蓝桥杯嵌入式学习笔记

用博客来记录一下参加蓝桥杯嵌入式第十六届省赛的学习经历

工具
- 环境准备
- - cubemx配置
  - - 外部高速时钟使能
    - 设置串口
    - 时钟配置
    - 项目配置
  - keil配置
  - - 烧录方式
    - 注意
    - 代码规范
    - 头文件配置
模块
- led
- - cubemx配置
  - keil代码
  - - 实现点亮一只灯
    - 实现具体操作的灯，以及点亮还是熄灭
- 按键
- - cubemx配置
  - keil代码
- LCD
- - keil代码
  - 引脚冲突问题
- LED闪烁
- - cubemx配置
  - keil代码
- 按键长按
- - cubemx配置
  - keil代码
- LCD高亮显示
- - keil代码
- PWM输出
- - 计算公式
  - cubemx配置
  - keil代码
- 输入捕获测量引脚输出PWM波周期
- - 原理图
  - 要求：用PA7来测量PA1生成PWM波的频率
  - cubemx配置
  - keil代码
- 输入捕获测量555定时器频率
- - 原理图
  - cubemx配置
  - keil代码
- ADC测量
- - 原理图
  - cubemx配置
  - keil代码
- 串口发送和接收
- - 原理图
  - cubemx配置
  - keil代码
- 利用定时器进行串口不定长数据接收
- - 原理
  - cubemx配置
  - keil代码
- EEPROM读写
- - 原理
  - keil代码

工具

keil5，stm32cube

环境准备

根据赛事方提供的板子来选择cubemx上的器件
。。。

cubemx配置

外部高速时钟使能

设置串口

在这里插入图片描述

时钟配置

时钟配置为24MHZ因为外部晶振为24MHZ，其余的暂时不清楚原因
在这里插入图片描述

项目配置

配置为MDK
需要注意，固件地址需要设置为下载解压后的文件地址（提前从数据包中下载）
在这里插入图片描述
勾选生成.c.h文件

注意一下，下载好软件后，要解压固件包，然后在help中设置地址

keil配置

烧录方式

在这里插入图片描述
烧录设置

要是没有芯片包，需要从赛事数据包中解压，会自动生成

keil代码自动补全
点击edit，configraution选择跟编译相关的Text Completion,然后勾线第三个

注意

代码需要写入begin - end之间

代码规范

新建code文件夹
右键CMSIS，点击Manage Project，新建一个文件夹
在这里插入图片描述
点击魔术棒，c++，include path，添加文件夹路径

然后添加fun.c,fun.h,headfile.h 三个文件
头文件可能显示不出来，所以需要添加existing file 再勾选all file，即可添加

头文件配置

headfile.h
在这里插入图片描述
fun.h

fun.c
在这里插入图片描述
main.c

模块

led

led引脚分配图
通过观察开发板led电路图可以发现，led的的引脚控制由PC8~15低电平点亮,同时PD2锁存器控制开关，需要置高电平

cubemx配置

将PC8~15设置为输出，PD2设置为输出
在GPIO配置中，将引脚全部配置为高电平，使得上电时LED灭
在这里插入图片描述

keil代码

实现点亮一只灯

fun.c主要代码

void led_show()
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);}

fun.h代码

void led_show(void);

main.c代码（需要在主函数内）

led_show();

实现具体操作的灯，以及点亮还是熄灭

fun.c代码

void led_show(uint8_t led, uint8_t mode)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);if(mode)HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8 << (led - 1), GPIO_PIN_RESET); //GPIO_PIN_8的二进制代码为0000 0001 0000 0000 GPIO_PIN_9的二进制代码为0000 0010 0000 0000,所以用左移移位符elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8 << (led - 1), GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);}

fun.h代码（需要加上那个头函数）

#include "stm32g4xx.h"                  // Device headervoid led_show(uint8_t led, uint8_t mode);

main.c代码（灯1, 4，8亮）

		led_show(1, 1);led_show(4, 1);led_show(8, 1);

按键

原理图，如图，需要将PB0~2,PA0配置为上拉输入模式。按下为低电平，松开为高电平
在这里插入图片描述

cubemx配置

,PA0

keil代码

fun.c代码

void key_scan()
{B1_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0);B2_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_1);B3_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_2);B4_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);if(B1_state == 0 && B1_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{led_show(1, 1);}if(B2_state == 0 && B2_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{led_show(1, 0);}if(B3_state == 0 && B3_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{led_show(2, 1);}if(B4_state == 0 && B4_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{led_show(2, 0);}B1_last_state	= B1_state;B2_last_state	= B2_state;B3_last_state	= B3_state;B4_last_state	= B4_state;}

fun.h代码

void key_scan(void);//里面没有这个void会有waring，但影响似乎不大

main.c代码
同样放入while循环中
在这里插入图片描述

LCD

首先在赛事方提供的数据包中找到液晶驱动参考程序，HAL库版本，找到lcd.c，font.h，lcd,h,复制到code文件夹，打开keil工程文件，添加这三个文件
在这里插入图片描述
初始准备
main.c函数

headfile.h函数

keil代码

实现了在第一行显示字符，按键按下时，第三行数字变化的功能
fun.c代码

#include "headfile.h"int count = 0;void led_show(uint8_t led, uint8_t mode)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);if(mode)HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8 << (led - 1), GPIO_PIN_RESET);elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8 << (led - 1), GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);}uint8_t B1_state;
uint8_t B1_last_state;
uint8_t B2_state;
uint8_t B2_last_state;
uint8_t B3_state;
uint8_t B3_last_state;
uint8_t B4_state;
uint8_t B4_last_state;void key_scan()
{B1_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0);B2_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_1);B3_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_2);B4_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);if(B1_state == 0 && B1_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{count ++;}if(B2_state == 0 && B2_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{count --;}if(B3_state == 0 && B3_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{led_show(2, 1);}if(B4_state == 0 && B4_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{led_show(2, 0);}B1_last_state	= B1_state;B2_last_state	= B2_state;B3_last_state	= B3_state;B4_last_state	= B4_state;}char text[20]; //linemax = 20void lcd_show()
{sprintf(text, "zlfsgdsg");//¿ÉÒÔµ÷Õû×Ö·û´®Î»ÖÃ£¬µ«ÊÇ×î¶à20¸ö×Ö·ûLCD_DisplayStringLine(Line0, (uint8_t *)text);sprintf(text, "     count: %d     ", count);LCD_DisplayStringLine(Line3, (uint8_t *)text);}

fun.h代码

#ifndef _fun_h
#define _fun_h#include "stm32g4xx.h"                  // Device headervoid led_show(uint8_t led, uint8_t mode);void key_scan(void);void lcd_show(void);#endif

main.c代码

在这里插入图片描述

引脚冲突问题

lcd和led的引脚有冲突
在这里插入图片描述
解决办法：将PD2引脚提前置低电平，这样数据就不能传入led，led就不会点亮了，但是下次点亮led时依旧会出现这样的问题，所以需要将所有用到的LCD.C函数加上

uint16_t temp = GPIOC->ODR;
GPIOC->ODR = temp;

解决方法如下
main.c （在初始化部分）

	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);

lcd.c （部分代码）
在这里插入图片描述

问题成功解决！

LED闪烁

两个重要参数：PSC,ARR
其中系统频率f为80MHZ，如果要让T=1，则可令ARR = 9999，PSC = 7999;即可确定定时周期为1
在这里插入图片描述
初始化
在headfile.h文件中添加tim.h文件头

main.c

cubemx配置

需要配置定时器，正常使用通用定时器TIM2即可，重点是修改PSC和ARR
在这里插入图片描述

生成代码后可发现多了tim.c函数，找到stm32g4xx_hal_tim.h文件里面的call_back回调函数

将其复制到fun.c中

keil代码

在fun.c中定义一个变量

uint8_t led_mode;

在这里插入图片描述

按键长按

原理，用一个计数器cnt（取10000）计时1s，20000对应2s，5000对应0.5s来计时，达到识别按键长按的目的

cubemx配置

此时TIM3不使能！！
在这里插入图片描述

keil代码

fun.c代码

uint8_t B1_state;
uint8_t B1_last_state;
uint8_t B2_state;
uint8_t B2_last_state;
uint8_t B3_state;
uint8_t B3_last_state;
uint8_t B4_state;
uint8_t B4_last_state;void key_scan()
{B1_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0);B2_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_1);B3_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_2);B4_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);if(B1_state == 0 && B1_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{TIM3->CNT = 0;}else if(B1_state == 0 && B1_last_state == 0) //°´¼üB1Ò»Ö±°´ÏÂ{if(TIM3->CNT >= 10000)//°´¼üB1³¤°´{count++;}}else if	(B1_state == 1 && B1_last_state == 0)//°´¼üB1ËÉ¿ª{if(TIM3->CNT < 10000)//°´¼üB1¶Ì°´{count += 2;}}if(B2_state == 0 && B2_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{count --;}if(B3_state == 0 && B3_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{led_show(2, 1);}if(B4_state == 0 && B4_last_state == 1)//°´¼üB1°´ÏÂ{led_show(2, 0);}B1_last_state	= B1_state;B2_last_state	= B2_state;B3_last_state	= B3_state;B4_last_state	= B4_state;}

main.c代码
需要注意！给TIM3使能，但因为不是中断，是定时器，所以不用IT
在这里插入图片描述

LCD高亮显示

其实就是调用 LCD_SetBackColor(Color);这个函数，把背景颜色改成黄色

keil代码

定义变量

uint8_t lcd_highshow;

按键b1按下时

			lcd_highshow ++;lcd_highshow %= 3;

逻辑流程
应该蛮简单的，就不写注释了

void lcd_show()
{sprintf(text, "zlfsgdsg");//¿ÉÒÔµ÷Õû×Ö·û´®Î»ÖÃ£¬µ«ÊÇ×î¶à20¸ö×Ö·ûLCD_DisplayStringLine(Line0, (uint8_t *)text);if(lcd_highshow == 0){LCD_SetBackColor(Yellow);sprintf(text, "     count: %d     ", count);LCD_DisplayStringLine(Line3, (uint8_t *)text);LCD_SetBackColor(Black);sprintf(text, "     txysgdmn     ");LCD_DisplayStringLine(Line4, (uint8_t *)text);sprintf(text, "     baozi     ");LCD_DisplayStringLine(Line5, (uint8_t *)text); }else if(lcd_highshow == 1){sprintf(text, "     count: %d     ", count);LCD_DisplayStringLine(Line3, (uint8_t *)text);LCD_SetBackColor(Yellow);sprintf(text, "     txysgdmn     ");LCD_DisplayStringLine(Line4, (uint8_t *)text);LCD_SetBackColor(Black);sprintf(text, "     baozi     ");LCD_DisplayStringLine(Line5, (uint8_t *)text); }

PWM输出

一般要求：让PA1输出频率为1000HZ，占空比为50%的方波

计算公式

在这里插入图片描述

cubemx配置

在这里插入图片描述

keil代码

在生成代码后，发现一个问题：文件中没有头文件！
后面找到解决办法，编译之后，就能知道每个文件依赖于哪些头文件！还是第一次遇到这种问题
先在main.c函数中将定时器使能

这个函数在头文件里找–stm32g4xx_hal_tim.h

	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2);

设置占空比

	TIM2->CCR2 = 50;

原理图（抄袭版），不懂的话看嵌入式的书去
在这里插入图片描述

输入捕获测量引脚输出PWM波周期

原理图

在这里插入图片描述

要求：用PA7来测量PA1生成PWM波的频率

需要用杜邦线连接PA7和PA1.

cubemx配置

这里PA7用TIM17或者TIM2都行，我就根据视频来了
在这里插入图片描述
使能定时器

keil代码

为了省事，将code文件复制到这个工程目录下，记得在main.c文件中添加头文件定义
在这里插入图片描述
main.c函数
使能中断17

	HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim17, TIM_CHANNEL_1);

fun.c代码
参考着原理图一起理解

#include "headfile.h"char	text[20]; uint32_t fre, capture_value;void lcd_show()
{sprintf(text, "zlfsgdsg");//¿ÉÒÔµ÷Õû×Ö·û´®Î»ÖÃ£¬µ«ÊÇ×î¶à20¸ö×Ö·ûLCD_DisplayStringLine(Line0, (uint8_t *)text);sprintf(text, "   fre:%d   ", fre);LCD_DisplayStringLine(Line3, (uint8_t *)text);}void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == TIM17){capture_value = TIM17->CCR1;TIM17->CNT = 0;fre = 80000000/(80*capture_value);}}

main.c代码
注意不要忘记了给LCD初始化

  /* USER CODE BEGIN 2 */LCD_Init();LCD_Clear(Black);LCD_SetBackColor(Black);LCD_SetTextColor(White);HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2);TIM2->CCR2 = 50;HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim17, TIM_CHANNEL_1);/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){lcd_show();/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

输入捕获测量555定时器频率

实现效果：能测量出两个信号发生器输出的PWM波的频率，两个频率可以通过R39,和R40调节

原理图

在这里插入图片描述

cubemx配置

将PA15设置为TIM2_CH1,PB4设置为TIM16_CH1;
分别将两个定时器设置为输入捕获模式，PCC设置为80-1，并且使能
在这里插入图片描述

keil代码

main.c
需要注意，不要忘记了LCD初始化，不要忘记了中断使能，不要忘记了把lcd_show函数放到循环里

  /* USER CODE BEGIN 2 */LCD_Init();LCD_Clear(Black);LCD_SetBackColor(Black);LCD_SetTextColor(White);HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim16, TIM_CHANNEL_1);/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){lcd_show();/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

&&& 不要忘记了添加头文件！

#include "headfile.h"

fun.c函数
具体逻辑，我现在看是蛮简单的，不管了，吃饭去了，自己悟去吧

#include "headfile.h"char	text[20]; uint32_t fre1, capture_value1, fre2, capture_value2 ;void lcd_show()
{sprintf(text, "zlfsgdsg");//¿ÉÒÔµ÷Õû×Ö·û´®Î»ÖÃ£¬µ«ÊÇ×î¶à20¸ö×Ö·ûLCD_DisplayStringLine(Line0, (uint8_t *)text);sprintf(text, "   R39_fre1:%d   ", fre1);LCD_DisplayStringLine(Line2, (uint8_t *)text);sprintf(text, "   R40_fre2:%d   ", fre2);LCD_DisplayStringLine(Line4, (uint8_t *)text);}void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == TIM16)// R39{capture_value1 = TIM16->CCR1;TIM16->CNT = 0;fre1 = 80000000/(80*capture_value1);}if(htim->Instance == TIM2)//R40{capture_value2 = TIM2->CCR1;TIM2->CNT = 0;fre2 = 80000000/(80*capture_value2);}}

ADC测量

原理图

通过R37和R38两个旋钮，测量AD的电压值
在这里插入图片描述

cubemx配置

分别对引脚PB15和PB12进行配置。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

keil代码

记得在headfile.h文件中添加ADC头文件
在这里插入图片描述
fun.c代码

#include "headfile.h"char text[20];	
void lcdshow()
{sprintf(text, "      zlfsgdsg      ");LCD_DisplayStringLine(Line0, (uint8_t *)text);HAL_ADC_Start(&hadc1); uint32_t	adc_value =  HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //R38sprintf(text, "     value:%d      ", adc_value);LCD_DisplayStringLine(Line3, (uint8_t *)text);}

main.c
记得将LCD初始化，然后在主函数中调用lcdshow();

在这里插入图片描述
即可在lcd中实时读取adc1的值

keil代码2
若是要读取两个ad的电压值
fun.c代码

#include "headfile.h"char text[20];	
void lcdshow()
{sprintf(text, "      zlfsgdsg      ");LCD_DisplayStringLine(Line0, (uint8_t *)text);sprintf(text, "     R37_volt:%.2f      ", get_vol(&hadc2));LCD_DisplayStringLine(Line3, (uint8_t *)text);sprintf(text, "     R38_volt:%.2f      ", get_vol(&hadc1));LCD_DisplayStringLine(Line5, (uint8_t *)text);}double get_vol(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{HAL_ADC_Start(hadc); uint32_t	adc_value =  HAL_ADC_GetValue(hadc); //R38return	3.3*adc_value/4096; //因为AD是12位，所以ad最大值是4096}

fun.h

void lcdshow(void);double get_vol(ADC_HandleTypeDef *hadc);

串口发送和接收

原理图

在这里插入图片描述

cubemx配置

在这里插入图片描述

keil代码

串口发送
main.c代码
记得在前面添加头文件

  while (1){char text01[20];sprintf(text01, "zlfsgdgs\r\n");HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)text01, sizeof(text01), 50);HAL_Delay(1000);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

串口接收
fun.c代码

#include "headfile.h"uint8_t rec_data;
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{if(huart->Instance == USART1){HAL_UART_Transmit(huart, &rec_data, 1, 50);HAL_UART_Receive_IT(huart, &rec_data, 1);}}

fun.h代码
加一个外部变量定义

extern uint8_t rec_data;

main.c代码
在这里插入图片描述

利用定时器进行串口不定长数据接收

原理

在这里插入图片描述

cubemx配置

主要是把波特率设置为9600
在这里插入图片描述

keil代码

main.c
把定时器使能！！！&&调用函数
在这里插入图片描述
fun.c函数

#include "headfile.h"char	send_buff[20];
uint8_t rec_data, count;
uint8_t	rec_flag;
uint8_t	rec_buff[20];void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{if(huart->Instance == USART1){//HAL_UART_Transmit(huart, &rec_data, 1, 50);TIM4->CNT = 0;rec_flag = 1;rec_buff[count]	= rec_data;count ++;HAL_UART_Receive_IT(huart, &rec_data, 1);}}void	uart_data_rec()
{if(rec_data){if(TIM4->CNT > 15){if(rec_buff[0] == 'z'	&& rec_buff[1] == 'l' && rec_buff[2] == 'f'){sprintf(send_buff, "zlf\r\n");HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)send_buff, sizeof(send_buff), 50);}else if(rec_buff[3] == 's'	&& rec_buff[4] == 'g' && rec_buff[5] == 'd'){sprintf(send_buff, "sgd\r\n");HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)send_buff, sizeof(send_buff), 50);}else if(rec_buff[6] == 's'	&& rec_buff[7] == 'g'){sprintf(send_buff, "sgd\r\n");HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)send_buff, sizeof(send_buff), 50);}else{sprintf(send_buff, "error\r\n");HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)send_buff, sizeof(send_buff), 50);}rec_flag = 0;for(int	i=0; i<count; i++)rec_buff[i] = 0;count	= 0;}}}

fun.h
在这里插入图片描述
headfile.h
要添加usart.h的头文件

EEPROM读写

原理

原理就不说了，学嵌入式I2C的时候学了挺久

keil代码

i2c_hal_c

void eeprom_write(uint8_t addr, uint8_t data)
{I2CStart();I2CSendByte(0xa0);I2CWaitAck();I2CSendByte(addr);I2CWaitAck();I2CSendByte(data);I2CWaitAck();I2CStop();HAL_Delay(20);}uint8_t eeprom_read(uint8_t addr)
{I2CStart();I2CSendByte(0xa0);I2CWaitAck();I2CSendByte(addr);I2CWaitAck();I2CStop();I2CStart();I2CSendByte(0xa1);I2CWaitAck();uint8_t data = I2CReceiveByte();I2CSendNotAck();I2CStop();return	data;
}

i2c_hal_h代码
主要就是添加两个文件

void eeprom_write(uint8_t addr, uint8_t data);
uint8_t eeprom_read(uint8_t addr);

main.c代码
在这里插入图片描述