嵌入式计算机系统设计第二次实验报告

实验题目：STC-BSP 余下API函数及综合运用

实验时间：2022.3.7（第3周周一）～2022.3.20（第4周周日）

实验地点：在规定时间中自主寻找合适实验地点并在规定时间内完成

实验条件：

1.STC-B学习板（2021暑假小学期每个学生自己做的）
2.个人电脑：自备
3.Keil、ISP、CH340驱动软件：自备
4.STC-BSP及Demo 程序：教师提供
5.“STC_B学习板”软件支持包使用说明：教师提供
6.C51语言语法：课程提供参考电子书籍，或自找自学
7.Demo1～Demo5源程序：教师提供（Demo3源程序在实验结束后提供）
8.Demo4需要的直流电机模块：工程中心C栋215助教处临时借用
9.Demo5需要的485通信连线：工程中心C栋215助教处临时借用

实验目的：

1.学习和熟悉STC-BSP（“STC-B学习板”板级软件开发支撑包）余下（实验1外）所有模块所有API函数及其使用；
2.掌握“事件”与事件的“回调函数”编程机制与使用；
3.认识“STC-B学习板”中的几种通信方法，熟悉并掌握使用；
4.学习在STC-BSP支撑下，设计应用程序。

实验内容：

1.阅读《“STC_B学习板”软件支持包使用说明》中余下（实验1外）所有模块说明，阅读实验二提供的Demo源程序（Demo1、2、4、5），编写程序测试模块提供的各个函数和方法。除实验1要求熟悉的正向函数使用方法外，本实验重点是“事件”、事件的“回调函数”方法；
2.阅读Demo5相关资料与程序，与同学合作验证Demo 5完成的通信与组网功能，学习和了解相关原理，记录实验过程和现象。
3.实验2现场验收内容：设计与编写有一定功能、目的的应用程序，并调式和在“STC-B学习板”上实现；要求：含通信（串口1、串口2、485、或Ir）、含按键或导航按键操作。
4.选做：认识和验证Demo3功能（Demo3当前仅提供下载的HEX文件，参考源程序在实验二结束后提供），参考Demo2源码，看能否编写程序实现Demo3相同功能和效果？（实验二加分项，训练大家嵌入式应用程序、实用程序编写能力）

实验过程、步骤、现象、结果：

阅读所有余下的模块说明并测试其相关函数

1，ADC.h模块：

ADC模块用于“STC-B学习板”上与ADC相关电路:温度Rt、光照Rop、导航按键Nav、扩展接口EXT上的ADC转换。提供ADC模块初始化函数、2个应用函数,2个事件。
初始化函数：AdcInit(char ADCsel)
函数参数: ADCsel选择扩展接口EXT是否用作ADC功能，取值有
ADCincEXT : 含对扩展接口EXT设置ADC功能（EXT上P1.0、P1.1不可作数字IO功能使用）
ADCexpEXT : 不含对扩展接口EXT设置ADC功能（EXT上P1.0、P1.1可作数字IO功能使用）
选择前者可以使用扩展模块，后者则无法使用
2个应用函数：
struct_ADC GetADC()：获取ADC值。ADC结构体信息如下:
typedef struct //ADC转换结果
{ unsigned int EXT_P10; // 扩展接口EXT上P1.0脚ADC（10bit）
unsigned int EXT_P11; // 扩展接口EXT上P1.1脚ADC（10bit）
unsigned int Rt; // 热敏电阻上ADC（10bit）
unsigned int Rop; // 光敏电阻上ADC（10bit）
unsigned int Nav; // 导航按键上ADC（10bit）
} struct_ADC;可用于获取扩展模块的数据或各个ADC相关电路的数据
char GetAdcNavAct(char Nav_button)：获取导航按键（包含K3）状态
函数参数：Nav_button：指定要获取状态的导航按键。取值：
enumAdcNavKey3（K3键）,
enumAdcNavKeyRight（右按）,
enumAdcNavKeyDown（下按）,
enumAdcNavKeyCenter（中心按），
enumAdcNavKeyLeft（左按）,
enumAdcNavKeyUp（上按）.
注意在使用ADC模块后Key模块的Key3相关的函数命令则无法使用
提供的两个事件为：
导航按键事件：enumEventNav
当导航按键5个方向或按键K3有任意”按下“或”抬起“动作时，将产生一个”导航按键事件“enumEventNav。响应导航按键事件的用户回调函数由用户编写,并由sys提供的SetEventCallBack()函数设置响应函数.
扩展接口EXT上P1.0、P1.1两个端口有新的AD值事件：enumEventXADC
当ADC模块对P1.0、P1.1进行ADC转换，获得了它们新的ADC结果时，将产生enumEventXADC事件，通知用户进行处理。响应enumEventXADC事件的用户回调函数由用户编写,并有sys提供的SetEventCallBack()函数设置响应函数.
ADC模块对P1.0、P1.1进行ADC转换速度为3mS，也即每3mS或每秒钟333次转换.
函数功能测试：
将ADC模块的温度，光强和Nav值输出在数码管中：

测试结果如下：其中3~6位表示光强，在用物品遮挡和放置强光下时结果会相应的升高降低，Nav的值在我们按下不同的导航键时会显示不同的值，这些值对应导航键每一个按键的状态信息，温度还没有转成摄氏度，目前显示的室内的ADC值为550左右，在加热后（用手）该数值降低

导航按键事件的回调测试：

在导航按键按下不同位置时，Led灯会亮起如代码所示相应位置的LED灯。测试结果符合预期：

2.DS1302.h模块：

DS1302模块用于控制“STC-B学习板”上DS1302芯片操作。
DS1302提供RTC（实时时钟）和NVM（非易失存储器）功能（断电后，RTC和NVM是依靠纽扣电池BAT维持工作的）。其中RTC提供年、月、日、星期、时、分、秒功能；NVM提供31 Bytes非易失存储器功能(地址为：0～30）。
其中地址为30的单元被DS1302Init()函数用于检测DS1302是否掉电，用户不能使用
DS1302模块共提供1个驱动函数、4个应用函数：
(1) void DS1302Init(struct_DS1302_RTC time)：DS1302驱动函数。使用DS1302，需用该函数初始化和驱动一次
函数参数：结构struct_DS1302_RTC time
如果DS1302掉电（初始化时检测RTC数据失效），则以参数time定义的时间初始化RTC
(2)struct_DS1302_RTC RTC_Read(void)：读取DS1302内部实时时钟RTC内容
函数返回值：结构struct_DS1302（见结构struct_DS1302定义）
(3)void RTC_Write(struct_DS1302_RTC time) ：写DS1302内部实时时钟RTC内容
函数参数：结构struct_DS1302 time（见结构struct_DS1302定义）
(4)unsigned char NVM_Read(unsigned char NVM_addr): 读取NVM一个指定地址内容
函数参数：
NVM_addr：指定非易失存储单元地址，有效值0～30（共31个单元）
函数返回值：当函数参数正常时，返回NVM中对应单元的存储数值（1Byte）
当函数参数错误时，返回enumDS1302_error
(5)unsigned char NVM_Write(unsigned char NVM_addr, unsigned char NVM_data)：向NVM一个指定地址写入新值
函数参数：NVM_addr：指定非易失存储单元地址，有效值：0～30（共31个单元。
NVM_data：待写入NVM单元的新值（1Byte）
函数返回值：当函数参数正常时，返回enumDS1302_OK
当函数参数错误时，返回enumDS1302_error
结构struct_DS1302_RTC定义：
typedef struct
{ unsigned char second; //秒（BCD码，以下均为BCD码）
unsigned char minute; //分
unsigned char hour; //时
unsigned char day; //日
unsigned char month; //月
unsigned char week; //星期
unsigned char year; //年
} struct_DS1302_RTC;
BCD码为2进码十进数，简单来说对于4位的二进制来说，只采用0000_{1001的数字其他舍弃就是最简单的BCD码即只表示0}10的数字a~f不进行表示
测试函数：

初始界面如图所示，掉电后结果不变，按下按键日期发生变化，同样掉电后结果不发生改变

测试非易丢存储器：

初始情况：断电后结果不变 按下按键后结果如图：断电后结果不变

3.EXT.h模块

EXT模块用于控制“STC-B学习板”上扩展接口EXT上相关操作。
EXT模块根据应用需要，在外接相应模块或部件后，可实现多种相应功能。这里提供部分应用驱动和API函数。
EXT模块这里提供1个驱动函数和若干个应用层API函数。
EXT模块的API函数不是同时有效的，而是根据初始化函数参数不同而分别有效。
测试enumEXTWeight()功能：

显示情况如下：初始值并不为0，这是因为函数本身没有进行清零标定的工作
所以后续想要使用该模块还需要进行标定工作。

测试enumEXTPWM功能：

效果为当pwm1比pwm2差距20及以上时电机会进行旋转，当pwm1>pwm2 时逆时针旋转，反之顺时针旋转
测试enumEXTDecode

实验结果无论顺时针或逆时针，只要改变旋转角度都会显示正值，当不旋转时显示0。
测试enumEXTUltraSonic超声波测距

测试结果如图能过正确显示超声波模块到障碍物的距离

4.Hall.h模块

Hall模块用于获取“STC-B学习板”上hall传感器状态。hall模块共提供1个加载函数、1个应用函数，一个Hall事件：enumEventHall
（1）HallInit()：hall模块初始化函数
（2）unsigned char GetHallAct(void)：获取hall事件。
函数返回值：
enumHallNull（无变化）
enumHallGetClose（磁场接近）
enumHallGetAway（磁场离开）
查询一次后,事件值变成enumEventHall (仅查询一次有效)
（3）hall传感器事件：
当Hall检测到有"磁场接近"或"磁场离开"事件时，将产生一个Hall传感器事件(enumEventHall).响应事件的用户处理函数由用户编写, 并有sys中提供的SetEventCallBack()函数设置事件响应函数.
测试函数：

实验结果：磁铁靠近时数码管会显示1，初始情况显示0

5.IR.h模块

IR模块用于控制“STC-B学习板”上红外发送与接收控制，支持PWM、PPM红外编码协议的发送，PWM红外编码的接收，可用于制作红外遥控器、红外通信等。
IR模块提供1个驱动函数、5个API应用函数、1个红外接收事件（enumEventIrRxd：红外Ir上收到一个数据包）。
IR模块已不与串口通信（uart和uart2）冲突，可用与它们同时工作。（以前冲突）
API函数：
(1) void IrInit(unsigned char Protocol)：IR模块初始化函数。
函数参数：unsigned char Protocol，定义红外协议。
Protocol 暂仅提供取值：NEC_R05d（定义红外协议基本时间片时长 = 13.1Protocol uS）
(2) char IrTxdSet(unsigned char pt,unsigned char num)：以自由编码方式控制IR发送：可用于编写任意编码协议的红外发送，如各种电器红外遥控器等
函数参数：unsigned char pt，指向待发送红外编码数据的首地址。编码规则如下：
码i红外发送时长，码i红外发送停止时长 //单位：协议基本时间片的个数值，最大255。如当协议基本时间片为0.56mS时，数值1代表0.56mS时长，3代表1.68mS时长
unsigned char num，待发送红外编码数据的大小（字节数）
函数返回值：enumIrTxOK：调用成功，即所设定的发送数据包请求已被系统sys正确接受，sys将尽硬件资源最大可能及时发送数据。
enumIrTxFailure：调用失败（主要原因是：红外发送正忙（上一数据包未发完）、或红外正在接收一个数据包进行中
(3) char IrPrint(void pt, unsigned char num)：//以NEC的PWM编码方式发送数据，可用于符合该函数发送格式的部分电器遥控器；与GetIrRxNum()、SetIrRxd()配合，可进行红外双机通信；等
//红外发送数据格式为：引导码：发（16基本时间片），停（8基本时间片）。0.56mS时：发9mS、停4.5mS
数据编码：“0” – 发（1基本时间片），停（1基本时间片）
“1” – 发（1基本时间片），停（3基本时间片） 先发高位、后发低位
结束码：发（1基本时间片），停（1基本时间片）
//非阻塞函数，该函数从被调用到返回大约1uS左右时间,但所指定的数据经红外发送完毕则需要较长时间（每字节大约需要10mS量级时间）。
函数参数：void *pt ：指定发送数据包位置（数据包不含引导码、结束码信息，仅待发送的有效数据）
unsigned char num：发送数据包大小（字节数，不含引导码、结束码）
函数返回值：enumIrTxOK：调用成功，即所设定的发送数据包请求已被系统sys正确接受，sys将尽硬件资源最大可能及时发送数据。
enumIrTxFailure：调用失败（主要原因是：红外发送正忙（上一数据包未发完）、或红外正在接收一个数据包进行中（同IrTxdSet()函数返回值）
(4) void SetIrRxd(void *RxdPt,unsigned char RxdNmax)：设置红外接收数据包存放位置、每个数据包最大字节数。 收到一个数据包（至少1字节数据）时将产生numEventIrRxd事件。与它机IrPrint()函数配合，可实现红外数据通信
函数参数： void char *RxdPt：指定接收数据包存放区（首地址）
unsigned char RxdNmax：指定每个数据包接收最大字节数。接收数据如果字节数超出，超出部分将被忽略。该值定义接收数据包最大值，以免超出而影响程序其它数据
(5) unsigned char GetIrRxNum(void)：获取收到的红外接收数据包实际字节数。与SetIrRxd()配合，可实现红外数据包接收。（它机应使用IrPrint()函数发送数据包）
返回取值 <= Ir接收缓冲区最大字节数（RxdNmax定义）。如果实际红外数据包字节数大于RxdNmax，收到的多余字节数将不被存储（也不进行计数）
函数返回值：红外接收数据包大小（字节数）。
当收到一个数据包的numEventIrRxd事件产生后，可用该函数获取红外接收数据包的大小（字节数）。其它时间访问，其值不确定
(6)char GetIrStatus(void)： 获取Ir状态
函数返回值：enumIrFree：红外空闲
enumIrBusy：红外正忙（正在发送数据包，或正在接收数据包）
(7)红外接收事件enumEventIrRxd：红外Ir上收到一个符合格式的数据包（红外格式见IrPrint()函数说明）。如果接收数据包实际字节数大于Ir接收缓冲区最大字节数（RxdNmax定义），也在收到数据包结束符后产生enumEventIrRxd事件
测试函数：

测试结果如图，当按下Key1后收到红外信号后，数码管上的数字加一。

6.M24C02.h模块

M24C02模块用于控制“STC-B学习板”上IIC接口的非易失存储器(NVM)M24C02芯片操作。
M24C02提供2K bits（256 Bytes）非易失存储器(NVM)功能(非易失存储器单元地址为：00～0xff）。
M24C0402模块共提供2个应用函数(本模块不需要初始化）
(1)unsigned char M24C02_Read(unsigned char NVM_addr): 读取M24C02一个指定地址内容
函数参数： NVM_addr：指定非易失存储单元地址，有效值00～0xff（共256个单元）
函数返回值：返回M24C02中对应单元的存储数值（1Byte）
(2)void M24C02_Write(unsigned char NVM_addr, unsigned char NVM_data)：向M24C02一个指定地址写入新值
函数参数：
NVM_addr：指定非易失存储单元地址，有效值：00～0xff（共256个单元）
NVM_data：待写入M24C02单元的新值（1Byte）
补充说明：
M24C02为非易失性存储器，其主要特点是：存储的内容在断电后能继续保存，一般用于保存断电需保留的工作系统参数；
但读、写M24C02内部每一个字节均需要花费一定时间（每次读写操作大约数十uS，写周期为5～10mS），且有”写“寿命限制（每一单元大约”写“寿命为10万次量级寿命）；
与DS1302内部NVM区别：容量大（M24C02提供256字节，M24CXX系列最大可提供64K字节），但有“写”寿命限制（一般为数十万次“写”寿命“，且写周期长（5～10mS）因此，两次写操作之间需间隔5～10mS以上；
实验效果与DS1302类似都可以做到掉电保存效果

7.StepMotor.h模块

StepMotor用于STC-B板控制步进电机。共提供1个驱动函数、3个应用函数：(1)StepMotorInit()：步进电机模块驱动函数
(2)SetStepMotor(char StepMotor,unsigned char speed ,int steps ) 指定步进电机、按指定转动速度、转动指定步
函数参数：StepMotor 指定步进电机，取值（enum StepMotorName中定义）
enumStepMotor1： SM 接口上的步进电机
enumStepMotor2： 此时，用L0～L3四个LED模拟一个4相步进电机
enumStepMotor3： 此时，用L4～L7四个LED模拟一个4相步进电机
Speed：步进电机转动速度（0～255），单位：步/S。 (实际每步时间=int(1000mS/speed) mS），与设置速度可能存在一定误差
Step：步进电机转动步数（-32768～32767），负值表示反转
函数返回：enumSetStepMotorOK： 调用成功（enum StepMotorActName中定义）
numSetStepMotorFail：调用失败（电机名不在指定范围，或speed=0,或调用时正在转动）
（3）EmStop(char StepMotor) 紧急停止指定步进电机转动
函数参数：StepMotor 指定步进电机。函数参数不对将返回0值。
函数返回：剩余未转完的步数
（4）GetStepMotorStatus(char StepMotor) 获取指定步进电机状态
函数参数：StepMotor 指定步进电机
函数返回：enumStepMotorFree:自由（enum StepMotorActName中定义）
enumStepMotorBusy,忙（正在转动）
enumSetStepMotorFail：调用失败（步进电机名不在指定范围）

实验效果:电机逆时针转动（但是速度为200了转速看起来还是很慢）
8.Uart2.h
Uart2模块提供Uart2模块初始化函数、3个应用函数,1个事件（enumUart2EventRxd）：
(1) Uart2Init(unsigned long band,unsigned char Uart2mode)：Uart2模块初始化函数。
函数参数：unsigned long band：定义串口2的通信波特率（单位：bps）（固定8个数据位、1个停止位，无奇偶校验位）
unsigned char Uart2mode：定义串口2位置
取值：Uart2UsedforEXT —— 串口2在EXT扩展插座上
Uart2Usedfor485 —— 串口2用于485通信（半双工。发送数据包时不能接收数据）
(2) void SetUart2Rxd(char *RxdPt, unsigned int Nmax, char *matchhead, unsigned int matchheadsize);
设置串口2接收参数：数据包存放位置、大小，包头匹配字符、匹配字符个数。收到符合条件的数据包时将产生enumEventRxd事件。
函数参数： char *RxdPt：指定接收数据包存放区（首地址）
unsigned int Nmax：接收数据包大小（字节数），最大65535
char matchhead： 需要匹配的数据包头（首地址）
unsigned int matchheadsize：需要匹配的字节数
补充说明：
Nmax=1：为单字节接收，即收到一个字节就产生enumEventUart2Rxd事件（如果定义了匹配，还需满足匹配条件）；
0 < matchheadsize < Nmax：要求接收数据中连续matchheadsize个字节与matchhead处数据完全匹配，才在收到Nmax数据时产生enumEventRxd事件；
matchheadsize = Nmax：设定接收数据包完全匹配
matchheadsize=0 或 matchheadsize > Nmax：将不做匹配，接收到任意Nmax数据时产生enumEventRxd事件；
在enumEventRxd事件发出后，接收到的数据包应及时使用或取出，收到下一个数据时将破坏和覆盖前面收到的数据包
(3)char Uart2Print(void *pt, unsigned int num)：发送数据包，非阻塞函数（即函数不等到所设定任务全部完成才返回），该函数从被调用到返回大约1uS左右时间。
函数参数： void *pt ：指定发送数据包位置
unsigned int num：发送数据包大小；
函数返回值：enumTxOK：调用成功，即所设定的发送数据包请求已被系统sys正确接受，sys将尽硬件资源最大可能及时发送数据。
enumTxFailure：调用失败（主要原因是：串口正忙（上一数据包未发完）
补充说明：串口上发送1个字节数据大约需要时间0.1mS～10mS（视所设定的波特率）。
(4)char GetUart2TxStatus(void)： 获取Uart2发送状态
函数返回值：enumUart2TxFree:串口2发送空闲
enumUart2TxBusy,串口2发送正忙
(5) Uart2接收事件：enumUart2EventRxd。表示收到了一个符合指定要求（数据包头匹配、数据包大小一致）的数据包。
补充说明：串口（1和2）上收到的两个数据包之时间间隔要求不小于1mS（原因：系统内部调度方法限制）
测试函数：蓝牙方面的测试：

完成初始化后就可以接收到蓝牙模块进行配对了

测试485情况下的代码：

当Key1按下后对方的板子上数码管数字会加一，实验结果：

9.Uart1.h模块

Uart1模块提供Uart1模块初始化函数、3个应用函数,1个事件（enumEventRxd）：
(1) Uart1Init(unsigned long band)：Uart1模块初始化函数。
函数参数：unsigned long band定义串口1的通信波特率（单位：bps）（8个数据位、1个停止位，无奇偶校验位）
函数返回值：无
(2) void SetUart1Rxd(char *RxdPt, unsigned int Nmax, char *matchhead, unsigned int matchheadsize);
设置串口1接收参数：数据包存放位置、大小，包头匹配字符、匹配字符个数。收到符合条件的数据包时将产生enumEventRxd事件。
函数参数： char *RxdPt：指定接收数据包存放区（首地址）
unsigned int Nmax：接收数据包大小（字节数），最大65535
char matchhead： 需要匹配的数据包头（首地址）
unsigned int matchheadsize：需要匹配的字节数
补充说明：
Nmax=1：为单字节接收，即收到一个字节就产生enumUart1EventRxd事件（如果定义了匹配，还需满足匹配条件）；
0 < matchheadsize < Nmax：要求接收数据中连续matchheadsize个字节与matchhead处数据完全匹配，才在收到Nmax数据时产生enumEventRxd事件；
matchheadsize = Nmax：设定接收数据包完全匹配
matchheadsize=0 或 matchheadsize > Nmax：将不做匹配，接收到任意Nmax数据时产生enumEventRxd事件；
在enumEventRxd事件发出后，接收到的数据包应及时使用或取出，收到下一个数据时将破坏和覆盖前面收到的数据包
函数返回值：无
(3)char Uart1Print(void *pt, unsigned int num)：发送数据包，非阻塞函数（即函数不等到所设定任务全部完成才返回），该函数从被调用到返回大约1uS左右时间。
函数参数： void *pt ：指定发送数据包位置
unsigned int num：发送数据包大小；
函数返回值：enumTxOK：调用成功，即所设定的发送数据包请求已被系统sys正确接受，sys将尽硬件资源最大可能及时发送数据。
enumTxFailure：调用失败（主要原因是：串口正忙（上一数据包未发完）
补充说明：串口上发送1个字节数据大约需要时间0.1mS～10mS（视所设定的波特率）。
(4)char GetUart1TxStatus(void)： 获取Uart1发送状态
函数返回值：enumUart1TxFree:串口1发送空闲
enumUart1TxBusy,串口1发送正忙
(5) Uart1接收事件：enumEventUart1Rxd。表示收到了一个符合指定要求（数据包头匹配、数据包大小一致）的数据包。
补充说明：串口（1和2）上收到的两个数据包之时间间隔要求不小于1mS（原因：系统内部调度方法限制）
测试函数：

按下按键后，电脑可从串口（初始化时波特率要与串口助手一致）得到1,1,1,1,1,1的数据（6个1是发送数据地址中的数据）
电脑先串口发送数据后板子接收到信息后触发回调函数，板子上数码管的数字加一。
实验