本试题目的是制作一个商品管理系统,其主要功能为:购买商品、增加商品储量、调节商品价格、查询商品价格,并且能够保存改变后的商品数量与商品价格,总体上看跟第一场的试题差不多,下面就让我们一起去看看题目吧!
通过阅读上述原题,我们可以知道本试题涉及到的模块有串口、LCD、按键、LED、EEPROM、PWM六大部分,其中串口、按键、LCD、LED、PWM五个部分都是试题的常客,而EEPROM相比出场率就非常惨淡了,因此,本次题解需要关注的就是:如何完成EEPROM连续读取。
在正式题解前,大家需要注意以下几点:
- 由于LCD与LED有部分引脚是共用的,因此初始化完成LCD后最好手动关闭LED;
- 使用CubeMX配置完成串口USART1后需要更改默认引脚为PA9、PA10;
- EEPROM不能够连续读取,两次相邻的读取一定要有时间间隔;
- EEPROM存储的数据不能是小数;
通过查询产品手册知,LED的引脚为PC8~PC15,外加锁存器74HC573需要用到的引脚PD2。(由于题目要求除LED1、LED2外的其他LED都处于熄灭状态,此处特意将所有的LED都初始化)
CubeMX配置:
代码样例
由于G431的所有LED都跟锁存器74HC573连接,因此每次更改LED状态时都需要先打开锁存器,写入数据后再关闭锁存器。
/*****************************************************
* 函数功能:改变所有LED的状态
* 函数参数:
* char LEDSTATE: 0-表示关闭 1-表示打开
* 函数返回值:无
******************************************************/
void changeAllLedByStateNumber(char LEDSTATE)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15|GPIO_PIN_8
|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12,(LEDSTATE==1?GPIO_PIN_RESET:GPIO_PIN_SET));
//打开锁存器 准备写入数据
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
//关闭锁存器 锁存器的作用为 使得锁存器输出端的电平一直维持在一个固定的状态
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
}
/*****************************************************
* 函数功能:根据LED的位置打开或者是关闭LED
* 函数参数:
* uint16_t LEDLOCATION:需要操作LED的位置
* char LEDSTATE: 0-表示关闭 1-表示打开
* 函数返回值:无
******************************************************/
void changeLedStateByLocation(uint16_t LEDLOCATION,char LEDSTATE)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,LEDLOCATION,(LEDSTATE==1?GPIO_PIN_RESET:GPIO_PIN_SET));
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
}
为了提高系统的实时性并且完成试题要求的LED1亮5秒及LED2以0.1s时间闪烁的要求,此处的LED工作计算时间特意借助了定时器7来完成(定时器7每中断一次代表时间0.1s):
/*************************************
* 函数功能:按键工作函数
* 函数参数:无
* 函数返回值:无
*************************************/
void LedDisplay(void)
{
//关闭所有LED
changeAllLedByStateNumber(0);
//确认购买商品
if(checkFlag)
{
uiTime7CountFlag[0] = 1;
}
//判断LED时长是否符合条件
if(uiTime7CountFlag[0] && uiTime7Count[0]%50<50)
changeLedStateByLocation(LED1,1);
if(uiTime7Count[0]%55>51)
{
changeLedStateByLocation(LED1,0);
uiTime7CountFlag[0] = 0;
uiTime7Count[0] = 0;
}
//商品数量都为0
if(!goods[0]->iGoodsCount && !goods[1]->iGoodsCount)
uiTime7CountFlag[1] = 1;
else
{
uiTime7CountFlag[1] = 0;
uiTime7Count[1] = 0;
}
//判断时间是否间隔0.1秒
if(uiTime7Count[1]%2 == 1)
rollbackLedByLocation(LED2);
}
LCD模块官方会提供源码,内含初始化,大家会用即可。如下面是一段将LCD初始化成——文字颜色为白色、背景为蓝色的LCD屏:
/******************************************************************************
* 函数功能:LCD初始化
* 函数参数:无
* 函数返回值:无
*******************************************************************************/
void lcdInit(void)
{
//HAL库的初始化
LCD_Init();
//设置LCD的背景色
LCD_Clear(Blue);
//设置LCD字体颜色
LCD_SetTextColor(White);
//设置LCD字体的背景色
LCD_SetBackColor(Blue);
}
系统的LCD显示界面的设计函数,displayMode为全局变量,每次按下B1其值都会加1:
/*************************************
* 函数功能:界面显示
* 函数参数:无
* 函数返回值:无
*************************************/
void display(void)
{
char temp[20] = {0};
//购买界面显示
if(displayMode == 0)
{
LCD_DisplayStringLine(Line1,(uint8_t*)" SHOP ");
sprintf(temp," X:%d ",goods[0]->iGoodsBuyCount);
LCD_DisplayStringLine(Line3,(uint8_t*)temp);
sprintf(temp," Y:%d ",goods[1]->iGoodsBuyCount);
LCD_DisplayStringLine(Line4,(uint8_t*)temp);
}
//商品价格界面显示
else if(displayMode == 1)
{
LCD_DisplayStringLine(Line1,(uint8_t*)" PRICE ");
sprintf(temp," X:%.1f ",goods[0]->dGoodsPrice);
LCD_DisplayStringLine(Line3,(uint8_t*)temp);
sprintf(temp," Y:%.1f ",goods[1]->dGoodsPrice);
LCD_DisplayStringLine(Line4,(uint8_t*)temp);
}
//库存信息界面显示
else if(displayMode == 2)
{
LCD_DisplayStringLine(Line1,(uint8_t*)" REP ");
sprintf(temp," X:%d ",goods[0]->iGoodsCount);
LCD_DisplayStringLine(Line3,(uint8_t*)temp);
sprintf(temp," Y:%d ",goods[1]->iGoodsCount);
LCD_DisplayStringLine(Line4,(uint8_t*)temp);
}
}
通过查询产品手册知,开发板上的四个按键引脚为PB0~PB2、PA0。
CubeMX配置
代码样例
由于G431开发板上按键数量较少以及本次按键不涉及长短按、单击双击等复杂按键的设计,因此,我们直接使用含锁机制的if判断即可。
- 第一步,判断按键是否按键以及锁是否处于打开状态,如果两者有一个不满足函数直接返回;否则,进入下一步;
- 第二步,上锁,延时消抖;
- 第三步,再次读取各个按键,判断具体是哪个按键按下;
- 第四步,判断按键是否松开,如果松开,则开锁;否则函数直接返回。
/*********************************************
* 函数功能:按键扫描 含按键消抖 无长按短按设计
* 函数参数:无
* 函数返回值:按键的位置
* 返回值说明:B1-1 B2-2 B3-3 B4-4
*********************************************/
unsigned char scanKey(void)
{
//按键锁
static unsigned char keyLock = 1;
//记录按键消抖时间
// static uint16_t keyCount = 0;
//按键按下
if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0) == RESET || HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) == RESET
|| HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_2) == RESET || HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == RESET)
&& keyLock == 1){
//给按键上锁 避免多次触发按键
keyLock = 0;
//按键消抖 这里最好不要使用延时函数进行消抖 会影响系统的实时性
// if(++keyCount % 10 < 5) return 0;
// if(HAL_GetTick()%15 < 10) return 0;
HAL_Delay(10);
//按键B1
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0) == RESET){
return 1;
}
//按键B2
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) == RESET){
return 2;
}
//按键B3
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_2) == RESET){
return 3;
}
//按键B4
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == RESET){
return 4;
}
}
//按键松开
if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0) == SET && HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) == SET
&& HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_2) == SET && HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == SET)
&& keyLock == 0){
//开锁
keyLock = 1;
}
return 0;
}
按键按下后的题目要求的逻辑函数:
/*************************************
* 函数功能:按键工作函数
* 函数参数:无
* 函数返回值:无
*************************************/
void keyPro(void)
{
//按键扫描
keyValue = scanKey();
switch(keyValue)
{
//按键B1
case 1:
//切换LCD显示界面
if(++displayMode == 3) displayMode = 0;
break;
//按键B2
case 2:
//购买界面 购买数量加1
if(displayMode == 0)
if(++goods[0]->iGoodsBuyCount == goods[0]->iGoodsCount+1)
goods[0]->iGoodsBuyCount = 0;
//商品价格界面 单价加0.1
if(displayMode == 1)
goods[0]->dGoodsPrice += 0.1;
//库存界面 库存加1
if(displayMode == 2)
goods[0]->iGoodsCount++;
break;
//按键B3
case 3:
//购买界面 购买数量加1
if(displayMode == 0)
if(++goods[1]->iGoodsBuyCount == goods[1]->iGoodsCount+1)
goods[1]->iGoodsBuyCount = 0;
//商品价格界面 单价加0.1
if(displayMode == 1)
goods[1]->dGoodsPrice += 0.1;
//库存界面 库存加1
if(displayMode == 2)
goods[1]->iGoodsCount++;
break;
//按键B4
case 4:
if(displayMode == 0)
checkFlag = 1;
break;
//其他
default : break;
}
keyValue = 0;
}
试题中要求串口具备接收与发送两个功能,接收采用中断接收的方式,发送则需要发送时直接发送。
CubeMX配置
配置时一定一定记得改引脚!!!
代码样例
HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)函数解析:
- UART_HandleTypeDef *huart:串口通道;
- uint8_t *pData:存放数据的buff;
- uint16_t Size:一次接收数据的长度
不过使用时还需要初始化,否则不能够进入中断接收数据;
/***使用HAL_UART_Receive_IT中断接收数据 每次接收完成数据后就会执行该函数***/
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
if(huart->Instance == USART1){
// 重新使能中断
HAL_UART_Receive_IT(huart,(uint8_t *)&cRxBuff,sizeof(cRxBuff));
}
}
串口工作处理函数,这里主要包含串口数据接受收的处理以及串口数据发送的条件:
/*************************************
* 函数功能:串口数据处理函数
* 函数参数:无
* 函数返回值:无
*************************************/
void usartProcess(void)
{
char temp[20] = {0};
//确认购买后发送商品信息
if(checkFlag)
{
sprintf(temp,"X:%d,Y:%d,Z:%.1f\r\n",goods[0]->iGoodsBuyCount,goods[1]->iGoodsBuyCount,
(goods[0]->dGoodsPrice*goods[0]->iGoodsBuyCount+goods[1]->dGoodsPrice*goods[1]->iGoodsBuyCount));
HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)temp,sizeof(temp),50);
}
//查询商品 发送目前的商品信息
if(iRxFlag==1 && strcmp((char*)cRxBuff,(char*)"?") == 0)
{
sprintf(temp,"X:%.1f,Y:%.1f\r\n",goods[0]->dGoodsPrice,goods[1]->dGoodsPrice);
HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)temp,sizeof(temp),50);
}
//清空串口接收到的数据以及打开串口锁
memset(cRxBuff,'\0',sizeof(cRxBuff));
iRxFlag = 0;
}
CubeMX配置
修改PWM的占空比样例代码(可直接调用)
/*************************************
* 函数功能:PWM输出切换函数
* 函数参数:无
* 函数返回值:无
*************************************/
void pwmWorkState(void)
{
//输出占空比为30% 这里的判断条件是借用LED1的判断条件 因为他们的时长需求是一样的
if(uiTime7CountFlag[0] && uiTime7Count[0]%50<50)
__HAL_TIM_SetCompare(&htim2,TIM_CHANNEL_2,150);
//输出占空比为5%
if(uiTime7Count[0]%55>51)
__HAL_TIM_SetCompare(&htim2,TIM_CHANNEL_2,25);
}
EEPROM初始化
有两种方法,一种是使用CubeMx配置引脚,另一种是使用官方给的可直接使用的IIC初始化代码。
方法一:CubeMx配置
使用CubeMx配置后,就可直接使用EEPROM的读取函数,不用在执行其他操作。
方法一:官方提供代码初始化
官方提供的代码中含有基于HAL库写的IIC初始化函数,即EEPROM的初始化函数,直接使用其初始化就可,其函数名称为I2CInit()。
EEPROM操作的时序
由于官方提供的库函数是基于软件实现的,在不使用硬件llC外设的微处理器中,需要根据总线时序设计lIC接口的驱动程序,其包括:起始信号、停止信号、产生应答、等待应答、发送数据和接收数据6个函数。
EEPROM读取函数
/***************************************
* 函数功能:读取eeprom相应位置的值
* 函数参数:
* unsigned char ucAddr:读取的地址
* 函数返回值:
* ucRes:读取到的值
***************************************/
unsigned char readEepromByBit(unsigned char ucAddr)
{
unsigned char ucRes = 0;
//发送起始信号
I2CStart();
//发送设备地址
I2CSendByte(0xa0);
//等待应答
I2CWaitAck();
//发送读取地址
I2CSendByte(ucAddr);
//等待应答
I2CWaitAck();
//发送停止信号
I2CStop();
//发送起始信号
I2CStart();
//发送读取数据命令
I2CSendByte(0xa1);
//等待应答
I2CWaitAck();
//接收数据
ucRes = I2CReceiveByte();
//发送应答
I2CSendNotAck();
//发送停止信号
I2CStop();
return ucRes;
}
EEPROM写入函数
/***************************************
* 函数功能:向eeprom对应地址写入数据
* 函数参数:
* unsigned char ucAddr:写入的地址
* unsigned char ucData:写入的数据
* 函数返回值:无
***************************************/
void writeEepromByBit(unsigned char ucAddr,unsigned char ucData)
{
//发送起始信号
I2CStart();
//发送设备地址
I2CSendByte(0xa0);
//等待应答
I2CWaitAck();
//发送写入地址
I2CSendByte(ucAddr);
//发送应答
I2CSendAck();
//发送写入数据
I2CSendByte(ucData);
//等待应答
I2CWaitAck();
//发送停止信号
I2CStop();
}
由于题中要求E2PROM内部地址0-3要存储两个商品的数量及价格信息,这就标志着该试题题解一定存在连续存取。
试题中还要求在设备第一次读取时使用代码中的初始化,后续启动使用EEPROM中存储值作为商品信息的初值,那么如何判断设备是否第一次启动就成了商品信息初始化的关键点。这里采用的方法是:使用EEPROM中的两个地址存储特定的值,每次启动时都读取这两个地址,一旦读取出的数值不是设定的特定值就判断是第一次启动设备,再将特定值写入;否则,就不是第一次启动,那么就使用EEPROM中的值作为初值。
//软件初始化商品信息以及EEPROM的值
for(i=0;i<2;i++)
{
//初始化商品信息
goods[i] = goodsInit(10,1.0,0);
//EEPROM结构体初始化
eepromMsg[i] = eepromInit(0,0);
}
//读取EEPROM特定位置查看该设备是否启动过
ucEdata[0] = readEepromByBit(0xa4);
HAL_Delay(10);
ucEdata[1] = readEepromByBit(0xa5);
//判断固定位置是否存储过信息 其表示的是该设备是否第一次烧入代码
if(ucEdata[0]==55 && ucEdata[1]==66)
{
//加载EEPROM中商品的数量、价格信息
for(i=0;i<2;i++)
{
eepromMsg[i]->count = readEepromByBit(0xa0+ucEepromLocation[i]);
goods[i]->iGoodsCount = eepromMsg[i]->count;
HAL_Delay(10);//由于此处是初始化,使用HAL库提供的延时函数效果最佳,且不会影响系统的任何工作
eepromMsg[i]->price = readEepromByBit(0xa1+ucEepromLocation[i])*1.0/10;
goods[i]->dGoodsPrice = eepromMsg[i]->price;
HAL_Delay(10);
}
}
else
{
//向EEPROM写入数据表明该设备已经启动过
for(i=0;i<2;i++)
{
writeEepromByBit(0xa4+i,55+11*i);
HAL_Delay(10);
}
}
由于EEPROM连续存取需要一定的时间间隔,那么意味着必须得使用延时/计时函数。HAL库提供了延时函数HAL_Delay(),但是我们一旦使用它,LED跟EEPROM写入条件同时满足时,就会在EEPROM写入后产生阻塞,就会导致LED工作时间不准确,因此,最好使用定时器来完成计时功能。
数组中uiTime7Count[2]的值记录定时器7中断次数,定时器7中断一次就意味着经过了0.1s时间。将uiTime7Count[2]的计数值分成5部分,前面0-3表示可以写入,第4部分时EEPROM就休息,这样可以避免第0、3部分时间都写入导致产生错误数据。
//判断库存数量是否跟EEPROM存储是否相同 不同就写入
for(i=0;i<2;i++)
{
//判断数值是否相同并且时间间隔是否合理
if(goods[i]->iGoodsCount!=eepromMsg[i]->count && uiTime7Count[2]%5==(0+ucEepromLocation[i]))
{
writeEepromByBit(0xa0+ucEepromLocation[i],(unsigned char)goods[i]->iGoodsCount);
eepromMsg[i]->count = goods[i]->iGoodsCount;
}
if(goods[i]->dGoodsPrice!=eepromMsg[i]->price && uiTime7Count[2]%5==(1+ucEepromLocation[i]))
{
writeEepromByBit(0xa1+ucEepromLocation[i],(unsigned char)(goods[i]->dGoodsPrice*10));
eepromMsg[i]->price = goods[i]->dGoodsPrice;
}
}
试题中比较难受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,再解决完这些问题,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,直接!!!