基于STM32微处理器的教学实验平台的开发与设计

庄克玉 张典

摘 要：本文针对现今开放式教学中嵌入式系统的应用，为了能够使其具有更好的携带性及扩展功能，在本文中，将就基于STM32微处理器的嵌入式教学实验平台开发进行一定的研究。

关键词：STM32微处理器；教学实验平台；开发

嵌入式系统，即是以计算机与应用为基础，在可靠性、成本、功耗及功能上具有严格要求的计算机系统。在现今科学技术不断发展，智能手机、移动互联网以及移动终端逐步兴起的情况下，嵌入式系统成了现阶段最为热门的研究领域。其自身的特点，使其在实际应用当中将依附在其余科学相关的应用领域中，而无法以独立学科特征存在。该技术在实际应用中对计算机、微电子及其他相关学科技术具有较强的依赖性，其中，计算机技术更是其应用的基础。为了能够使非计算机专业的学生对该技术的发展全貌进行良好的把握，以此实现自身知识结构的及时更新，在本研究中，特提出了开放式实验教学方式，希望能够通过实验平台的研究实现学生实践及创新能力的培养。

一、硬件设计

传统实验教学，对实验箱有着较大的依赖，该种情况的存在，使其对实验时间与场地都具有较高的要求，并不适合应用在开放式实验教学中。对于开放式实验教学来说，其要求学生能够以随时随地的方式对实验效果与例程进行查看，且不完全依赖实验设备与场地。为了能够对上述要求进行满足，在本平台设计中，即对平台的易携带、低成本需求进行了充分的考虑，其主要特点有：第一，成本低，所使用的芯片成本仅仅为十几元，以此保证学生在实验中能够都有实验板；第二，易携带，实验板体积较小，仅仅为8×10cm；第三，功能丰富，具有最新嵌入式技术的应用，包括有SD储存、彩色液晶显示及触摸输入等。

在该平台中，其核心为STM32F103RB芯片，性价比是该芯片的主要性能，能够通过8位MCU的使用获得32MCU性能，且同时具有ADC、USB、SPI等功能。该平台供电为3.3V，在设计上，包括有供电、调试及一键下载功能，仅仅使用一根USB线即能够达到使用目标。在具体操作中，只要旁边有电脑，即能够使用该平台，能够对学生的学习空间与时间进行有效的拓展。

二、系统特点

设计理念方面：首先，能够为嵌入式系统开放式实验教学的开展提供服务；其次，为了同嵌入式系统课程设计进行较好的配合，该平台对模块化扩展方式进行应用，以此使其在扩展功能方面具有较好的表现；最后，为学生未来嵌入式系统的研究打下良好的基础。在具体设计中，该系统要保证能够同先修课程实现良好的銜接，同时需要做好未来学习中培养方案同课程设置的良好对接。其主要功能包括以下几方面。第一，同51单片机衔接。在实验品台上，具有LED灯及按键等外设的集成处理，对于之前学习过51单片机的学生来说，该项操作并不陌生，对此，学生即可以将51单片机的相关知识及学习经验实现对该平台的迁移。平台软件方面，其所集成的开发环境为RVMDK，该环境同51单片机的环境相同，能够对学生在学习中的学习成本进行有效的减少。第二，贴近市场，保持同技术潮流的同步性。在传统实验平台中，在对输入输出实验进行设计时，通常对数码管同按键显示的方式进行了使用。而在目前的嵌入式应用中，都将在触摸屏上对输入及输出目标进行实现。该平台，提供了OLED显示模块接口及触摸屏输入接口，即能够保证在该实验平台上进行图像的相关处理，以此为学生后续开发智能手机应用打下良好的基础。第三，实时操作。同传统嵌入式系统相比，在该平台当中，对实时操作系统的学习进行了强化，即能够对μCOS等实时操作系统进行移植。可以说，操作系统即是该课程同传统单片机课程相比所具有的最大区别。在该实验平台中，学生能够完成对系统的程序设计学习目标，以此为后续手机系统中的应用打下良好的基础。第四，模块化设计。为了能够同开放式实验教学相配合，做好教学效果的检验。做好系统的课程设计十分关键，这也是对学生项目管理、团队合作及工程实践能力进行培养的一项重要方式。在该平台中，能够根据学生的不同选择对课题进行设计，并具有SD卡扩展存储读取及音频解码扩展板等附件的提供，以此在学生创新精神进行充分发挥的基础上实现其工程实践能力的锻炼。

三、结语

在上文中，我们对基于STM32微处理器的嵌入式教学实验平台进行了一定的研究，在实际设计中，需要做好设计把握，使平台在教学中更好地发挥作用。

参考文献：

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