【蓝桥杯嵌入式】第十三届省赛（第二场）

2024-04-17 15:28:10

目录

0 前言

1 展示

1.1 源码

1.2 演示视频

1.3 题目展示

2 CubeMX配置(第十三届省赛第二场真题)

2.1 设置下载线

2.2 HSE时钟设置

2.3 时钟树配置

2.4 生成代码设置

2.5 USART1

2.5.1 基本配置

2.5.2 NVIC

2.5.3 DMA 

2.6 TIM

2.6.1 TIM2

2.6.2 TIM4

2.6.3 TIM6

3 引脚配置

4 代码相关定义、声明

4.1 变量声明

4.2 函数声明

5 主要函数

5.1 LCD

5.2 KEY

5.3 EEPROM

5.4 LED

5.5 PWM

5.6 定时器回调函数

5.7 串口回调函数

 5.8 串口

5.9 上电初始化

6 测试

7 做题感受

菜狗上线~~~

0 前言

  • 开发板：CT117E-M4(STM32G431RBT6)
  • 软件环境：CubeMX + Keil5
  • 涉及题目：第十三届蓝桥杯嵌入式省赛第二场真题

1 展示

1.1 源码

Gitee链接：

1.2 演示视频

B站链接：

1.3 题目展示

2 CubeMX配置(第十三届省赛第二场真题)

2.1 设置下载线

2.2 HSE时钟设置

2.3 时钟树配置

晶振一定要改成24M，晶振一定要改成24M，晶振一定要改成24M，主频80M

2.4 生成代码设置

2.5 USART1

2.5.1 基本配置

题目要求串口1波特率9600

2.5.2 NVIC

串口一定要使能NVIC

2.5.3 DMA 

添加两个DMA即可

2.6 TIM

2.6.1 TIM2

TIM2用作PWM输出功能，通过引脚PA1输出

配置成2KHz的PWM

定时器2也要使能NVIC

2.6.2 TIM4

TIM4做基准定时器，10ms定时，专门用来按键扫描

预分频系数80-1

重装载值10000-1

定时器4也要使能NVIC

2.6.3 TIM6

定时器65用来实现倒计时5S，不开定时器6也可以用定时器4实现，这里我不想让倒计时和按键有联系，就多开了一个定时器，配置如下

定时器6也要使能NVIC

3 引脚配置

  • 配置8个LED         PD2  outpp    PC8~PC15   outpp
  • 配置4个按键         PA0、PB0、PB1、PB2    配置为上拉输入模式
  • 配置串口1            PA9  PA10
  • PWM                   PA1(TIM2-CH2)

4 代码相关定义、声明

4.1 变量声明

主要的变量定义如下所示，用了两个结构体，一个是写参数的，一个是写标志位的

/* 定义结构体 */
struct Param_TypeDef
{
	u32 LED_Tick; // LED定时 函数减速
	u32 LCD_Tick; // LCD定时 函数减速
	u32 RX_Tick;  // RX 定时 函数减速
	u32 PWM_Tick; // PWM定时 函数减速
	u32 EEP_Tick; // EEPROM 定时
	u8 LED_State; // LED状态变量

	u16 Set_PA1_Freq; //
	u8 Set_PA1_Duty;

	u8 Shop_Num_X; // 购买数量X
	u8 Shop_Num_Y; // 购买数量Y
	float Price_X; // 单价X
	float Price_Y; // 单价Y
	u8 REP_X;	   // 库存X
	u8 REP_Y;	   // 库存Y

	float All_Price; // 总价

	u8 last_rep_X; // 上次的X
	u8 last_rep_Y; // 上次的Y
	float Last_Price_X; // 单价X
	float Last_Price_Y; // 单价Y
};

struct Flag_TypeDef
{
	bool LCD_Dir;
	u8 LCD_View;		 // LCD界面
	u8 Current_Platform; // 当前平台
	bool Key4_Press;	 // KEY4按下
	bool led2_state;
};

extern struct Param_TypeDef param;
extern struct Flag_TypeDef flag;

/* 定义结构体 */

// 定义状态机状态
#define SHOP 0
#define PRICE 1
#define REP 2

4.2 函数声明

/* 函数声明 */
void LED_proc(void);
void LCD_Disp_proc(void);
void Key_proc_Loop(void);
void Power_Init(void); // 上电初始化
void RX_Proc(void); // 串口接收函数
void PWM_Set_Proc(void);
void EEPROM_Proc(void);

5 主要函数

5.1 LCD

LCD一共有三个界面，分别是购买界面、单价界面、库存界面，分别题目要求到的标题和内容~

这里的MYLCD_printf()函数是我自己封装的

// LCD显示
void LCD_Disp_proc(void)
{
	// 函数减速
	if (uwTick - param.LCD_Tick < 50)
		return;
	param.LCD_Tick = uwTick;

	// 执行任务
	if (flag.LCD_View == SHOP)
	{ // 购买界面
		MYLCD_printf(Line1, "        SHOP         ");
		MYLCD_printf(Line3, "     X:%2d           ", param.Shop_Num_X);
		MYLCD_printf(Line4, "     Y:%2d           ", param.Shop_Num_Y);
	}
	else if (flag.LCD_View == PRICE)
	{ // 单价界面
		MYLCD_printf(Line1, "        PRICE        ");
		MYLCD_printf(Line3, "     X:%.1f           ", param.Price_X);
		MYLCD_printf(Line4, "     Y:%.1f           ", param.Price_Y);
	}
	else if (flag.LCD_View == REP)
	{ // 库存界面
		MYLCD_printf(Line1, "        REP          ");
		MYLCD_printf(Line3, "     X:%2d           ", param.REP_X);
		MYLCD_printf(Line4, "     Y:%2d           ", param.REP_Y);
	}
}

正常的LCD显示语句，每次都要使用之前清零，再用sprint函数拼接字符串再调用LCD的显示函数，为了显示的更加简洁我用可变参数列表封装了这三行代码~代码如下

// // 使用之前先清除显示数组，再填写内容
// memset(LCD_Show_text, '\0', sizeof(LCD_Show_text));
// sprintf(LCD_Show_text, "    LED:OFF     ");
// LCD_DisplayStringLine(Line5, (uint8_t *)LCD_Show_text);
void MYLCD_printf(unsigned char linex, char *format, ...)
{
    char LCD_Show_text[30];

    memset(LCD_Show_text, '\0', sizeof(LCD_Show_text));

    va_list arg;                          // 定义可变参数列表数据类型的变量arg
    va_start(arg, format);                // 从format开始，接收参数列表到arg变量
    vsprintf(LCD_Show_text, format, arg); // 使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
    LCD_DisplayStringLine(linex, (uint8_t *)LCD_Show_text);
    va_end(arg); // 结束变量arg

    //	sprintf((char *)LCD_Show_text, str);
}

思路如下： 

  1. //先清除数组的内容
  2. // 定义可变参数列表数据类型的变量arg
  3. // 从format开始，接收参数列表到arg变量
  4. // 使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
  5. //LCD显示
  6. // 结束变量arg

5.2 KEY

按键处理函数，使用01Stdio的按键扫描函数，放在定时器4里10ms扫描一次

按键1是切换界面

按键2是购买数量，注意越界回滚

按键3是购买单价，注意越界回滚，这个但是是浮点数，这里就有说到了，浮点数的2.0f其实不准确，如果判断当前价格>2.0了就参数回滚，会出现1.9直接跳变到2.0，所以我们把比较的数值改成2.01f就完美解决了~~~

按键4 计算总计，串口上传数据，发送完成，单价清零

void Key_proc_Loop(void)
{
	if (bkey[1].short_flag == 1)
	{
		flag.LCD_View++;
		if (flag.LCD_View >= 3)
			flag.LCD_View = 0; // 三个界面
		bkey[1].short_flag = 0;
	}
	if (bkey[2].short_flag == 1)
	{
		if (flag.LCD_View == SHOP)
		{ // 购买界面
			param.Shop_Num_X++;
			if (param.Shop_Num_X > param.REP_X) // 超过库存，越界回滚成0
				param.Shop_Num_X = 0;
		}
		else if (flag.LCD_View == PRICE)
		{ // 单价界面
			param.Price_X += 0.1f;
			if (param.Price_X > 2.01f) // 注意浮点数
				param.Price_X = 1.0f;  // 越界回滚
		}
		else if (flag.LCD_View == REP)
		{ // 库存界面
			param.REP_X++;
		}
		bkey[2].short_flag = 0;
	}
	if (bkey[3].short_flag == 1) //
	{
		if (flag.LCD_View == SHOP)
		{ // 购买界面
			param.Shop_Num_Y++;
			if (param.Shop_Num_Y > param.REP_Y) // 超过库存，越界回滚成0
				param.Shop_Num_Y = 0;
		}
		else if (flag.LCD_View == PRICE)
		{ // 单价界面
			param.Price_Y += 0.1f;
			if (param.Price_Y > 2.01f) // 注意浮点数
				param.Price_Y = 1.0f;  // 越界回滚
		}
		else if (flag.LCD_View == REP)
		{ // 库存界面
			param.REP_Y++;
		}
		bkey[3].short_flag = 0;
	}
	if (bkey[4].short_flag == 1) //
	{
		if (flag.LCD_View == SHOP)
		{ // 购买界面
			flag.Key4_Press = 1;
			param.REP_X -= param.Shop_Num_X;
			param.REP_Y -= param.Shop_Num_Y;
			param.All_Price = param.Shop_Num_X * param.Price_X + param.Shop_Num_Y * param.Price_Y;

			memset(USART_tx_string, '\0', sizeof(USART_tx_string)); // 变量清零
			sprintf(USART_tx_string, "X:%d,Y:%d,Z:%.1f", param.Shop_Num_X, param.Shop_Num_Y, param.All_Price);
			HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)USART_tx_string, strlen(USART_tx_string));

			// 发送完成，单价清零
			param.Shop_Num_X = 0;
			param.Shop_Num_Y = 0;
		}
		bkey[4].short_flag = 0;
	}
}

5.3 EEPROM

这个函数100ms调用一次，在函数里判断当前值和100ms以前的值是否相等，如果不相等，就说明数据变化了，就需要存储到EEPROM中，存到对应的地址里

要存储的单价是一位浮点数，乘以10变成整数存进去，读取的时候不要忘记除以10即可

这里的逻辑是先判断，后赋值，如果先赋值后判断，永远检测不出来数据跳变，这里要细细品味一下，有之前写的按键扫描的味道~

void EEPROM_Proc(void)
{
	if (uwTick - param.EEP_Tick < 100)
		return;
	param.EEP_Tick = uwTick;

	if (param.last_rep_X != param.REP_X)
	{
		EEPROM_WriteByte(0, param.REP_X); // 剩余数量X
		HAL_Delay(10);
	}

	if (param.last_rep_Y != param.REP_Y)
	{
		EEPROM_WriteByte(1, param.REP_Y); // 剩余数量Y
		HAL_Delay(10);
	}

	if (param.Last_Price_X != param.Price_X)
	{
		EEPROM_WriteByte(2, (param.Price_X * 10)); // 单价X
		HAL_Delay(10);
	}

	if (param.Last_Price_Y != param.Price_Y)
	{
		EEPROM_WriteByte(3, (param.Price_Y * 10)); // 单价Y
		HAL_Delay(10);
	}
	param.last_rep_X = param.REP_X;
	param.last_rep_Y = param.REP_Y;
	param.Last_Price_X = param.Price_X;
	param.Last_Price_Y = param.Price_Y; // 延迟赋值
}

5.4 LED

LED显示函数，只需要写一次即可，我们只需要修改param.LED_State这个变量，就能达到控制哪一位LED亮灭的状态

LED显示多用位运算，非常巧妙~

//LED驱动函数
void LED_Disp(unsigned char state)
{
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, 0xFF00, GPIO_PIN_SET);		  // 先全部熄灭 1
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, state << 8, GPIO_PIN_RESET); // 点亮 0
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);	  // 锁存器置高，使能
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET); // 锁存器置低，失能
}
// LED处理函数
void LED_proc(void)
{
	static u8 led1, led2;
	// 函数减速
	if (uwTick - param.LED_Tick < 20)
		return;
	param.LED_Tick = uwTick;

	led1 = flag.Key4_Press << 0; // 5S内是1
	led2 = flag.led2_state << 1;

	param.LED_State = led1 | led2;
	LED_Disp(param.LED_State);
}

5.5 PWM

  • 设置频率，设置占空比，只修改变量即可
  • __HAL_TIM_SetAutoreload设置重装载值，80分频之后是1MHz = 1e6，用1e6/要设置的频率就是重装载值
  • __HAL_TIM_SetCompare设置比较值，设置高电平时间，即设置占空比，比较值=重装载值*占空比 
void PWM_Set_Proc(void)
{
	if (uwTick - param.PWM_Tick < 100)
		return;
	param.PWM_Tick = uwTick;

	// 设置频率
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2);
	param.Set_PA1_Freq = 2000;    //2000Hz
	__HAL_TIM_SetAutoreload(&htim2, 1e6 / param.Set_PA1_Freq - 1);

	// 设置占空比
	if (flag.Key4_Press == 1) // 5S内
		param.Set_PA1_Duty = 30;    //30%占空比
	else
		param.Set_PA1_Duty = 5;    //5%占空比
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim2, TIM_CHANNEL_2, (1e6 / param.Set_PA1_Freq - 1) * param.Set_PA1_Duty / 100 + 1);    //设置占空比函数
}

5.6 定时器回调函数

定时器4专门用来10ms扫描一次按键

定时器6用来处理LED的5S点亮，和0.1S闪烁，使用标志位判断即可，这些都是常规操作~

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	static uint16_t LED_cnt, LED_cnt2;

	if (htim->Instance == TIM4)
	{
		key_serv_double(); // 10ms按键处理
	}

	if (htim->Instance == TIM6) // 10ms进入一次 处理倒计时
	{
		if (flag.Key4_Press == 1)
		{
			if (++LED_cnt >= 500)
			{
				LED_cnt = 0;
				flag.Key4_Press = 0;
			}
		}
		if ((param.REP_X == 0) && (param.REP_Y == 0)) // 如果XY的库存都等于0
		{
			if (++LED_cnt2 >= 10)
			{
				LED_cnt2 = 0; // 100ms
				flag.led2_state = !flag.led2_state;
			}
		}
		else
			flag.led2_state = 0;
	}
}

5.7 串口回调函数

// 串口的接收 回调函数
char USART_tx_string[50];
char rxdata[100];
uint8_t RX_Str_Data;
unsigned char rx_pointer; // 自己定义的指针，判断接收到哪了

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	if (huart->Instance == USART1) // 如果是USART1
	{
		param.RX_Tick = uwTick;

		rxdata[rx_pointer++] = RX_Str_Data;				// 接收到的字符串存放在这里
		HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, &RX_Str_Data, 1); // 最后这个参数只能写1
	}
}

 5.8 串口

void RX_Proc(void)
{
	if (uwTick - param.RX_Tick < 50)
		return;
	param.RX_Tick = uwTick;

	// 执行任务

	if (rx_pointer == 1 && rxdata[0] == '?') // 如果收到一个数据，并且是#
	{
		memset(USART_tx_string, '\0', sizeof(USART_tx_string)); // 变量清零
		sprintf(USART_tx_string, "X:%.1f,Y:%.1f", param.Price_X, param.Price_Y);
		HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)USART_tx_string, strlen(USART_tx_string));
	}
	else if (rx_pointer > 0)
    {
	}

	rx_pointer = 0;						  // 指针归位
	memset(rxdata, '\0', sizeof(rxdata)); // 变量清零
}

5.9 上电初始化

  1. LCD初始化
  2. 按键初始化
  3. 定时器初始化
  4. PWM初始化
  5. 串口DMA发送初始化
  6. 串口DMA接收初始化
  7. 检测是否第一次上电，如果是第一次上电，就初始化库存和单价
// 上电初始化
void Power_Init(void)
{
	LED_Disp(0x00); // 关掉所有LED

	LCD_Init(); // LCD初始化
	LCD_Clear(Black);
	LCD_SetBackColor(Black);
	LCD_SetTextColor(White);
	LCD_DrawLine(120, 0, 320, Horizontal);
	LCD_DrawLine(0, 160, 240, Vertical);
	HAL_Delay(150);
	LCD_Clear(Blue);
	LCD_DrawRect(70, 210, 100, 100);
	HAL_Delay(150);
	LCD_Clear(Blue);
	LCD_DrawCircle(120, 160, 50);
	HAL_Delay(150);

	LCD_Clear(Black);
	LCD_SetBackColor(Black);
	LCD_SetTextColor(White);

	KEY_GPIO_Init(); // 手动初始化，防止忘记配置CubeMX
	// 定时器初始化
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4);
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6); // 用于倒计时

	//	// PWM初始化
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2); // 打开定时器2 通道2

	HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)USART_tx_string, strlen(USART_tx_string));
	HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, &RX_Str_Data, 1); // IT改为DMA
	// 参数初始化
	if (EEPROM_ReadByte(111) != 11) // 第一次进入是不等于的
	{
		// 先执行这里的代码
		// 第一次就先初始化
		param.REP_X = 10; // 库存默认10
		param.REP_Y = 10; // 库存默认10
		param.Price_X = 1.0;
		param.Price_Y = 1.0f;

		EEPROM_WriteByte(111, 11); // 在111写111
	}
	else // 不是第一次上电
	{
		// 上电先读取EEPROM
		param.REP_X = EEPROM_ReadByte(0);
		HAL_Delay(1);
		param.REP_Y = EEPROM_ReadByte(1);
		HAL_Delay(1);
		param.Price_X = EEPROM_ReadByte(2) / 10.0;
		HAL_Delay(1);
		param.Price_Y = EEPROM_ReadByte(3) / 10.0;
		HAL_Delay(1);
	}
}

6 测试

按键可以自行测试，这里我只展示串口部分的效果

7 做题感受

  • 注意浮点数的比较 2.0f与2.01f的区别，看上面5.2 KEY 按键3的解释
  • 串口收发不到数据，没使用rx_proc函数，然后重新配置了一下TX和RX的DMA就可以使用了
  • PWM没有输出，使用定时器2通道2，我写成了通道1，所以没有输出...
  • EEPROM存储的数据不能是小数；
  • 试题中比较难的部分是如何判定设备是否是第一次启动以及EEPROM连续读取需要一定的时间间隔，
  • 总的来说，该试题还是比较简单的，就剩一些常见的解题模式框架，????????????！！！

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