本帖最后由 正点原子运营 于 2023-10-18 18:12 编辑
第七十二章 综合测试实验
1）实验平台：正点原子探索者STM32F407开发板
2) 章节摘自【正点原子】STM32F407开发指南 V1.1
3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?id=609294673401
4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boards/stm32/zdyz_stm32f407_explorerV3.html
5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
6）STM32技术交流QQ群:151941872
72.2.8 记事本 双击主界面的记事本图标，首先弹出模式选择对话框，如图72.2.8.1所示： 记事本支持2种模式：1，新建文本文件，这种方式完全新建一个文本文件（以当前系统时间命名），用来输入信息。2，打开已有文件，这种方式可以对已有的文件进行编辑。
上图中，右侧的界面为我们选择新建文本文件后的界面，此时出现一个空白编辑区和一个闪烁的光标，我们通过下方的键盘输入信息即可，这个输入键盘和我们的手机键盘十分类似，输入方法也是一模一样，支持中文、字母、数字和手写识别输入等几种输入方式，如图72.2.8.2和图72.2.8.3所示： 其中，中文输入就是我们前面T9拼音输入法实验的具体运用，而手写识别的输入界面，我们也是用到前面手写识别实验的知识实现的。
只要新建文本文件有被编辑过，那么在返回（按TPAD返回）的时候，系统会提示是否保存，如图72.2.8.4所示： 上图中，左侧图片为提示保存界面，如果选择确定，该文件将被保存在TF卡根目录的TEXT文件夹里面。右侧图片为打开已有文件进行编辑的界面，这样我们就可以在开发板上编辑.txt/.h/.c/.lrc文件了。
72.2.9 运行器双击主界面的运行器图标，首先进入文件浏览界面，如图72.2.9.1所示： 上图中，左侧为文件浏览界面，图中显示了可运行的bin文件有3个，这些全部来自我们的标准例程对应的实验。本运行器支持120K字节以内的程序运行（FLASH+SRAM总共不超过120K），很多例程都可以生成SRAM版本的bin文件，在运行器里面运行。SRAM版本.bin文件的生成办法，请参考串口IAP实验这个章节，里面有详细介绍。通过运行器，大家可以直接运行我们大部分例程，而不用再去刷代码了，方便大家测试和验证我们的实验。
右侧的图片是运行前的警告界面，因为一旦执行.bin文件，我们的系统将无法恢复，只能靠复位重启。点击确定之后，STM32就开始运行你所选择的.bin文件了，实验现象和对应实验所描述的现象一模一样。
72.2.10 手写画笔 双击主界面的手写画笔图标，首先弹出模式选择对话框，如图72.2.10.1所示： 上图中，左侧图片为我们双击手写画笔后，弹出的模式选择界面，我们可以选择新建画笔，建立一个新的文件；也可以选择打开一个已有的位图进行编辑。右侧的图片为我们新建画笔后输入的内容，默认画笔为最小尺寸，颜色为红色。画笔的颜色和尺寸是可以设置的，按KEY_UP按键，则弹出画笔设置对话框，然后，可以对画笔颜色和画笔尺寸进行设置。如图72.2.10.2和图72.2.10.3所示： 图72.2.10.2中，左侧的图片为按KEY_UP按键后弹出的画笔设置对话框，我们可以选择对画笔颜色和画笔尺寸进行设置。右侧的图片为画笔颜色设置对话框，在该对话框里面，我们可以直接在颜色条快速输入要设置的颜色，也可以通过下方的三个滚动条进行精确设置，左侧的正方形区域为预览区。
图72.2.10.3中，左侧为画笔尺寸设置界面，我们可以通过滚动条设置画笔尺寸，对话框显示了画笔尺寸和对应的预览图。右侧的图片为我们完成的画图文件，在返回主界面（按TPAD）的时候，会提示保存，如图72.2.10.4所示： 上图中，左侧为我们退出时弹出的提示保存对话框，如果选择确定，则新的画图文件将会被保存在TF卡的PAINT文件夹里面，命名方式是以当前系统的时间命名的，如PAINT20220620193550.bmp。
右侧的图片为对打开的位图进行编辑的界面，通过这个功能，我们可以在开发板上实现对一些相片（bmp格式）进行涂鸦。
72.2.11 照相机本照相机支持正点原子OV2640这款200W像素的CMOS摄像头模块，本照相机的特点有： 1，支持BMP拍照（拍下的bmp分辨率为LCD分辨率），按KEY2拍BMP照片。 2，支持JPG拍照（默认是1600*1200像素(UXGA)，可按KEY_UP设置拍照分辨率），按KEY0拍JPG照片。 3，屏幕显示可以是全景（缩放）或者1:1显示（无缩放），默认是全景，通过KEY1切换。 4，支持各种参数设置，包括：场景、特效、曝光、亮度、色度和对比度等。
双击主界面的照相机图标，首先初始化OV2640摄像头模块，如图72.2.11.1所示： 图72.2.11.1 初始化OV2640和等待拍照 在初始化OV2640之后，进入等待拍照模式，此时我们可以通过点击屏幕，弹出相机设置对话框，对摄像头的参数进行设置，如图72.2.11.2~72.2.11.5所示： 以上设置，和手机类似，这里就不一一和大家解释了。我们按KEY0按键，即可实现JPG拍照，JPG照片的尺寸，默认是1600*1200分辨率，可通过KEY_UP设置其他分辨率。按KEY2按键即可实现BMP拍照，BMP照片的尺寸就是LCD的分辨率。在照片保存期间LED1亮，保存完后蜂鸣器发出“滴”的一声，提示拍照成功，同时弹出拍照成功对话框，如上图右侧图片所示。
从上图可以看出，照片文件的命名还是以当前时间为名字命名的。我们将所有的照片都保存在TF卡/U盘的PHOTO文件夹。如果你没有插入TF卡/U盘，拍照时会提示“创建文件失败，请检查！”的提示信息。
按KEY1按键，可以实现1:1显示（显示区域小，但是图像无压缩，不变形），或者全尺寸显示（显示整个摄像头拍照区域，但是图像有压缩，会变形）。另外，如果你觉得照片模糊，可以手动调节摄像头模块的镜头，进行调焦，以达到最佳效果。
最后，看看本程序拍到的JPG照片样张，如图72.2.11.6所示： 72.2.12 录音机 综合测试实验带了录音机功能，可以实现通过MIC（咪头）录音，并将录音文件保存在TF卡/U盘。录音文件为WAV文件，格式为：立体声（但是左声道数据=右声道数据）、16位、8Khz~48Khz采样率可设置。
双击主界面的录音机图标，进入录音机主界面，如图72.2.12.1左侧图片所示，该界面显示了当前录音时间以及信号电平等，在该界面有两个按钮：左边的按钮用于开始/暂停录音，右边的按钮用于停止录音，并保存当前录音文件。
录音机功能可以设置采样率和MIC（咪头，这里称之为麦克风）增益，通过点击左下角的选项按钮，弹出录音设置对话框，可以设置采样率和MIC增益，如图72.2.12.1右侧图片所示。 图72.2.12.1 录音机主界面和麦克风增益设置 采样率设置，可以设置录音时的采样率，支持：8Khz、16Khz、32Khz、44.1Khz和48Khz等几种采样率。默认是16Khz。注意：采样率必须在没有开始录音之前进行设置才行，否则会提示：请先停止录音。
MIC增益设置，支持从-12dB~32.25dB的设置范围，以0.75dB步进。默认是22.5dB增益，大家可以根据自己需要设置合适的MIC增益，以达到最好效果。注意：如果外接了喇叭或者音箱，当增益太大的时候，会产生啸叫，这个时候，请将增益设置小一点。
采样率设置和MIC增益设置，如图72.2.12.2所示： 在图72.2.12.3中，左侧的图片为正在录音的界面，此时我们可以按暂停/停止，按停止则自动保存当前录音文件，录音文件同样是以时间命名（见图中上方白字），所有录音文件都是被保存在TF卡/U盘根目录的RECORDER文件夹里面的。在录音的时候，按下TPAD，会提示是否保存，如上图右侧图片所示，我们可以根据需要选择。
72.2.13 USB连接双击主界面的USB连接图标，如果开发板的USB端口没有连接电脑，则显示无连接，如图72.2.13.1所示： 上图中，左侧的图片显示开发板没有和电脑连接上，此时，我们找一根USB线，连接开发板的USB_Slave端口和电脑的USB，然后，可以看到开发板提示USB已连接，并显示USB正在读数据，同时我们在电脑上面，可以看到右下角提示发现新硬件，并自动安装驱动（如果是第一次连接的话），如图72.2.13.2所示： 此时，我们打开我的电脑，即可找到可移动磁盘，如果有TF卡插入，那么会显示2个磁盘：ALIENTEK磁盘和TF卡磁盘。如果TF卡没插入，则只显示ALIENTEK磁盘。这里的ALIENTEK磁盘即开发板板载的SPI FLASH Disk。
这样，我们就实现了开发板和电脑的USB连接，可以直接从电脑拷贝文件到开发板的TF卡和SPI Flash Disk（即25Q128）。
这里再次提醒大家，如非必要，不要往SPI Flash Disk写入数据！否则容易写坏SPI FLASH。
72.2.14网络通信开发板板载了一个10M/100M自适应以太网接口，可以实现网络通信。本系统的网络通信，就是给大家演示开发板的网络通信功能。
本系统自带的网络通信具有如下特点： 1， 使用LWIP作为TCP/IP协议栈。 2， 支持DHCP，当DHCP失败时，使用静态IP（静态IP地址为：192.168.1.30）。 3， 自适应网线（支持交叉和直连网线）。 4， 支持Web Server测试，可通过浏览器，控制开发板的LED和蜂鸣器等。 5， 支持TCP Client、TCP Server和UDP等测试。
特别注意：本测试，必须在开发板网口接入网线，并连接正常后，才可以进行测试。也就是必须用网线连接开发板和电脑/路由器，才可以进行测试，否则，系统会提示网卡初始化失败，从而退出测试！！！
双击主界面的网络通信图标，开始网卡初始化，在网卡初始化成功后，开始DHCP获取IP地址，在DHCP成功后，进入网络通信主界面，如图72.2.14.1所示： 上图中，左侧图片显示正在初始化网卡，此时，我们需要在开发板的网口插入网线，并连接电脑或者路由器。初始化网卡成功后，则开始DHCP获取IP地址： 1，开发板连接到路由器，此种方式，DHCP一般可以成功获取IP地址。 2，如果是直接连接电脑，那么DHCP肯定失败，最终会使用静态IP地址：192.168.1.30，此时需要设置电脑IP地址为192.168.1.XXX，其中XXX可以由用户自己随意设置（但是不能是1和30）。
这里我们以连接路由器为例，DHCP获取成功后，进入网络通信主界面，如图72.2.14.1右侧图片所示，该界面显示了开发板网卡的详细设置和参数，包括：本机MAC地址、本机IP地址（DHCP获取）、子网掩码、网关和网速等。
能进入网络通信主界面，说明开发板与路由器的连接已经正常了，可以在电脑端ping屏幕显示的IP地址，即可查看网络是否连接正常，如图72.2.14.2所示： 图72.2.14.2 ping 192.168.1.100成功 从上图可以看出，ping开发板IP地址是成功的，说明网络连接正常了。然后在浏览器输入开发板的IP地址，即可登录Web Server的主界面，如图72.2.14.3所示：
在上图所示的Web Server主界面，可以实现对开发板LED和蜂鸣器的控制，以及读取ADC1通道5的值、温度传感器值、RTC时间和日期等。特别注意：ADC1_CH5所在通道刚好是TPAD的输入通道，所以，本测试读取ADC1_CH5的电压值，是不正确的，因为IO被TPAD占用了！！！如需要正确读取，请参考LWIP开发指南.pdf。
点击图72.2.14.1右侧图片所示的开始测试，即可进入：TCP Server、TCP Client和UDP的测试界面，如图72.2.14.4所示： 图72.2.14.4 TCP&UDP测试界面和协议选择 从图72.2.14.4左侧图片可以看出：最顶部，显示了TCP Server的本机IP地址和端口号，其中IP地址是白色，表示不可以设置；端口号是绿色，表示可以设置，设办法：触摸点击该区域，看到光标闪烁后，即可输入数字进行设置。随后，显示TX，RX，和协议等三个信息，分别代表发送接收的数据量，和当前所使用的协议类型。
然后就是一个接收区和发送区，分别用于显示接收到的数据，和发送的数据。这个同电脑端的网络调试助手一样。右边的协议选择按钮，可以选择不同协议（如图72.2.14.4右侧图片所示），该选择按钮只有在连接断开的时候，才有效。连接按钮，用于启动连接（TCP Server/TCP Client和UDP等），连接结果会有对话框提示（成功或者失败）。清除接收按钮，则可以清除接收区的所有数据，同时清除RX和TX计数器。发送按钮，则用于发送数据，每按一次，发送区的数据就发送一次。
进入TCP&UDP测试后，协议默认选择的是TCP Server，可以通过协议选择按钮，选择不同协议（TCP Server、TCP Client和UDP），如上图右侧图片所示。
我们使用默认的TCP Server端口号（8088），然后点击链接，提示：连接成功后，即可开启开发板的TCP Server服务，然后在电脑端，打开网络调试助手，设置正确的网络参数后（如不懂设置方法，请参考《LWIP开发指南》对应测试部分，下同！！），即可连接上开发板的TCP Server，并互相通信，如图72.2.14.5所示： 图72.2.14.5 TCP Server测试和TCP Client参数设置 上图中，左侧图片为TCP Server测试界面，可以看到，我们收到来自电脑的数据，接收数据时，首先会在接收区提示收到的数据来自何处（即电脑端的IP地址，本例可以看出，电脑IP地址为：192.168.1.114），随后才是电脑端发送过来的数据。同时，我们也发送了一些数据给电脑（电脑端网络调试助手可以看到，这里就不截图出来了）。此时，协议选择按钮变为了灰色，处于无效状态。只有在断开连接后，才可以选择新的协议。
TCPClient的测试如图72.2.14.5中右侧图片所示，我们选择了TCP Client协议之后，顶部IP变为了目标IP，也就是TCP Client要连接的IP地址，我们可以根据自己需要设置对应的IP地址和端口号。这里，我们设置为：192.168.1.114，端口为：8087。注意：这里的IP和端口号，要根据自己电脑的实际情况修改。随后需要在电脑端开启网络调试助手，并设置正确的网络参数（主要是端口号和IP地址），然后开启TCP Server服务。
TCPClient测试必须等电脑端TCP Server服务开启后，我们才可以在开发板点击连接，并连接成功，否则肯定是连接失败的。连接成功后，TCP Client的测试如图72.2.14.6所示： 图72.2.14.6 TCP Client测试和UDP测试 上图中，左侧为TCP Client测试界面，右侧为UDP测试界面，这两个测试界面和TCP Server差不多，请参考前面的介绍。
UDP的测试，同TCP Client基本一样，也是先设置目标IP和端口号，然后按连接，进行测试。UDP测试的时候，一般需要开发板先发送一次数据给电脑端的网络调试助手，随后才可以实现数据互发。UDP测试界面如图72.2.14.6右侧图片所示。 注意：UDP不是基于可靠连接的通信，所以程序提示连接成功的时候，仅仅是个提示作用，并不是说就一定连接上了目标IP和端口号，因此，不一定能成功发送数据给对方，这个在使用的时候，要注意。
网络通信就为大家介绍到这里。
72.2.15 无线传书 该功能用来实现两个开发板之间的无线数据传输，在开发板A输入的内容，会在开发板B上完整的“复制”一份，该功能需要2个探索者V3开发板（也可以一个探索者板与战舰板或精英板或 Mini板搭配用，不过都要刷综合实验！！）和2个NRF24L01无线模块。 双击主界面的无线传书图标（假定开发板已插上NRF24L01无线模块），会先弹出模式选择对话框，如图 72.2.15.1 所示： 从左侧的图片可以看出，模式设置，我们可以设置为发送模式或接收模式。右侧的图片则是选择发送模式后进入的界面。我们在另外一块开发板（开发板B）设置模式为接收模式，然后在本开发板（开发板A）手写输入一些内容，就可以看到在另外一个开发板也出现了同样的内容，如图 72.2.15.2 所示： 图72.2.15.2 在开发板A输入的内容完整的显示在开发板B上 从上图可以看出，在开发板A上输入的内容，被完整的复制到开发板B上了。这就是无线传书功能。
72.2.16计算器本开发板实现了一个简单的科学计算器，可以计算加减乘除、开方、平方、M^N次方、正弦、余弦、正切、对数、倒数、格式转换等一些常见的计算器功能，精度为12位，支持科学计数法表示。双击主界面的计算器图标，进入计算器主界面，如图72.2.16.1所示： 上图中，左侧的图片为科学计算器的主界面，和我们手机用的计算器基本一样，使用上非常简单，我们就不详细介绍了。右侧的图片为加法计算，支持累加功能。 上图为乘法计算和倒数计算，可以看到，结果是以科学计数法表示的，最大支持200位指数表示，超过范围直接显示错误（E）。
该计算器还支持格式转换（按FMT键），可以将十进制数据（最大为65535，超过部分将被丢弃）转换为16进制/二进制数据表示，如图72.2.7.3所示： 上图显示我们将十进制的65535转换为16进制/二进制后的表示。计算器的其他功能，我们就再列举了，感兴趣的朋友可以慢慢摸索，当然也可以在这个基础上进行改进。通过按TPAD可以返回主界面。
72.2.17 拨号 本综合实验支持拨打和接听电话，不过需要正点原子 ATK-GM510/ATK-GM196模块的支持，所以本功能的测试，请先确保有4G模块，并连接成功（详见72.2节开头部分）。 双击主界面的拨号图标，进入拨号界面，如图72.2.17.1所示： 上图中左侧图片就是拨号主界面，这个和手机拨号是一样的。右侧是我们输入的拨号号码，点击拨号图标，即可进行拨号。如图72.2.17.2所示。 图72.2.17.2为拨号和拨通后的通话界面。图72.2.17.3为来电和接听来电后的通话界面，此时蜂鸣器会发出“滴、滴”的提示声，提示有电话呼入。其他的操作和我们智能手机基本一模一样，就无需多说了。
注意，在通话状态，如果按TPAD，则会挂断电话，结束通话。 72.2.18 应用中心 双击主界面的应用中心图标，进入应用中心界面，如图72.2.18.1所示： 左侧图片是我们刚进入应用中心看到的界面，在该界面下总共有16个图标，我们仅实现了前五个功能：红外遥控、蜂鸣器、LED测试、按键测试和指南针。其他都没有实现，大家可以自由发挥，添加属于自己的东西。
双击第一个图标，会弹出一个红外遥控的小窗口，用于接收红外信号，此时，我们将红外遥控对准开发板的红外接收头，并按下按钮，就可以在红外遥控窗口里面显示键值、按键次数、符号等信息。如图72.2.18.1右侧图片所示。
按TPAD可以退出红外遥控功能，返回应用中心主界面，然后按第二个图标，即可进入蜂鸣器测试界面。蜂鸣器功能用于测试蜂鸣器，通过触摸屏来控制蜂鸣器响或不响。
进入蜂鸣器测试窗口后，就可以通过点击显示屏的“打开”按钮，让蜂鸣器响。此时“打开”按钮变成“关闭”按钮，之后点击“关闭”按钮则会关闭蜂鸣器，“关闭”按钮又会变成“打开”按钮，如图72.2.18.2所示： 按TPAD，则会退出蜂鸣器测试功能，回到应用中心主界面。然后按第三个图标，即可进入LED测试界面。LED测试功能用于测试板载的LED灯，通过触摸屏来控制LED灯的亮灭。
进入LED测试窗口后，默认LED灯全部熄灭，显示屏的两个实心圆显示白色，如图72.2.18.3左侧图所示： 图72.2.18.3 默认没有按键按下和按下DS0亮按键 我们可以通过点击显示屏的“DS0亮”和“DS1亮”这2个按钮，来控制板载LED灯亮。比如点击“DS0亮”按钮，那么DS0对应的实心圆就变成红色，如图72.2.18.1右侧图所示，此时LED0红灯也会亮。LED1灯的控制方法类似的。
按TPAD，则会退出LED测试功能，回到应用中心主界面。然后按第四个图标，即可进入按键测试界面。按键测试功能用于测试板载的四个功能按键。
进入按键测试窗口后，此时，如果没有任何按键被按键，默认显示屏上显示四个黄色的实心圆（KEYUP、KEY2、KEY1、KEY0），如图72.2.18.4左侧图所示： 图72.2.18.4 默认没有按键按下和按下KEY1按键 当我们按下其中一个按键，则对应的实心圆会显示红色，比如按下按键KEY1，显示屏的实心圆KEY1变红色，如图72.2.18.4所示，此后松开KEY1按键，该实心圆又变回黄色。注意：当有两个或两个以上按键被同时按下，只有其中一个有效。
按TPAD，则会退出按键测试功能，回到应用中心主界面。然后按第五个图标，即可进入指南针界面。指南针功能用于帮助辨别方向。
进入指南针窗口后，此时，显示屏上显示一个电子罗盘并显示当前指向，如图72.2.18.5所示：
这里的指南针就是通过开发板板载的ST480MC传感器实现。 按下KEY_UP按键可进行校准，校准后偏差会比较小。
按TPAD，则会退出指南针功能，回到应用中心主界面，再按一次TPAD就可以返回主界面。
72.2.19电压表电压表功能用于测量0~3.3V的直流电压源，可以是开发板上的电压源，也可以是外部的，但是电压的范围一定要是0~3.3V，否则容易烧毁STM32芯片。
下面我们一起来测量板载的可调电位器的电压，双击主界面的电压表图标，屏幕会弹出提示对话框，如图72.2.19.1所示： 提示信息告诉我们，需要使用短路帽将多功能端口P11的DAC和RV1排针连接。
进入电压表功能后，就可以通过调节可调点位旋钮改变接入ADC的电压，从而在屏幕上显示不同的电压值，如图72.2.19.2左侧图所示： 图72.2.19.2 调节电位器得到不同电压和最大允许接入3.3V电压 上图中，ADC值是电压的数字值，Uin值是经过转换后的实际电压。由于STM32F103的ADC最大分辨率是12位，所以电压的数字值范围是0~4095。
当我们把可调电压值调至最大，就可以得到3.3V的最大输入电压，如图72.2.19.2右侧图所示。电压的数字值是4095，对应的实际电压是3.3V。
至此，开发板的综合测试实验就介绍完了。其中，参考了不少网友的代码，对这些网友表示衷心的感谢，同时我也希望我们的这个代码，可以让大家有所受益，能开发出更强更好的产品。
综合实验整个代码编译后大小为587K左右（-O2优化后），代码量是非常的大，希望大家慢慢理解，各个攻破，最后祝大家身体健康、学习进步！ | 
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发表于 2023-10-18 18:12:46
