February 7, 2024

蓝桥杯比赛

蓝桥杯比赛

竞赛提供文件

  1. USB驱动程序（一般不会用到）

  2. 底层驱动代码参考

    • DS18B20温度传感器，一般省赛不会用，该配件在扩展版上

    • I2C驱动程序（重要）

  3. 芯片资料：板子上几乎所有芯片的手册，大多数用不到，重要的在于STM32的编程手册和参考手册。客观题中相关问题可以直接查阅手册。

  4. 库文件（STM32CubeMX配置完成之后该文件也一般不会用到）

  5. 液晶驱动参考程序（重点）

    开始比赛后直接将HAL_06_LCD直接复制一份作为工程模板使用，不用再写额外的LCD调试程序（其CubeMX工程版本可能有问题，需要事先注意版本移植的问题）。

  6. CT117E_M4_SCH.pdf：开发板原理图

  7. CT117E_M4产品手册：开发板开发手册，包含原理图

客观题部分

客观题包含：STM32相关、数电模电部分知识。主要看平时的积累，STM32相关不会的要会查阅手册。

程序设计部分

1 LED模块

  1. 修改CubeMX配置：IO引脚，IO端口
  2. 注意事项：使用LED时必须将LE引脚拉高，不用时拉低
  3. 使用说明：高电平LED熄灭，低电平LED点亮

2 按键KEY模块

  1. 修改CubeMX配置：IO引脚，IO端口

  2. 注意事项：未按下为高电平，按下为低电平

  3. 按键需要消抖，但是不能阻塞程序，可以参考以下的扫描方式

    Key Scan Code
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    uint8_t KeyScanCount = 0;
    uint8_t KeyScanFlag = 0;
    uint8_t KeyPressedFlag = 0;
    uint8_t KeyFlag = 0;

    /* 按键扫描函数，20ms扫描一次实现消抖 */
    void Key_Scan(void)
    {
        for (uint8_t i = 0; i < 4; i ++)
        {
            if (HAL_GPIO_ReadPin(KeyPort[i], KeyPin[i]) == GPIO_PIN_SET)    // lift up
            {
              KeyPressedFlag &= ~(1 << i);   
            }
            else if ((KeyPressedFlag & (1 << i)) == 0)      // first push
            {
                if (HAL_GPIO_ReadPin(KeyPort[i], KeyPin[i]) == GPIO_PIN_SET)
                {
                    return;
                }
                KeyFlag |= (1 << i);
                KeyPressedFlag |= (1 << i);
            }
        }
    }

    void Key_Process(void)
    {
        printf("keyFlag: %X\n", KeyFlag);
    }

3 串口收发模块

  1. CubeMX配置USART1初始化；

  2. CubeMX使能USART中断；

  3. 串口发送：重写fputc()函数（赛前多写几次），即可直接使用printf()函数进行串口发送；

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    int fputc(int ch, FILE* f)
    {
      HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFF);
        return ch;
    }

  4. 串口接收：使能中断接收，之后重写中断服务函数HAL_UART_RxCpltCallback()函数即可：

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    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, uartRxBuffer, 1);
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    void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
    {
        /* 接收处理代码 */
    }

4 ADC模块

  1. 初始化：直接在CubeMX中配置即可，推荐使用DMA循环模式触发ADC采样

  2. 开始采样：在程序初始化中直接开启DMA模式ADC采样。之后CPU就不用处理ADC的内容了，需要数据直接读取即可。

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    uint16_t AdcBuffer[2] = {0};

    HAL_ADC_Start_DMA(&hadc2, (uint32_t*)Adcbuffer, 2);

  3. 读取数据：直接读取即可，DMA会自动更新其中的内容。

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    AdcDisplay[0] = Adcbuffer[0] * 3.3 / 4095.0;
    AdcDisplay[1] = Adcbuffer[1] * 3.3 / 4095.0;

  4. 数据不稳定：延长采样时间

5 PWM输出

  1. 初始化：直接在CubeMX中配置好TIM与对应通道的PWM输出PWM Config

  2. 开始/停止：直接调用库函数即可

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    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);

  3. 调节频率设置占空比：直接设置PSC（预分频系数，一般不用设置这个）、ARR（自动重装载值）、CCRx（捕获比较寄存器）的值即可：

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    htim3.Instance->ARR = 49;
    htim3.Instance->CCR2 = 99;

6 测量PWM频率和占空比

使用定时器的捕获中断服务回调函数处理。

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uint8_t pwmMode = 0;
uint32_t pwmPosTime = 0;
double pwmPredTime = 0;
double pwmDuty = 0;
double pwmFreq = 0;

void HAL_TIM_IC_CaptureCallBack(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (pwmMode == 0)
    {
        htim2.Instance->CCER |= 0x0002;     // set rising detection to falling detection
        htim2.Instance->CNT = 0;
        pwmMode = 1;
    }
    else if (pwmMode == 1)
    {
        htim2.Instance->CCER &= ~0x0002;    // set falling detection to rising detection
        pwmPosTime = htim2.Instance->CCR1;
        pwmMode = 2;
    }
    else if (pwmMode == 2)
    {
        htim2.Instance->CCER |= 0x0002;     // set rising detection to falling detection
        pwmPredTime = htim2.Instance->CCR1;
        htim2.Instance->CNT = 0;
        pwmMode = 1;
        pwmDuty = (100.0 * pwmPosTime) / (pwmPredTime);
        pwmFreq = 10000000.0 / (pwmPredTime);    // 1000000.0 = 主频/PSC
    }
}
  1. 第一次先捕获上升沿，清空计数器，并将两个时间设置为0；
  2. 第二次捕获下降沿，记录高电平时间；
  3. 第三次再捕获上升沿，记录整个周期的时间；
  4. 主函数中判断是否已经捕获完成一个周期，将pwmMode设置为0开始下一次捕获；

整体代码编写思路

题目的主要特点：

  1. 任务要求多
  2. 实时处理和显示
  3. 同一任务的处理时间间隔有一定要求

从HAL_06_LCD工程开始逐步添加功能。最重要的编写思想是==前后台系统==。

前后台系统

前后台系统即将每一个模块及其相应称为一个任务。使用SysTick计时，每隔一段时间执行一次某个任务，同时该任务不能占据太长时间。以下面的代码为例：

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void SysTick_Handler(void)
{
    /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */

    /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
    HAL_IncTick();
    /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */

    if (KeyScanCount == 49)         // 任务 1：按键扫描，50ms一次
    {
        KeyScanCount = 0;
        KeyScanFlag = 1;
    }
    else 
    {
        KeyScanCount ++;
    }
    
    if (LEDRefreshCount == 99)         // 任务 2：LED刷新，100ms一次
    {
        LEDRefreshCount = 0;
        LEDRefreshFlag = 1;
    }
    else 
    {
        LEDRefreshCount ++;
    }
    
    if (LCDRefreshCount == 99)         // 任务 3：LCD刷新，100y
    {
        LCDRefreshCount = 0;
        LCDRefreshFlag = 1;
    }
    else 
    {
        LCDRefreshCount ++;
    }

    /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}

在main函数中：

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void main(void)
{
    /* Init code */

    while (1)
    {
        if (LCDRefreshFlag == 1) {      // LCD刷新
            LCD_Refresh();
            LCDRefreshFlag = 0;
        }
        if (LEDRefreshFlag == 1) {      // LED刷新
            LED_Refresh();
            LEDRefreshFlag = 0;
        }
        if (KeyScanFlag == 1) {         // 按键扫描
            Key_Scan();
            KeyScanFlag = 0;
        }
        if (KeyFlag || KeyLongFlag) {   // 长按检测
            Key_Process();
            KeyFlag = 0;
            KeyLongFlag = 0;
        }
    }
}

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This post is written by Yun Zhang, licensed under CC BY-NC 4.0.

#嵌入式开发#STM32#蓝桥杯