STM32F103C8T6第6天：adc、iic、spi、温湿度dht11在lcd1602显示

1. ADC介绍（350.54）

ADC是什么？

• Analog-to-Digital Converter，指模拟/数字转换器
  

ADC的性能指标

• 量程：能测量的电压范围
• 分辨率：ADC能辨别的最小模拟量，通常以输出二进制数的位数表示，比如：8、10、12、16 位等；位数越多，分辨率越高，一般来说分辨率越高，转化时间越长
• 转换时间：从转换开始到获得稳定的数字量输出所需要的时间称为转换时间

ADC特性

• 12 位精度下转换速度可高达 1MHZ
• 供电电压：V SSA ：0V，V DDA ：2.4V~3.6V
• ADC 输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+（0–3.6V）
• 采样时间可配置，采样时间越长，转换结果相对越准确，但是转换速度就越慢
• ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中

ADC通道

• 总共 2 个 ADC（ADC1，ADC2），每个 ADC 有 18 个转换通道: 16 个外部通道、 2 个内部通道（温度传感器、内部参考电压）。
  
• 外部的 16 个通道在转换时又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有 16 路，注入通道最多有 4 路。
• 规则组：正常排队的人；
• 注入组：有特权的人（军人、孕妇）

ADC转换顺序

• 每个 ADC 只有一个数据寄存器，16 个通道一起共用这个寄存器，所以需要指定规则转换通道的转换顺序。
• 规则通道中的转换顺序由三个寄存器控制：SQR1、SQR2、SQR3，它们都是 32 位寄存器。
• SQR 寄存器控制着转换通道的数目和转换顺序，只要在对应的寄存器位 SQx 中写入相应的通道，这个通道就是第 x 个转换。
  
• 和规则通道转换顺序的控制一样，注入通道的转换也是通过注入寄存器来控制，只不过只有一个 JSQR 寄存器来控制，控制关系如下：
  
• 注入序列的转换顺序是从 JSQx[ 4 : 0 ]（x=4-JL[1:0]）开始。只有当 JL=4 的时候，注入通道的转换顺序才会按照 JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4 的顺序执行。

ADC触发方式

1. 通过向控制寄存器 ADC-CR2 的 ADON 位写 1 来开启转换，写 0 停止转换。
2. 也可以通过外部事件（如定时器）进行转换。

ADC转化时间

• ADC 是挂载在 APB2 总线（PCLK2）上的，经过分频器得到 ADC 时钟（ADCCLK），最高 14 MHz。
• 转换时间=采样时间+12.5个周期
• 12.5 个周期是固定的，一般我们设置 PCLK2=72M，经过 ADC 预分频器能分频到最大的时钟只能是 12M，
  采样周期设置为 1.5 个周期，算出最短的转换时间为 1.17us。

ADC转化模式

扫描模式

• 关闭扫描模式：只转换 ADC_SQRx 或 ADC_JSQR 选中的第一个通道
• 打开扫描模式：扫描所有被 ADC_SQRx 或 ADC_JSQR 选中的所有通道

单次转换/连续转换

• 单次转换：只转换一次
• 连续转换：转换一次之后，立马进行下一次转换

2. 使用ADC读取烟雾传感器的值（351.55）

• STM32CubeMx工程配置
  
  
  
  
  
  
  
• 代码（21.adc_test/MDK-ARM）

	uint32_t smoke_value = 0;
while (1)
{
  HAL_ADC_Start(&hadc1);           //启动ADC单次转换
  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);   //等待ADC转换完成
  smoke_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //读取ADC转换数据
  printf("smoke_value = %f\r\n", 3.3/4096 * smoke_value);//电压值
  //printf("smoke_value = %d \r\n", smoke_value);//多少个刻度
  HAL_Delay(500);
}

3. llC介绍及OLED写数据函数封装（352.56）

• 笔记参照：上官一号笔记第5章节；
• 视频参照：上官一号92~103节

函数封装

• 用到的库函数：

HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c,
                  uint16_t DevAddress,
                  uint16_t MemAddress,
                  uint16_t MemAddSize,
                  uint8_t *pData,
                  uint16_t Size,
                  uint32_t Timeout)

参数一：I2C_HandleTypeDef *hi2c，I2C设备句柄
参数二：uint16_t DevAddress，目标器件的地址，七位地址必须左对齐
参数三：uint16_t MemAddress，目标器件的目标寄存器地址
参数四：uint16_t MemAddSize，目标器件内部寄存器地址数据长度
参数五：uint8_t *pData，待写的数据首地址
参数六：uint16_t Size，待写的数据长度
参数七：uint32_t Timeout，超时时间
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

• 向OLED写命令的封装：

void Oled_Write_Cmd(uint8_t dataCmd)
{
  HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x00, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
         &dataCmd, 1, 0xff);
}

• 向OLED写数据的封装：

void Oled_Write_Data(uint8_t dataData)
{
  HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x40, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
         &dataData, 1, 0xff);
}

• STM32CubeMx工程配置
  
  
  
  
  
  

4. 重做上官一号的IIC实验（353.57）

• 接线：
  • SCL – PB6
  • SDA – PB7
• 代码（22.oled_test/MDK-ARM）（重新封装了Oled_Write_Cmd、Oled_Write_Data，其他和51代码一样）

5. SPI及W25Q128介绍（354.58）

SPI 是什么？

• SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为 PCB 的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如 AT91RM9200 。

SPI 物理架构

• SPI 包含 4 条总线，SPI 总线包含 4 条总线，分别为 SS、SCK、MOSI、MISO。它们的作用介绍如下 ：
  (1) MISO – Master Input Slave Output，主设备数据输入，从设备数据输出
  (2) MOSI – Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入
  (3) SCK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生
  (4) CS – Chip Select，片选信号，由主设备控制

SPI 工作原理

SPI 工作模式

• 时钟极性（CPOL）：
  • 没有数据传输时时钟线的空闲状态电平
  • 0：SCK在空闲状态保持低电平
  • 1：SCK在空闲状态保持高电平
• 时钟相位（CPHA）：
  • 时钟线在第几个时钟边沿采样数据
  • 0：SCK的第一（奇数）边沿进行数据位采样，数据在第一个时钟边沿被锁存
  • 1：SCK的第二（偶数）边沿进行数据位采样，数据在第二个时钟边沿被锁存
    
• 模式 0 和模式 3 最常用。
• 模式 0 时序图：
  
• 模式 3 时序图：
  

什么是 W25Q128 ？

• W25Q128 是华邦公司推出的一款 SPI 接口的 NOR Flash 芯片，其存储空间为 128 Mbit，相当于 16M 字节。
• Flash 是常用的用于储存数据的半导体器件，它具有容量大，可重复擦写、按“扇区/块”擦除、掉电后数据可继续保存的特性。
• Flash 是有一个物理特性：只能写 0 ，不能写 1 ，写 1 靠擦除。

W25Q128 存储架构

• 一般按扇区（4k）进行擦除。
• 可以按 章 – 节 – 页 – 字 进行理解。

W25Q128 常用指令

• W25Q128 全部指令非常多，但常用的如下几个指令：
  
• 写使能 (06H)
  • 执行页写，扇区擦除，块擦除，片擦除，写状态寄存器等指令前，需要写使能。
  • 拉低 CS 片选 → 发送 06H → 拉高 CS 片选
• 读状态寄存器（05H）
  • 拉低CS片选 → 发送05H→ 返回SR1的值 → 拉高CS片选
• 读时序（03H）
  • 拉低CS片选 → 发送03H→ 发送24位地址 → 读取数据（1~n） → 拉高CS片选
• 页写时序 (02H)
  • 页写命令最多可以向FLASH传输256个字节的数据。
  • 拉低CS片选 → 发送02H→ 发送24位地址 → 发送数据（1~n） → 拉高CS片选
• 扇区擦除时序（20H）
  • 写入数据前，检查内存空间是否全部都是 0XFF ，不满足需擦除。
  • 拉低CS片选 → 发送20H→ 发送24位地址 → 拉高CS片选

W25Q128 状态寄存器

• W25Q128 一共有 3 个状态寄存器，它们的作用是跟踪芯片的状态。
• 其中，状态寄存器 1 较为常用。
  
• BUSY：指示当前的状态，0 表示空闲，1 表示忙碌
• WEL：写使能锁定，为 1 时，可以操作页/扇区/块。为 0 时，写禁止。

W25Q128 常见操作流程

• 以下流程省略了拉低/拉高片选信号CS。
• 读操作：
  
• 擦除扇区：
  
• 写操作：
  

5. 使用SPI通讯读写W25Q128模块（355.59）

硬件接线

• VCC – 3.3V
• CS – PA4
• CLK – PA5
• DO – PA6
• DI – PA7

cubeMX配置

w25q128_write_nocheck流程图

• 代码（27.spi_test/MDK-ARM）
  

6. LCD1602介绍及实战（356.60）

项目需求

• 使用温湿度传感器模块（DHT11）获取温度及湿度，并将值显示在LCD1602上，同时通过蓝牙模块透传到手机。

项目框图

硬件清单

• DHT11
• LCD1602
• HC-08
• 继电器
• 杜邦线

LCD1602硬件接线

• D0 ~ D7 – A0 ~ A7
• RS – B1
• RW – B2
• EN – B10
• V0 – GND（正视看不到显示结果，需要侧着看。否则需要接可调电阻）
• VSS – GND
• VDD – 5V（工作电源）
• BLA – 5V（背光灯电源）
• BLK – GND

cubemx配置

引脚封装

• RS、RW、EN三根信号线经常需要进行拉高/拉低操作，可以进行封装

#define RS_GPIO_Port GPIOB
#define RW_GPIO_Port GPIOB
#define EN_GPIO_Port GPIOB
#define RS_Pin GPIO_PIN_1
#define RW_Pin GPIO_PIN_2
#define EN_Pin GPIO_PIN_10
#define RS_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RS_LOW HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define RW_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RW_LOW HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define EN_HIGH HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define EN_LOW HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_RESET)

• 如何将一个字节的数据按位一次性发送到GPIOA的8个管脚？

GPIOA->ODR = cmd;

代码实现

代码（24.lcd1602_test/MDK-ARM）

#define RS_GPIO_Port GPIOB
#define RW_GPIO_Port GPIOB
#define EN_GPIO_Port GPIOB
#define RS_Pin GPIO_PIN_1
#define RW_Pin GPIO_PIN_2
#define EN_Pin GPIO_PIN_10
#define RS_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RS_LOW HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define RW_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RW_LOW HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define EN_HIGH HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define EN_LOW HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_RESET)
void Write_Cmd_Func(uint8_t cmd)
{
  RS_LOW;
  RW_LOW;
  EN_LOW;
  GPIOA->ODR = cmd;
  HAL_Delay(5);
  EN_HIGH;
  HAL_Delay(5);
  EN_LOW;
}
void Write_Data_Func(uint8_t dataShow)
{
  RS_HIGH;
  RW_LOW;
  EN_LOW;
  GPIOA->ODR = dataShow;
  HAL_Delay(5);
  EN_HIGH;
  HAL_Delay(5);
  EN_LOW;
}
void LCD1602_INIT(void)
{
//（1）延时 15ms
  HAL_Delay(15);
//（2）写指令 38H(不检测忙信号)
  Write_Cmd_Func(0x38);
//（3）延时 5ms
  HAL_Delay(5);
//（4）以后每次写指令，读/写数据操作均需要检测忙信号
//（5）写指令 38H：显示模式设置
  Write_Cmd_Func(0x38);
//（6）写指令 08H：显示关闭
  Write_Cmd_Func(0x08);
//（7）写指令 01H：显示清屏
  Write_Cmd_Func(0x01);
//（8）写指令 06H：显示光标移动设置
  Write_Cmd_Func(0x06);
//（9）写指令 0CH：显示开及光标设置}
  Write_Cmd_Func(0x0c);
}
void LCD1602_showLine(char row, char col, char *string)
{
  switch(row){
    case 1:
        Write_Cmd_Func(0x80+col);
        while(*string){
          Write_Data_Func(*string);
          string++;
       }
        break;
    case 2:
        Write_Cmd_Func(0x80+0x40+col);
        while(*string){
          Write_Data_Func(*string);
          string++;
       }
        break;
 }
}
//main函数里：
  //char position = 0x80 + 0x05;
  //char dataShow = 'C';
  LCD1602_INIT();
  //Write_Cmd_Func(position);//选择要显示的地址
  //Write_Data_Func(dataShow);//发送要显示的字符
  LCD1602_showLine(1,6,"NO.2");
  LCD1602_showLine(2,0,"Jessie handsome");

7. DHT11介绍及实战（357.61）

硬件接线

• VCC – 5V
• GND – GND
• DAT – PB7
• 注意：PB7既作为输入，也作为输出，则不能直接在CubeMX里配置，需要自己写代码

cubemx配置

代码实现

• 代码（25.dht11_test/MDK-ARM）

#define DHT_HIGHT HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET)
#define DHT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET)
#define DHT_VALUE HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7)
uint8_t datas[5];
void delay_us(uint16_t cnt)
{
  uint8_t i;
  while(cnt)
 {
    for (i = 0; i < 10; i++)
   {
   }
    cnt--;
 }
}
void DHT_GPIO_Init(uint32_t Mode)
{  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
 GPIO_InitStruct.Mode = Mode;
 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
 HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}
void DHT11_Start(void)
{
  DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_OUTPUT_PP);
  DHT_HIGHT;
  DHT_LOW;
  HAL_Delay(30);
  DHT_HIGHT;
  DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_INPUT);
  while(DHT_VALUE);
  while(!DHT_VALUE);
  while(DHT_VALUE);
}
void Read_Data_From_DHT()
{
  int i;//轮
  int j;//每一轮读多少次
  char tmp;
  char flag;
  DHT11_Start();
  DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_INPUT);
  for(i= 0;i < 5;i++){
    for(j=0;j<8;j++){
      while(!DHT_VALUE);//等待卡g点
      delay_us(40);
      if(DHT_VALUE == 1){
        flag = 1;
        while(DHT_VALUE);
     }else{
        flag = 0;
     }
      tmp = tmp << 1;
      tmp |= flag;
   }
    datas[i] = tmp;
 }
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{   
  unsigned char temp[1]={ch};
  HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff); 
  return ch;
}
int main(void)
{
 HAL_Init();
 SystemClock_Config();
 MX_GPIO_Init();
 MX_USART1_UART_Init();
printf("Jessie handsome\r\n");
HAL_Delay(2000);
	while (1)
	{
	    Read_Data_From_DHT();
	    printf("Humi: %d.%d%% ", datas[0], datas[1]);
		printf("Temp: %d.%d\r\n ", datas[2], datas[3]);
	    HAL_Delay(2000);
	}
}

8. 整合DHT11及LCD1602（358.62）

项目设计

• 继电器数据线插在PB6上，DHT11及LCD1602接线与上述相同。

项目实现

• 注意点：

1. 将Use MicroLIB的勾打上；
2. 在main函数把串口中断打开；
3. 使用蓝牙模块时，将波特率设置为9600
   
   
   
   
   
   
   

• 代码（26.weather_project/MDK-ARM）

9. 温湿度LCD显示并上传服务器项目完结（359.63）

• 代码（26.weather_project/MDK-ARM）

char message[16];
while (1)
{
	Read_Data_From_DHT();
	if(datas[2] >= 24)
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);
	else
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);
	memset(message, 0, sizeof(message));
	sprintf(message, "Humi: %d.%d%%", datas[0], datas[1]);
	LCD1602_showLine(1,0, message);
	sprintf(message, "Temp: %d.%d", datas[2], datas[3]);
	LCD1602_showLine(2,0, message);
	HAL_Delay(2000);
}