嵌入式技术与应用开发项目教程（STM32版）习题答案
项目一LED控制设计与实现
1-1 嵌入式系统是如何定义的？
嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。
目前，国内普遍认同的嵌入式系统定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
1-2 嵌入式系统具有哪些特点？
嵌入式系统具有以下几个显著特点：
（1）嵌入式系统是面向特定应用；
（2）软件要求固态化存储；
（3）嵌入式系统的硬件和软件都必须具备高度可定制性；
（4）嵌入式系统的生命周期较长；
（5）嵌入式系统开发需要开发工具和环境。
1-3 ARM Cortex-M3处理器是哪几个部分组成？
嵌入式系统一般是由嵌入式处理器、存储器、输入输出和软件（嵌入式设备的应用软件和操作系统是紧密结合的）等4部分组成。
1-4 简述STM32F103系列产品的命名规则。
STM32F103系列产品的命名规则，是按照“STM32F103XXYY”格式来命名的，具体含义如下：
（1）产品系列：STM32是基于ARM Cortex-M3内核设计的32位微控制器；
（2）产品类型：F是通用类型；
（3）产品子系列：101是基本型、102是USB基本型（USB全速设备）、103是增强型、105或107是互联型；
（4）引脚数目（第一个X）：T是36脚、C是48脚、R是64脚、V是100脚、Z是144脚；
（5）闪存存储器容量（第二个X）：4是16K、6是32K、8是64K、B是128K、C是256K、D是384K、E是512K；
（6）封装（第一个Y）：H是BGA、T是LQFP、U是VFQFPN、Y是WLCSP64；
（7）温度范围（第二个Y）：6是工业级温度范围-400C~850C、7是工业级温度范围-400C~1050C。
1-5 简述STM32固件库开发与寄存器开发的关系。
ST公司推出的官STM32固件库，固件库将这些寄存器的底层操作，都封装起来，提供一整套接口（API）供开发者调用。在大多数场合下，你不需要去知道操作的是哪个寄存器，你只需要知道调用哪些函数即可。
1-6 论述STM32固件库与CMSIS标准之间关系。
（1）STM32固件库就是函数的集合，固件库函数的作用是向下负责与寄存器直接打交道，向上提供用户函数调用的接口（API）。
（2）ARM公司和芯片生产商共同提出了一套标准CMSIS标准（Cortex Microcontroller Software Interface Standard），既“ARM Cortex™微控制器软件接口标准”。CMSIS分为核内外设访问层、中间件访问层和外设访问层3个基本功能层。
ARM是一个做芯片标准的公司，它负责的是芯片内核的架构设计，而TI、ST这样的公司，并不是做标准的，只是一个芯片公司，他们是根据ARM公司提供的芯片内核标准设计自己的芯片。
任何一个做Cortex-M3芯片，他们的内核结构都是一样的，只是在存储器容量、片上外设、端口数量、串口数量以及其他模块上有所区别，这些资源他们可以根据自己的需求理念来设计。同一家公司设计的多种Cortex-m3内核芯片的片上外设也会有很大的区别，比如STM32F103RBT和STM32F103ZET在片上外设上就有很大的区别。
ST官方库（STM32固件库）就是根据这套CMSIS标准设计的。
（3）CMSIS向下负责与内核和各个外设直接打交道，向上提供实时操作系统用户程序调用的函数接口。
如果没有CMSIS 标准，那么各个芯片公司就会设计自己喜欢的风格的库函数，而CMSIS 标准就是要强制规定，芯片生产公司设计的库函数必须按照CMSIS这套规范来设计。
（4）CMSIS还对各个外设驱动文件的文件名字规范化、函数的名字规范化等一系列规定。
比如，GPIO_ResetBits函数，这个函数名字也是不能随便定义的，是要遵循CMSIS规范的。
又如，在我们使用STM32芯片时，首先要进行系统初始化，CMSIS就规定系统初始化函数名必须为SystemInit，所以各个芯片公司写自己的库函数时，就必须用SystemInit对系统进行初始化。
1-7 STM32固件关键子目录有哪些？其功能是什么？
STM32固件库关键子目录主要有Libraries和Project子目录。
（1）Libraries里面有CMSIS子目录和STM32F10x_StdPeriph_Driver子目录，这2个子目录包含固件库核心的所有子文件夹和文件，主要包含大量的头文件、源文件和系统文件，是开发必须使用的。
（2）Project里面有STM32F10x_StdPeriph_Examples和STM32F10x_StdPeriph_Template 子目录。
STM32F10x_StdPeriph_Examples子目录存放的是ST官方提供的固件实例源码，包含了几乎所有STM32F10x外设的使用详细源代码。在以后的开发过程中，可以参考修改这个官方提供的实例，来快速驱动自己的外设。很多开发板的实例，也都参考了官方提供的例程源码，这些源码对以后的学习非常重要。
STM32F10x_StdPeriph_Template子目录存放的是工程模板。
1-8 STM32固件关键文件有哪些？
STM32固件的关键文件主要存放在Libraries子目录下。
（1）core_cm3.c和core_cm3.件
是位于\Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport子目录下面的，分别是内核访问层的源文件和头文件，提供进入M3内核接口。是由ARM公司提供的CMSIS核心文件，对所有CM3内核的芯片都一样，永远都不需要修改这个文件。
（2）STM32F10x子目录的3个文件
在STM32F10x子目录下面有3个文件：system_stm32f10x.c、system_stm32f10x.h以及stm32f10x.件，是外设访问层的源文件和头文件。
（3）启动文件
在STM32F10x子目录下面还有一个startup子目录，这个子目录里面放的是启动文件。启动文件主要是进行堆栈之类的初始化、中断向量表以及中断函数定义，还要引导进入main 函数。
（4）STM32F10x_StdPeriph_Template子目录的3个文件
在Project\STM32F10x_StdPeriph_Template子目录下有3个关键文件：stm32f10x_it.c、stm32f10x_it.h和stm32f10x_conf.h。
stm32f10x_it.c和stm32f10x_it.h是外设中断函数文件，是用来编写中断服务函数，用户可以相应的加入自己的中断程序代码。
stm32f10x_conf.h是固件库配置文件，有很多#include。在建立工程时，可以注释掉一些不用的外设头文件，来选择固件库所使用的外设。
1-9 简述新建基于STM32固件库的Keil μVision4工程模板步骤。
新建基于STM32固件库的Keil μVision4工程模板步骤如下：
（1）新建工程模板目录
新建一个“STM32_Project工程模板”目录，在“STM32_Project工程模板”目录下，新建4个USER、CORE、OBJ以及STM32F10x_FWLib子目录；
把官方固件库“Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver”下面的src和inc子目录复制到子目录STM32F10x_FWLib下面；
把固件库“Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport”下面的core_cm3.c和core_cm3.件复制到子目录CORE下面；把“Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\startup\arm”下面的startup_stm32f10x_ld.s文件复制到CORE文件夹下面；
先把官方固件库“Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x”下面的3个文件stm32f10x.h，system_stm32f10x.c，system_stm32f10x.h，复制到我们的子目录USER下面，然后把官方固件库“Project\STM32F10x_StdPeriph_Template”下面的3个文件stm32f10x_conf.h，stm32f10x_it.c，stm32f10x_it.h复制到子目录USER下面。
（2）新建Keil μVision4工程模板
新建“STM32_Project”工程，并保存在USER文件夹下面；
通过选择芯片“Select Device Target ‘Target1’”对话框，选择相应的型号。本项目使用的是STM32F103R6芯片，选择STMicroelectronics下面的STM32F103R6；
在“Copy STM32 Startup Code to project  .”对话框中，选择“否”。
（3）新建组和添加文件到STM32_ Project工程模板
在USER子目录里面，新建一个主文件main.c，其中main()函数是一个空函数，方便以后在这里面添加需要的代码；
在STM32_ Project工程下，新建USER、CORE、OBJ和STM32F10x_FWLib四个组；
往USER、CORE、OBJ和STM32F10x_FWLib这四个组中，添加我们需要的文件到相应的组中。
（4）工程配置与编译
在C/C++选项配置界中，通过“Include Paths”设置编译器的头文件包含路径，添加所要编译文件的路径（STM32F10x_FWLib\inc、CORE和USER三个子目录都要添加进去）；
在C/C++选项配置界中，填写“STM32F10X_LD,USE_STDPERIPH_DRIVER”到Define输入框里（若使用中容量芯片就把STM32F10X_LD修改为STM32F10X_MD、使用大容量芯片就修改为STM32F10X_HD）；
在Output选项中，选中“Greate HEX File”选项，并通过“Select Folder for Objects…”按钮，在弹出的对话框中选中“OBJ”子目录；
工程配置好后，对工程进行编译。
1-10 请使用基于STM32固件库的工程模板，来完成控制2个LED交替闪烁的电路和程序设计、运行与调试。
（1）电路设计
参考任务2的电路设计，增加1个LED，接在STM32F103VCT6的PB9引脚上，电路如下图所示。
（2）程序设计
参考任务3的程序设计，完成控制2个LED交替闪烁的程序设计，代码如下：
#include "stm32f10x.h"
void Delay(unsigned int count)  //延时函数
{
unsigned int i;
for(;count!=0;count--)
{
i=5000;
while(i--);
}
}
int main(void)
{
GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //使能GPIOB时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9; //PB8、PB9引脚配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //配置PB8、PB9为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  //GPIOB速度为50MHz    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化PB8、PB9 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);  //PB8、PB9输出高电平，LED熄灭
while(1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);  //PB8输出低电平，LED1点亮
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9); //PB9输出高电平，LED2熄灭
Delay(100); //延时，保持点亮一段时间
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8); //PB8输出高电平，LED1熄灭
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9);  //PB9输出低电平，LED2点亮
Delay(100); //保持熄灭一段时间
}
}
项目二跑马灯设计与实现
2-1 STM32的IO口可以由软件配置成哪几种模式？
STM32的IO口可以由软件配置成如下8种模式：
（1）浮空输入：IN_FLOATING；
（2）上拉输入：IPU；
（3）下拉输入：IPD；
（4）模拟输入：AIN；
（5）开漏输出：Out_OD；
（6）推挽输出：Out_PP；
（7）复用功能的推挽式输出：AF_PP；
（8）复用功能的开漏输出：AF_OD。
2-2 端口配置寄存器有哪两个？其作用是什么？请举例说明。
（1）有2个32位的端口配置寄存器CRL和CRH。
（2）IO端口低配置寄存器CRL是控制着每个IO端口（A～G）的低8位IO端口的模式和输出速率；IO端口低配置寄存器CRL是控制着每个IO端口（A～G）的高8位IO端口的模式和输出速率。
（3）例如：设置GPIOC的11位为上拉输入，4位为推挽输出，输出速率为50MHz。采用寄存器设置，代码如下：
GPIOC->CRL&=0XFFF0FFFF; //清掉PC4位原来的设置，不影响其他位的设置
GPIOC->CRL|=0X00030000;  //设置PC12为推挽输出、速率为50MHz
GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF; //清掉PC11位原来的设置，不影响其他位的设置
GPIOC->CRH|=0X00008000;  //PC11为上拉/下拉输入、速率为50MHz
GPIOC->ODR=1<<11; //设置PC11为1，使得PC11为上拉输入
如表2-1所示，通过这5个语句的配置，我们就设置了PC11为上拉输入，PC4为推挽输出、速率为50MHz。
2-3 请用端口输出数据寄存器ODR，编写控制GPIO C（书上把“C”写为“D”了）口的PC3～PC5和PC8～PC11输出高电平的语句。
控制GPIOC口的PC3～PC5和PC8～PC11输出高电平的语句：
GPIOC->ODR = 0x0f38;
2-4 简述RCC_APB2PeriphClockCmd()和GPIO_Init()函数的功能。
RCC_APB2PeriphClockCmd()函数是使能GPIOx对应的外设时钟；
GPIO_Init()函数是初始化（配置）GPIO的模式和速度，也就是设置相应GPIO的CRL和CRH寄存器值。
2-5 请使用两种方法，用库函数编写控制PB7输出低电平和PB8输出高电平的代码。
（1）第一种方法
嵌入式系统开发是什么GPIO_ReSetBits (GPIOB, GPIO_Pin_7); //PB7输出低电平
GPIO_SetBits (GPIOB, GPIO_Pin_8); //PB8输出高电平
（2）第二种方法
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_7 , 0);  //PB7输出低电平
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_8 , 1);  //PB8输出高电平
2-6 Cortex-M3处理器采用什么架构？
Cortex-M3处理器采用ARMv7-M架构，它包括所有的16位Thumb指令集和基本的32位Thumb-2指令集架构，Cortex-M3处理器不能执行ARM指令集。
2-7 Cortex-M3中的特殊功能寄存器包括哪几个？程序状态寄存器在其内部又被分为哪几个？

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