ruct);

}

voidLED_GPIO_Config(void)

(

GPIOJnitTypcDcfGPIOJnitStruct={0};

_HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

GPIOJnitS:ruct.Pin=GPIO_PIN_2;

GP【O」nit￡rucl.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIOJnitS:ruct.PulI=GPIO.PULLUP;

GPIOJnitS:ruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);

}

(3)

uint8_tKcy_Scan(GPlO_TypcDcf*GPlOx,uintl6_tGPIO_Pin)

(

if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin)==KEY_ON)

I

delay_ms(100);〃去抖動

if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin)==KEY_ON)

returnKEY_ON;

else

returnKEY_OFF;

1

else

returnKEY_OFF;

17.有矩陣按鍵，其電路如圖所示。

（1）矩陣按鍵掃描原理和流程圖。

（2）編寫程序?qū)崿F(xiàn)矩陣按鍵控制，按鍵SI?S4分別時應(yīng)數(shù)字1-4（引腳初始化程序和

按鍵控制程序）。

【答案】

（1）

①將列線設(shè)置為輸出模式（圖中PBO和PB1）,并分別在PBO和PB1上輸出低電平。

行線設(shè)置為輸入模式（圖中PB2和PB3）o都使能上拉。

②讀取PB2和PB3狀態(tài)，判斷是否有按鍵按下。

（判斷原則：PB2和PB3都是高電平時，沒有按鍵按下。PB2和PB3有任何一

個為低電平是，有按鍵按下。

判斷原理：在沒有按鍵按下去的時候，由于上拉電阻的存在，PB2和PB3都是

高電平，讀取狀態(tài)時，PB2=1,PB3=K如果有按鍵按下去的話，摸一個行線和列線

連接在一起。由于PBO和PB1都為低電平，因此連接在一起的行線會被列線下拉到低

電平。這時，在讀取PB2和PB3狀態(tài)時，就不會全是高電平。

例如：當(dāng)按下S1時，PB1和PB2連在一起，PB2被PB1拉低至IJ低電平。讀取

PB2和PB3狀態(tài)時，PB2=0,PB3=lo）

有按鍵按下貝!繼續(xù)③，反之則結(jié)束。

③延時去抖動。典型值是延時10ms,不同的按鍵類型，時間長度不一樣。

④在此判斷是否有按腱按下，原理同步驟②

②?都判斷有按鍵按下時，繼續(xù)⑤。反之則結(jié)束。

⑤保存讀取的PB2和PB3的狀態(tài)，作為判別行號的依據(jù)。

⑥將行線設(shè)置為輸出模式（圖中PB2和PB3）,并分別在PB2和PB3上輸出低電平。

列線設(shè)置為輸入模式（圖中PBO和PB1）o都使能I.拉。

⑦讀取PB0和PB1的狀態(tài)，并保存。作為判別列線的依據(jù)。

⑧根據(jù)⑤⑦兩個步得到的信息，算出是哪一個按鍵被按卜去了。

矩陣鍵盤掃描流程圖：

(2)

/*將列設(shè)置為輸入，行設(shè)置為輸出*/

voidGPIO_LieIN_HangOUT(void)

(

GPIOJnitTypeDefGPIOJnitStruct={0);

_HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

GPIO」ni〔Slruct.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;

GPIOJnitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIOJnitStruct.PulI=GPIO_PULLUP;

GPIOJnitStruct.Spccd=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;

HAL_GPIO_Inii(GPIOB,&GPIO_Ini(Siruct);

GPIOJnitStruct.Pin=GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;

GPIOJnitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;

GPIOJnitSirucl.Pull=GPIO_PULLUP;

HAL_GPIO」nit(GPIOB,&GPIO」nitStruct);

/*將列設(shè)置為輸出，行設(shè)置為輸入*/

voidGPIO_LieOUT_HangIN(void)

GPIOJnilTypeDefGPIOJnitSlruct={0};

_HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

GPIO」nitStruct.Pin=GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;

GPICLInitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;

GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;

HAL_GPIOJnit(GPIOB,&GPIO_InitStruct);

GPIO」nitStruct.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;

GPIO」nitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;

GPIOJnitStruct.Pull=GPIO.PULLUP;

HAL_GPIO」nit(GPIOB,&GPIO」nitStruct);

voidKEY_SCAN(void)

{

u8Lie_Data,Hang_Data;

GPIO_LicOUT_HangIN();

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);〃將列

設(shè)置為低電平，掃品行

if<(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_All)&OxOa)!=OxOa)

(

delay_ms(100);〃去抖動

if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_All)&OxOa)!=OxOa)

(

Hang_Data=HAI._GPIO_ReadPin(GPrOF^,PIO_PIN_A1l)&OxOa;〃保存行掃

描結(jié)果

GPIO_LieIN_HangOUT();

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_2|GP1O_P【N_3,

GPIO_PIN_RESET);//#行設(shè)置為低電平，掃描列

Lie_Data=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_All)&OxOa;〃保存歹U掃

描結(jié)果

switch(Hang_Data|Lie_Data)

{

case0x09://

rcturn(l);

break;

caseOxa://

retum(2);

break;

case0x05://

return(3);

break;

case0x06://

return(4);

break;

default:

break;

else

return(O);

第6章

1.簡述STM32F407微控制器中的NVIC中斷管理方法。

【答案】

Cortex-M4內(nèi)核中定義了兩個優(yōu)先級的概念：搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級，每個中斷源都

需要被指定這兩種優(yōu)先級，由兩者的組合得到中斷的優(yōu)先級別。

NVIC對中斷優(yōu)先級的管理方法如下。

<1）搶占優(yōu)先級較高的中斷可以打斷正在進(jìn)行的搶占優(yōu)先級較低的中斷，不同搶占優(yōu)先

級的中斷可以實現(xiàn)中斷的嵌套。

（2）搶占優(yōu)先級相同的中斷，響應(yīng)優(yōu)先級高的不可以打斷響應(yīng)優(yōu)先級低的中斷.

（3）當(dāng)兩個搶占優(yōu)先級相同的中斷同時發(fā)生的情況下，哪個中斷響應(yīng)優(yōu)先級高，哪個中

斷就先執(zhí)行。

（4）如果兩個中斷的搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級都一樣，則哪個中斷先發(fā)生，哪個中斷就先

執(zhí)行。

（5）如果兩個中斷的搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級都一樣，且同時請求，則根據(jù)異常中斷向

量表中的排位順序決定哪個中斷先執(zhí)行。

2.中斷優(yōu)先級編號越小，則其優(yōu)先級越高。

3.中斷搶占優(yōu)先級高的是否可以搶占優(yōu)先級低的中斷流程？可以。

4.響應(yīng)搶占優(yōu)先級高的是否可以搶占優(yōu)先級低的中斷流程？在搶占優(yōu)先級?致時，

不可以。

5.兩個中斷搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級都相同，同時向內(nèi)核申請中斷，怎么響應(yīng)中斷？

【答案】

按照兩個中斷在中斷向量表中的位置決定。向量表中位置靠前的先被響應(yīng)。

6.假定設(shè)置中斷優(yōu)先級組為1,然后設(shè)置：中斷3（RTC中斷）的搶占優(yōu)先級為1,響

應(yīng)優(yōu)先級為1：中斷6（外部中斷0）的搶占優(yōu)先級為3,響應(yīng)優(yōu)先級為0；中斷7（外部中

斷1）的搶占優(yōu)先級為I,響應(yīng)優(yōu)先級為6。那么，這3個中斷的優(yōu)先級順序為（由高到底）：

中斷3、中斷7、中斷6

7.voidHAL_NVIC_SetPriority（IRQn_TypeIRQn,uint32_tPreemptPriority,uint32_t

SubPriority）函數(shù)用于設(shè)置中斷搶占優(yōu)先級和了優(yōu)先級。

8.voidHAL_NVIC_EnablcIRQ(IRQn_TypcIRQn)函數(shù)用于使能中斷。

9.voidHAL_NVIC_SetPriorityGrouping(uin(32_tPriorilyGroup)函數(shù)用來配置中斷優(yōu)先

級組。

10.在頭文件stm32f4xx.h中定義的中斷編號，是以枚舉類型定義的。請問外部中斷0

的編號是____6。

11.當(dāng)中斷優(yōu)先級組設(shè)置為2組時，搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級可以分別設(shè)置為哪些優(yōu)先

級？

【答案】

搶占優(yōu)先級：0~3

響應(yīng)優(yōu)先級：0~3

12.編寫NVIC中斷初始化程序?qū)崿F(xiàn)如下功能。

(I)設(shè)置中斷優(yōu)先級組為2組。

(2)設(shè)置外部中斷2的搶占優(yōu)先級為0,響應(yīng)優(yōu)先級為2。

(3)設(shè)置定時器2中斷的搶占優(yōu)先級為2,響應(yīng)優(yōu)先級為1。

(4)設(shè)置USART2的中斷搶占優(yōu)先級為3,響應(yīng)優(yōu)先級為3。

并說明當(dāng)同時出現(xiàn)以上3個中斷請求時，中斷服務(wù)程序執(zhí)行的順序。

【答案】

staticvoidMX_NVIC」nit(void)

|

HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_2);

HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_IRQn,0,2);

HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_IRQn);

HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,1);

HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2」RQn);

HAL_NVIC_SetPriority(USART2_IRQn,3,3);

HAL_NVIC_EnablcIRQ(USART2」RQn);

}〃初始化函數(shù)結(jié)束

外部中斷2、定時器2中斷、USART2的中斷

13.外部中斷的中斷請求信號可以是控制器外部產(chǎn)生由GPIO引腳引入的，也可以是由

控制器內(nèi)部一些片上外設(shè)產(chǎn)生的。這一說法是否正確？—正確。

14.每個GPIO引腳都可以作為外部中斷信號輸入引腳，GP1O引腳編號相同的映射到

同一個EXTI線，那么GPIOA的0號引腳映射到EXTI線_0,GPIOD的0號引腳映

射到EXTI線0—,GPIOC的5號引腳映射到EXTI線5—,GPIOG的10號引

腳映射到EXTI線10―。

15.外部中斷信號輸入的觸發(fā)信號形式可以是一上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)_、一邊沿觸

發(fā)一、O

16.每個外部中斷在中斷向量表中，是否都獨立占用一個位置？_不是一

17.外部中斷—5~9共用一個中斷向量和外部中斷_10?15一共用一個中斷向量。

18.外部中斷的中斷。在庫函數(shù)啟動文作中定義的默認(rèn)中斷函數(shù)名是

_EXTIO_lRQHandlcr_o

19.函數(shù)HAL_EXTI_SetConfigLine（&EXTIO_HaiKileStruct,&EXTIO_ConfigStructure）

有什么功能？

【答案】

配置EXTIO中斷線。

20.函數(shù)HAL_NVIC_SetPiioiity（EXTIOJRQn,0,0）有什么功能？

【答案】

初始化外部中斷EXTI0的優(yōu)先級。

21.應(yīng)用外部中斷，需要先使能GPIO端口的時鐘和—SYSCFG一時鐘。

22.試述初始化外部中斷的步驟。

【答案】

（1）使能用到GPIO時鐘。

（2）初始化相應(yīng)GPIO的引腳為輸入。

（3）設(shè)置GPIO引腳與EXTI線的映射關(guān)系。

（4）初始化工作類型、設(shè)置觸發(fā)條件、使能等等。

（5）配置中斷分組（NVIC）,并初始化相應(yīng)中斷通道的優(yōu)先級及使能/禁止。

（6）編寫中斷服務(wù)函數(shù)。

（7）編寫中斷服務(wù)程序處理內(nèi)容。

23.初始化外部中斷1：將GPIOA的I號引腳作為輸入引腳，中斷模式，上升沿觸發(fā),

中斷優(yōu)先級組為3組，搶占優(yōu)先級為3,響應(yīng)優(yōu)先級為1,并使能中斷。

_HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

HAL_NVIC_SctPriorityGrouping(NVIC_PRIORlTYGROUP_3);

GPIOJnitStruct.Pin=GPIO_PIN_1;

GPIOJnitSlruct.Mcde=GPIO_MODEJT_RISING;

GPIOJnitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;

HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

HAL_NVIC_SetPriority（EXTIl_IRQn,3,1）;

HAL_NVIC_EnablcIRQ（EXTIl」RQn）;

24.外部中斷被掛起后，不能硬件清除，需要在相應(yīng)的中斷服務(wù)程序中將掛起標(biāo)志清除,

使用的函數(shù)是HAL_GPIO_EXTI_CLEAR」T（_EXTI_LINE_）。

25.根據(jù)下圖所示，編寫程序以完成外部中斷初始化，中斷輸入引腳為PE5,上升沿檢

測方式。

【答案】

GPlO_InitTypcDcfGPIO_InitStruct={()};

//-------------第1步--------------

產(chǎn)開啟按鍵GPIO口的時鐘*/

_HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();

//-------------第2步--------------

/*選擇按鍵的引腳，/

GPIOJnitStruct.Pin=GPIO_PIN_5;

/*設(shè)置引腳為外部中斷模式，上5沿觸發(fā)*/

GPIOJnitStruct.Mode=GPIO_MODE_IT_RISING;

/*設(shè)置引腳不上拉也不下拉*/

GPIO」nitStruct.Pull二GPI0_N0PULL;

/*使用工面的結(jié)構(gòu)體初始化面鍵*/

HAL_GPIO」nit(GPIOE,&GPIO」nitStruct);

//-------------第3步--------------

/*配置NVIC為優(yōu)先級組2,整個程序處于同一組列

HAL_NVIC_SelPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_2);

//.............笫4步..............

/*配置搶占優(yōu)先級：1,子優(yōu)先級：1*/

HAL_NVIC_SctPriority(EXTI5_IRQn,I,1);

//-------------第5步--------------

/*使能中斷通道*/

HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI5JRQn);

15.編寫14題的外部中斷的服務(wù)程序，完成LED燈(PB2)的開關(guān)控制。

【答案】

voidEXTI5_IRQHandlcr(void)

{

//LED狀態(tài)轉(zhuǎn)換

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_Pin_2);

第7章

1.STM32F407定時器的計數(shù)方式有遞增計數(shù)一、遞減計數(shù)一、中心對齊。

2.STM32F407計數(shù)寄存器是TIMxCNT,自動重載寄存器是TIMxARR,預(yù)

分頻寄存器是TIMxPSC

3.若TIM.jPSC=4,則時鐘源的預(yù)分頻系數(shù)是5o

4.若TIM.i_ARR=89,則一次計數(shù)溢出的計數(shù)次數(shù)是—90。

5.什么是PWM信號？什么是占空比？請繪圖舉例。

【答案】

PWM(PulseWidthModulation)：脈沖寬度調(diào)制，簡稱脈寬調(diào)制。

PWM信號：周期內(nèi)高電平占空比可調(diào)的信號。

占空比：一個周期內(nèi)高電平持續(xù)時間與一個周期時間的比值。

6.遞增計數(shù)模式是從0計數(shù)到_ARR的值，然后產(chǎn)生一次_溢出事件

7.遞減計數(shù)模式是從_ARR一計數(shù)到0的值，然后產(chǎn)生一次向下溢出。中心對齊計數(shù)模

式是先以遞增計數(shù)模式，從0計數(shù)到_ARR-1__,然后產(chǎn)生一次向上溢出，再在從_ARR

計數(shù)到—1—，然后產(chǎn)生一次向下溢出。

8.當(dāng)使能了比較輸出功能，輸出PWM波，在邊沿比較模式下，寄存器—ARR

控制PWM周期，寄存器_CCR_控制占空比。

9.當(dāng)使能了比較輸出功能，輸出PWM波，在邊沿比較模式下，當(dāng)TIM.JCNT計數(shù)值

在O~CCR-1寄存器范圍時,輸出有效電平；在CCR~ARR范圍時，輸出反向電平。

10.定時器TIM2掛載在APB1總線上，假設(shè)PCLKl=45MHz,選擇內(nèi)部時鐘作為計數(shù)時

鐘源(默認(rèn)情況下這一時鐘源頻率=2xPCLKl),TIM2_PSC=8,TIM2_ARR=49,則計數(shù)溢出

一次，時間為多長？怎么計算？

【答案】

(TIM2_PSC+1)*(TIM2_ARR+1)790000000=9*50/90000000=5us

11.編程序，使用TIM1產(chǎn)生1s的定時。

【答案】

TIM1掛載在APB2總線上,在系統(tǒng)時鐘=180MHz時,PCLK2=90MHz,TIMI的內(nèi)部

時鐘源=PCLK2*2=180MHz?

Tout(定時時間)=ls=(ARR+l)(PSC+l)/1800OCO000,則可以取PSC=18000-1,

ARR=10000-lo

TIM_HandleTypcDefhtinil;

/*-------------第1步--------------*/

//開啟TIM1時鐘

_HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();

/*-------------第2步--------------*/

TIM_ClockConfigTypeDefsCIockSourceConfig={0}:

TIM_MasterConfigTypeDefsMasterConfig={0};

htim1.Instance=TIMI;

htiml.lnit.Prcscalcr=17999;

htiml.lnit.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;

htiml.Init.Period=9999;

h(iml.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;

htim1.Inil.RepetitionCounter=0;

htiml.Init.AutoReloadPreload=TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;

if(HAL_TIM_Base_Inil(&hlim1)!=HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

sClockSourceCo