STM32G431-基于HAL库(第十四届蓝桥杯嵌入式模拟题2)

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前言

相关说明：

开发板：CT117E-M4(STM32G431RB 蓝桥杯嵌入式比赛板)
开发环境： CubeMX+Keil5
涉及题目：第十四届蓝桥杯嵌入式模拟题2
题目难点：难度相对较低
题目来源：4T

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CubeMX配置、主要函数代码及说明：

一、CubeMX配置(第十四届模拟题2完整版)

1.使能外部高速时钟：

2.配置时钟树：

3.GPIO：

4.TIM2(PA1输出)：
5.TIM3(同上,PA7输出)：

6.TIM6(控制LED闪烁)：

7.TIM7(判断串口接收，同上，5ms中断)：

8.NVIC(输入捕获中断配置)：

二、代码相关定义、声明

1.函数声明

main.c
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);//输入捕获中断函数 计算输入信号频率
void LCD_Init_Show(void);	//LCD初始化显示
void LCD_Refresh(void);		//LCD更新显示 

gpio.h
void KEY_Scan(void);//按键扫描
void LED_AllClose(uint8_t *LED_Close);//LED更新显示
void LED_Change(void);//LED状态改变

adc.h
double ADC_GetValue(void);//获取R37电压值

time.h
void PWM_Out(double R37_V,uint32_t FRQ,uint8_t	R);//PWM输出

2.宏定义

在CubeMX中可以配置User Label选项即可生成对应宏定义
生成宏定义：

main.h
#define LED6_Pin GPIO_PIN_13
#define LED6_GPIO_Port GPIOC
#define LED7_Pin GPIO_PIN_14
#define LED7_GPIO_Port GPIOC
#define LED8_Pin GPIO_PIN_15
#define LED8_GPIO_Port GPIOC
#define KEY4_Pin GPIO_PIN_0
#define KEY4_GPIO_Port GPIOA
#define KEY1_Pin GPIO_PIN_0
#define KEY1_GPIO_Port GPIOB
......此处省略

自定义宏定义（灯的控制，PD2引脚控制）：

main.h
#define OFF GPIO_PIN_SET
#define ON  GPIO_PIN_RESET

#define LED1(a) HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin,a)
#define LED2(a) HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin,a)
#define LED3(a) HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port,LED3_Pin,a)
#define LED4(a) HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port,LED4_Pin,a)
#define LED5(a) HAL_GPIO_WritePin(LED5_GPIO_Port,LED5_Pin,a)
#define LED6(a) HAL_GPIO_WritePin(LED6_GPIO_Port,LED6_Pin,a)
#define LED7(a) HAL_GPIO_WritePin(LED7_GPIO_Port,LED7_Pin,a)
#define LED8(a) HAL_GPIO_WritePin(LED8_GPIO_Port,LED8_Pin,a)

#define LED_All(a) HAL_GPIO_WritePin(LED8_GPIO_Port,GPIO_PIN_All,a) 

#define LOCK_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(LOCK_GPIO_Port,LOCK_Pin,GPIO_PIN_SET) 
#define LOCK_LOW()  HAL_GPIO_WritePin(LOCK_GPIO_Port,LOCK_Pin,GPIO_PIN_RESET) 

3.变量定义

char buf[20];				//字符串拼接数组
uint8_t LED[4] = {1,0,1,0}; //LED状态数组

uint16_t PA7_HZ = 1000;		//PA7输出信号频率
uint8_t PA7_D = 10;			//PA7输出信号占空比
uint16_t PA1_HZ = 1000;		//PA1输出信号频率
uint8_t PA1_D = 10;			//PA1输出信号占空比
uint8_t page = 1;			//page1:PA1数据页 page2:PA7数据页
uint8_t rec_byte;			//串口数据存储
uint8_t mode = 1;			//当前模式 1:按键控制 0:串口控制
uint8_t rec_flag = 0;		//串口接收标志位
uint16_t rec_num = 0;		//串口一次接收字节数

三、主要函数

1.按键扫描

此处将按键按下后的操作都封装成独立的函数调用：
KEY1 – 改变频率
KEY2 – 改变占空比
KEY3 – 数据页改变
KEY4 – 操作模式改变

void KEY_Process()
{
	if((HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET))
	{
		HAL_Delay(10);
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			HZ_Change();//频率改变
			while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET);
		}
	}
	
	else if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
	{
		HAL_Delay(10);
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			D_Change();//占空比改变
			while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin) == GPIO_PIN_RESET);
		}
	}
	
	else if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY3_GPIO_Port,KEY3_Pin) == GPIO_PIN_RESET && (mode == 1))
	{
		HAL_Delay(10);
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY3_GPIO_Port,KEY3_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			Page_Change();//数据页改变
			while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY3_GPIO_Port,KEY3_Pin) == GPIO_PIN_RESET);
		}
	}
	
	else if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY4_GPIO_Port,KEY4_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
	{
		HAL_Delay(10);
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY4_GPIO_Port,KEY4_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			Mode_Change();//模式改变
			while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY4_GPIO_Port,KEY4_Pin) == GPIO_PIN_RESET);
		}
	}
}

2.各参数控制

输出信号频率、占空比、数据页以及操作模式改变

/*相关变量*/
uint16_t PA7_HZ = 1000;			//PA7输出信号频率
uint8_t PA7_D = 10;				//PA7输出信号占空比
uint16_t PA1_HZ = 1000;			//PA1输出信号频率
uint8_t PA1_D = 10;				//PA1输出信号占空比
uint8_t page = 1;				//page1:PA1数据页 page2:PA7数据页
uint8_t mode = 1;				//当前模式 1:按键控制 0:串口控制

const uint16_t HZ_pace = 1000;
const uint16_t HZ_max = 10000;
const uint16_t HZ_min = 1000;
const uint8_t D_pace = 10;
const uint8_t D_max = 90;
const uint8_t D_min = 10;

/*频率改变*/
void HZ_Change()
{
	if(page == 1)//PA1
	{
		PA1_HZ+=HZ_pace;
		if(PA1_HZ > HZ_max)
		{
			PA1_HZ = HZ_min;
		}
	}
	else if(page == 2)//PA7
	{
		PA7_HZ+=HZ_pace;
		if(PA7_HZ > HZ_max)
		{
			PA7_HZ = HZ_min;
		}
	}
	
	PWM_change();//频率、占空比改变
	HAL_TIM_Base_Start(&htim6);//开启定时器
}

/*占空比改变*/
void D_Change()
{
	if(page == 1)//PA1
	{
		PA1_D+=D_pace;
		if(PA1_D > D_max)
		{
			PA1_D = D_min;
		}
	}
	else if(page == 2)//PA7
	{
		PA7_D+=D_pace;
		if(PA7_D > D_max)
		{
			PA7_D = D_min;
		}
	}
	
	PWM_change();
}

/*模式改变*/
void Mode_Change()
{
	mode = !mode;//模式改变
	
	if(mode == 1)//按键模式
	{
		LED[3] = 0;
	}
	else//串口模式
	{
		LED[3] = 1;
	}
	
	LED_Control(LED);//LED更新
}

/*数据页改变*/
void Page_Change()
{
	if(page == 1)//PA1数据页->PA7数据页
	{
		page = 2;
		sprintf(buf,"    PA7    "); 
		LED[1] = 1;
		LED[2] = 0;
	}
	else if(page == 2)//PA7数据页->PA1数据页
	{
		page = 1;
		sprintf(buf,"    PA1    "); 
		LED[1] = 0;
		LED[2] = 1;
	}
	
	LED_Control(LED);//LED更新
	LCD_DisplayStringLine(Line2,(u8*)buf);//JLCD更新
}

3.LCD显示

共有两个函数：
1.LCD_InitShow()，在上电启动后对LCD进行初始化显示操作。
2.LCD_Refresh()，LCD更新显示，数据更新后需要实时进行更新显示。

/*LCD初始化显示函数*/
void LCD_InitShow()
{
	LCD_Clear(Black);
	LCD_SetBackColor(Black);
	LCD_SetTextColor(White);
	
	LCD_DisplayStringLine(Line0,(u8*)"                    ");
	LCD_DisplayStringLine(Line1,(u8*)"                    ");
	LCD_DisplayStringLine(Line2,(u8*)"    PA1             ");
	LCD_DisplayStringLine(Line3,(u8*)"                    ");
	
	sprintf(buf,"    F:%d    ",PA1_HZ);
	LCD_DisplayStringLine(Line4,(u8*)buf);
	
	LCD_DisplayStringLine(Line5,(u8*)"                    ");
	
	sprintf(buf,"    D:%d    ",PA1_D);
	LCD_DisplayStringLine(Line6,(u8*)buf);
	LCD_DisplayStringLine(Line7,(u8*)"                    ");
	LCD_DisplayStringLine(Line8,(u8*)"                    ");
	LCD_DisplayStringLine(Line9,(u8*)"                    ");
}

/*LCD更新函数 page1:PA1 page2:PA7*/
void LCD_Refresh()
{
	if(page == 1)
	{
		sprintf(buf,"    F:%d    ",PA1_HZ);
		LCD_DisplayStringLine(Line4,(u8*)buf);
		sprintf(buf,"    D:%d    ",PA1_D);
		LCD_DisplayStringLine(Line6,(u8*)buf);
	}
	else if(page == 2)
	{
		sprintf(buf,"    F:%d    ",PA7_HZ);
		LCD_DisplayStringLine(Line4,(u8*)buf);
		sprintf(buf,"    D:%d    ",PA7_D);
		LCD_DisplayStringLine(Line6,(u8*)buf);
	}
}

4.输出信号改变

直接对TIM2和TIM3的寄存器操作即可
ARR – 寄存器存储的是重装载值
CCRx – 定时器x通道的比较值
要使定时器输出对应频率的信号，重装载值=定时器工作频率/目标频率。
控制该信号的占空比，比较值=重装载值*占空比。

void PWM_change()
{
	if(page == 1)//PA1
	{
		TIM2->ARR = 1000000/PA1_HZ;//改变频率
		TIM2->CCR2 = TIM2->ARR*PA1_D/100;//改变占空比
		TIM2->CNT = 0;//清空计数值
	}
	else if(page == 2)
	{
		TIM3->ARR = 1000000/PA7_HZ;//改变频率
		TIM3->CCR2 = TIM3->ARR*PA7_D/100;//改变占空比
		TIM3->CNT = 0;//清空计数值
	}
}

5.串口接收

每次串口接收到数据都重新开启定时器，这样能使最后一字节数据接收完5ms后才开始对接收数据进行处理，而不是每接收一个字节数据都去处理一次

/*相关变量*/
uint8_t rec_flag = 0;				//串口接收标志位
uint16_t rec_num = 0;				//串口一次接收字节数

/*定时器回调函数*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) 
{
	...
	if(htim == &htim7)
	{
		HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim7);//关闭定时器7
		rec_flag = 1;//接收检测标志位置1
	}
	...
}

/*串口接收回调函数*/
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) 
{
	rec_num++;//接收字节数增加
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&rec_byte,1);//再次打开串口接收中断
	TIM7->CNT = 0;//定时器7计数值清零 重新计时
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7);//开始计时
}

6.Main函数

注意调用PWM的start函数打开PWM、以中断方式打开定时器以及打开串口接收中断等

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM6_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_TIM7_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	LCD_Init();//LCD初始化
	LCD_InitShow();//LCD初始化显示
	LED_Control(LED);//LED初始化
	
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&rec_byte,1);//打开串口接收中断
	
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);//开启定时器6
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_2);//PWM启动
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);//PWM启动
	
	printf("uart test...\n");
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		KEY_Process();//按键处理
		LCD_Refresh();//LCD更新
		
		if(rec_flag == 1)//串口数据接收标志位
		{
			rec_flag = 0;//标志位清零
			Check_UartRec();//串口数据处理
		}
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

四、实验结果

1.数据页1

上电默认值F为1000 D为10

2.数据页2

上电默认值F为1000 D为10

3.输出频率

默认D值为10，占空比为10%，F为1000，输出频率为1KHz

4.串口数据

1.按键控制模式：
2.串口控制模式，数据长度不符：
3.切换到PA7数据页，操作成功：

五、查漏补缺！

1.蓝桥杯嵌入式赛前梳理
2.一文看懂如何使用RTC秒中断
3.一文看懂如何解决LED与LCD冲突
4.一文看懂如何玩转显示高亮

六、源码(转载请注明出处)

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总结

以上就是全部内容，如有错误请批评指正。