1. 裸机系统下的前后台架构

任务说明

本案例要求在一个裸机（无操作系统）环境下，采用前后台架构实现LED闪烁功能。所谓前后台，即：后台为永不退出的主循环（while(1)），负责轮询事件标志并执行相应处理；前台为中断服务程序（ISR），负责响应硬件事件（如定时器溢出）并置位事件标志。通过该案例，理解前后台架构中“中断产生事件、主循环处理事件”的基本协作模式。

硬件连接与依赖

本案例以STM32F103系列MCU为运行目标，使用标准外设库（StdPeriph_Lib）。硬件连接如下：

• LED正极经220Ω限流电阻接PC13（STM32最小系统板载LED），阴极接地；
• 使用TIM2作为定时中断源，配置为1ms周期中断。

所需文件：main.c、stm32f10x_it.c（中断向量）、stm32f10x_conf.h（外设库配置头文件）。工程需包含标准外设库源码及启动文件。

代码实现

以下代码实现完整的LED闪烁功能：TIM2每1ms触发一次中断，在ISR中累加time_tick；主循环检测到500ms到达时翻转LED状态。核心逻辑如下：

// main.c
#include "stm32f10x.h"

volatile uint32_t time_tick = 0;   // 前台ISR写入，后台主循环读取

void TIM2_IRQHandler(void)         // 前台：定时器中断服务
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
        time_tick++;               // 每1ms加1
    }
}

static void LED_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    gpio.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_13;
    gpio.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;
    gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &gpio);
}

static void TIM2_Init(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef tim;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    tim.TIM_Prescaler     = 7200 - 1;   // 72MHz/7200 = 10kHz
    tim.TIM_CounterMode   = TIM_CounterMode_Up;
    tim.TIM_Period        = 10 - 1;     // 10kHz/10 = 1kHz → 1ms
    tim.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &tim);
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
    NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

int main(void)
{
    uint32_t last_tick = 0;
    LED_GPIO_Init();
    TIM2_Init();
    
    while (1) {                        // 后台：主循环
        if (time_tick - last_tick >= 500) {  // 500ms到
            last_tick = time_tick;
            GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13,
                (BitAction)(1 - GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_13)));
        }
    }
}

编译与烧录

使用Keil MDK或IAR建立工程，添加上述main.c及标准外设库源文件（如stm32f10x_tim.c、stm32f10x_gpio.c、stm32f10x_rcc.c），包含对应头文件路径。编译生成HEX文件后，通过ST-Link或J-Link烧录至STM32F103开发板。

验证方法与判定标准

验证步骤：

1. 将程序烧录至开发板，确认PC13引脚连接的LED正常点亮；
2. 观察LED是否以约1Hz频率（每500ms翻转一次，即亮500ms、灭500ms）持续闪烁；
3. 在调试器中设置断点于TIM2_IRQHandler，确认每1ms进入一次中断；
4. 在while(1)循环中观察time_tick变量持续递增。

判定标准：

• LED以肉眼可见的稳定频率闪烁（周期约1s），无停顿或跳变；
• 中断服务函数被周期性调用，time_tick值单调递增；
• 主循环中LED翻转间隔与time_tick差值500ms对应，证明前后台协作正确。

若LED不闪烁或频率异常，检查TIM2时钟配置（确认系统主频为72MHz）及GPIO引脚连接是否正确。