[实用新型]便携型STM32单片机教学实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学实验仪器， 尤其是进行ARM Cortex-M3内核的嵌入式系统和硬件技术领域开发的便携型实验仪。

背景技术

ARM单片机是一门集硬件技术与软件技术于一体的专业课程，在大专院校的电子、计算机、自动化、机电一体化等专业中有着重要的地位。该课程实践性强，难度大，仅靠教学计划安排的实验，对学者动手能力、创新能力和综合素质的提高非常有限，难以满足用人单位的需求。为有效地提高学生的ARM单片机应用技能，学生应该有更多的实践开发和调试时间，传统的ARM实验箱体积大、不易携带，价格昂贵，容易损坏，维护、管理困难，难以普及，并且没有在线下载方式，需要另配编程器，仿真器等，不方便学者的学习。

针对以上问题，近期市场上出现了低成本的简易型ARM单片机实验装置，通过外接JTAG编程器进行下载，使用外接电源供电，与PC机连接时，需要将主机箱从电脑搬出，才能与机箱背后的并行口连接，而单位或是学校机房使用机器的限制较多，连机很不方便。

现在主流计算机都有USB通用串行总线接口，而且大多的笔记本都舍去了串口和并口，便携型STM32单片机教学实验仪使用单一的USB接口实现串口下载或并口下载，并可以为ARM单片机工作提供电源，不仅解决了无串、并口下载的问题，也简化了实验仪连线装置，下载和携带都具有较强的便捷性。

发明内容

本实用新型的目就是向学者提供一个通过USB接口与PC机连接的集实验仪、编辑、编译和下载于一体的ARM单片机教学实验装置，该实验装置具有便携性。

本实用新型采用的技术方案是：实验仪由主控芯片电路、外围控制电路和下载电路组成，主控芯片电路主要由意法半导体公司的STM32F103ZET6的最小系统电路构成，外围控制电路主要由USB下载模块、485通信、EEPROM存储、SPI FLASH存储、TFT液晶屏接口、SD卡接口、RS232接口、红外收发、超声波扩展接口、电机驱动扩展接口、NRF905无线通信接口、温湿度传感器电路构成，下载电路主要由CH340G芯片和JTAG下载电路构成。

具体的说，该实验仪的主控ARM单片机是意法半导体公司的STM32F1系列LQFP-144封装的STM32F103ZET6芯片，下载模块的USB接口转串口控制芯片选用南京南京沁恒公司的CH340G为主控芯片，温湿度传感器选用DHT11芯片，EEPROM电路选用AT24C02芯片，FLASH存储电路选用W25Q16芯片，RS232转换电路选用RS2323CSE芯片，RS485转换电路选用7L184芯片，触摸屏显示电路的3.2寸TFT液晶屏选用ILI9341为主控芯片，电阻式触摸屏选用XPT2046为电阻屏AD转换芯片，红外电路选用红外一体头1838及红外发射管。

本实用新型解决多种在线下载的方案是：实验仪有三种在线下载方式，其一为ISP串行口下载，通过接口转换芯片CH340G将USB接口转换为UART串口，使得实验仪通过USB接口实现在线下载，其二为ICP下载，连接JTAG调试器实现程序的在线下载、调试以及变量实时跟踪功能，其三为IAP下载，使用单片机外部接口（USART、CAN、IIC、USB等）对正在运行程序的微控器进行内部程序更新。

该实验仪可以完成LED流水灯、键盘、继电器控制开关、串口通信、485通信、电阻式彩色触摸屏驱动开发、SD卡驱动开发、USB通信、FATFS文件系统移植、uCGUI图形界面移植、uCos-II实时操作系统移植以及uCLinux的移植实验；实验时只要将本实验仪的USB接口通过USB连接线与PC机的USB口相连后在KEIL环境下编写实验仪外围电路驱动程序，直接编辑、编译后，即可通过KEIL直接在线下载，连接Jlink调试器可以完成断点设置、数据跟踪以及外设寄存器观察，也可以将程序下载到单片机看运行结果，方便初始者了解ARM芯片功能原理。

本实验仪的优点在于：

1）、实验仪体积小，使用灵活，由USB口从PC机取电，USB通用接口；

2）、实验仪由CH340G控制芯片将USB接口转换为串口和并口进行下载，支持热插拔，大大缩短了开发周期，增加了学习效率；

3）、实验仪除了集成在板子上的丰富的外设外还支持外部设备的扩展，在设计上考虑到ARM单片机课程教学改革的需要，可完成不同难度的项目开发，有利于提高学生的动手实践能力和创新能力。

附图说明

 图1是本实用新型实验仪的结构示意图。

具体实施方式