中国现代教育装备
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 教育科技  
基于STM32F407ZGT6的串口通信综合实验教学系统设计
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2024-12-4 10:10:50
  [导读]为了满足学科竞赛与可携带实验需求,采用“核心板+底板”的设计理念,开发了一个基于STM32F407ZGT6的便携式嵌入式实验教学系统。运用USART、IIC和SPI等常见的串口通信方式,构建串口通信综合实验教学系统,通过电机驱动程序控制串口的初始化、配置和数据传输等操作;采用PyQt5开发基于串口通信的上位机应用程序,设计了数据发送、接收和解析等功能。借助实验系统,学生可以通过操作界面进行串口通信实验,观察和分析数据传输过程的各个环节,实时监测数据的发送和接收,并利用分析工具进行数据解析和精准显示。

  嵌入式系统原理与应用课程是高校电子信息类专业的重要课程之一。作为一门既重视原理讲解又重视实践应用的课程,课程实验教学是理论教学的补充与拓展,是锻炼学生使用硬件、软件进行协同设计、分析与解决实际应用问题能力的重要环节。随着人工智能算法的发展,软硬件结合的智能系统逐渐成为研究热点。为了实现智能系统的底层控制功能,很多研究者采用基于STM32的低功耗微控制器方案[1]。然而,现有的基于STM32的嵌入式系统实验教学中,多数选择STM32F1xx微控制器[2-3],采用实验板或实验箱的方式。受场地、时间等现实条件的限制,实践教学难以开展,制约了学生利用网络资源、碎片化时间进行课后自主实践的积极性。为此,本文开发设计了一种便携式嵌入式实验教学系统,并提出了基于嵌入式技术的串口通信实验教学设计方案。

  1 设计思路与创新点

  2 实验系统硬件结构设计

  3 实验系统设计

  4 实验系统软件设计

  5 实验过程与结果分析

  6 结语

  针对我校通信工程专业嵌入式系统原理及应用课程教学和学科竞赛的需求,采取“核心板+底板”的设计理念,开发了一个基于STM32F407ZGT6的便携式嵌入式实验教学系统。通过自制的口袋实验板,结合开发的实验内容开展线下实验,突破了时空限制。学生可以结合教师给定的实验内容,充分利用线上资源,利用口袋实验板自主开展实验,实现了线上线下实验的融通。

  参考文献

  [1] 张伟,塞尔玛•帕劳格,柳展,等.基于STM32的通信系统设计[J].咸阳师范学院学报,2021,36(6):32-36.

  [2] 钱游,刘振栋.基于STM32单片机的SPI双机通信的Proteus仿真实现[J].电声技术,2019,43(7):60-62.

  [3] 唐琳,方方,张保静,等.基于ARM的多通道SPI Flash控制器设计[J].核电子学与探测技术,2012,32(5):583-586.

  [4] ZHANG F, LIU X, WU X, A serial port data filtering system[C]// 2021 IEEE 5th Information Technology, Networking, Electronic and Automation Control Conference (ITNEC), 2021: 687-691.

  [5] ZHANG J, WEI W. The application of control technology based on serial port communication[C]//2009 IITA International Conference on Control, Automation and Systems Engineering, 2009: 472-475.

  [6] NIU H, WANG W, LIU Z. High speed synchronous serial port and research on glitch based on the DSP and FPGA[C]//2012 International Conference on Control Engineering and Communication Technology, 2012: 448-450.

  [7] V. V, R. A. C, S. B. M, et al. Custom hardware and software integration: bluetooth based wireless thermal printer for restaurant and hospital Management[C]//2022 IEEE 2nd Mysore Sub Section International Conference (MysuruCon), 2022: 1-5.

  [8] T. P. MUSSOLINNI, F. G. R.RAMOS, R. L.MORENO, et al. Implementation of an IIC to profibus serial somunication interface[C]//2019 MIXDES - 26th International Conference "Mixed Design of Integrated Circuits and Systems", 2019: 390-393.

  [9] SHENOUDA DAWOUD, PETER DAWOUD. Serial communication protocols and standards RS232/485, UART/USART, SPI, USB, INSTEON, Wi-Fi and WiMAX[C]//Serial Communication Protocols and Standards RS232/485, UART/USART, SPI, USB, INSTEON, Wi-Fi and WiMAX, River Publishers, 2020: i-xl.

贾伟 左峰云 谢明山* 王蓓 谭伟杰 贵州大学大数据与信息工程学院


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