stm32f1系列单片机实战应用

╰半橙微兮° 2022-05-27 01:36 321阅读 0赞

最近有一个小项目，测量运动自行车速度，上传给上位机软件，处理VR视频播放。正好公司有现成的stm32f1系列单片机开发板，所以我就想到了使用它来实现这个小功能。

1. 硬件配置：

1.1. 运动自行车；

![70][]

1.2. 磁感应开关与专用磁铁；

![70 1][] ![70 2][]

1.3. 基于Stm32f103zet6芯片的开发板（七星虫），如下图；

![70 3][]

1.4. 连接线若干；

1.5. miniusb线缆，用于给开发板供电及串口通信。

![70 4][]

2. 系统描述与框图：

运动自行车车轮上安装5只磁铁，通过磁感应开关检测磁铁产生信号，接入stm32开发板PE0引脚。测量出的速度值通过串口发送给PC上位机软件（mini usb线缆连接）。硬件框图如下：

![70 5][]

3. 软件实现

3.1.设定开发板PE0引脚下降沿中断，在引脚中断服务函数里累计中断次数（即磁感应开关感应到磁铁的次数），同时每累计10次LED2交换一次状态。外部初始化代码及中断服务函数如下：

void EXTIX_Init(void)
    {
        EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        //  引脚端口初始化 PE0
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = DEF_BIT_00;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
        GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);    
         // 启 AFIO 时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
        //GPIOE.0 中断线以及中断初始化配置,下降沿触发
        GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource0);// 配置中断线为0
        EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line0;
        EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
        EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 下降沿触发
        EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
        EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); // 初始化中断线参数
        
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;                //使能按键外部中断通道
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;    //抢占优先级 2，
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;           //子优先级 2
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                 //使能外部中断通道
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                                 // 初始化 NVIC
    }
    // 外部中断0服务程序
    long long lSpeedCnt = 0;
    void EXTI0_IRQHandler(void)
    {
        OSIntEnter();             // 告诉ucosii系统进入中断
        
        if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, DEF_BIT_00)==0) // PE0检测到下降沿
        {
            // 累计中断次数，每隔10次改变led1状态
            if(!((lSpeedCnt++)%10))
            {
                BSP_LED_Toggle(2);
            }
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除LINE0上的中断标志位
        
        OSIntExit             // 告诉ucosii系统退出中断
    }

3.2.在启用一个定时器中断，周期为1s，在定时器中断服务函数里计算自行车的速度。计算方式如下：v = p / μ \* C，其中：v是速度：m/s，p是磁感应开关感应频率， μ为车轮上安装磁铁个数：5，C为自行车车轮周长：1.38m。定时器中断初始化代码及中断服务函数如下：

/*******************************************************************************
    * Function Name  : BSP_TIM2_Init
    * Description    : Compute return latest speed measurement 
    * Input          : None
    * Output         : s16
    * Return         : Return the speed in 0.1 Hz resolution.                    
    *******************************************************************************/
    static void BSP_TIM2_Init(u16 arr, u16 psc)
    {
        TIM_TimeBaseInitTypeDef   bsp_tim2_init;    
        
        //使能TIM2时钟
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
        
        
        TIM_DeInit(TIM2);
        TIM_TimeBaseStructInit(&bsp_tim2_init);
        //TIM2初始化
        bsp_tim2_init.TIM_Prescaler = psc;                                          //时钟预分频   定时器每隔 (psc+1)/72 us计数一次
        bsp_tim2_init.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;                         //向上计数
        bsp_tim2_init.TIM_Period = arr;                                             //计数满(arr+1)次更新重装载寄存器数据
        bsp_tim2_init.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;                             //时钟不分频
    //    bsp_tim2_init.TIM_RepetitionCounter = ;                                   //高级定时器用，这里不需设置
        TIM_TimeBaseInit(TIM2, &bsp_tim2_init);                                     //初始化定时器
        
        //设置定时器TIM2中断
        TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);                                  //设置定时器更新中断
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);                                 //清除中断标志，防止刚上电时进一次中断
        
        //初始化中断
        BSP_NVIC_Init(TIM2_IRQn, 3, 3); 
        
        //使能定时器TIM2
        TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    }

long long lvalCur;
    long long lValPrev;
    float fSpeedVal;
    void TIM2_IRQHandler(void)
    {
        OSIntEnter();             // 告诉ucosii系统进入中断
        
        if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
        {      
          extern long long lSpeedCnt;
          
          lvalCur = lSpeedCnt;
          fSpeedVal = (float)lvalCur - (float)lValPrev;
          fSpeedVal /= 5.0;
          fSpeedVal *= 1.38;      
          lValPrev = lvalCur;
          TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_IT_Update);
        }
        OSIntExit();             // 告诉ucosii系统退出中断
    
    }

3.3.系统共有两个任务，其中一个任务每50ms发送一次速度值给PC机，另一个控制LED1闪烁，周期100ms，用于指示系统正常运行。

第一个任务中运行代码如下：

while(DEF_TRUE)
        {              
            extern float fSpeedVal;
            if((int)(fSpeedVal*100) > 9999)
            {
                printf("9999"); 
            }
            else if((int)(fSpeedVal*100) > 999)
            {
                printf("%d",(int)(fSpeedVal*100)); 
            }
            else if((int)(fSpeedVal*100) > 99)
            {
                printf("0%d",(int)(fSpeedVal*100)); 
            }
            else if((int)(fSpeedVal*100) > 9)
            {
                printf("00%d",(int)(fSpeedVal*100)); 
            }
            else
            {
                printf("000%d",(int)(fSpeedVal*100)); 
            }     
            
            OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 80);
        }

第二个任务中代码如下：

while (DEF_TRUE)
        {     
            BSP_LED_Toggle(1);  
            OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100);
        }

整体运行稳定，满足项目需求。

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[70 1]: https://img-blog.csdn.net/20180409144808136?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NTQ4NDE=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70
[70 2]: /images/20220527/2d5c8c384da040a8a31d5f4af574b2bd.png
[70 3]: /images/20220527/cdffb463c2c840b493b5032379282963.png
[70 4]: /images/20220527/bead856da6dc4a07bfc5564013ad41de.png
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