【正点原子STM32H7R3开发套件试用体验】桌面化多传感器管理与控制

2024-12-8 15:00:50

初品STM32H7R3开发套件

正点原子是一家知名品牌，它以技术新、资料全、易于掌握和开发而闻名，此次试用的STM32H7R3开发板则是一款基于STM32H7系列微控制器的高性能开发板，适用于各种高性能计算和复杂图形用户界面的应用开发。由于在该开发板上配有丰富的外设资源，因此在掌握和了解开发板性能及用法的基础上，可方便地进行多种功能的开发。

计划用该开发板完成一个桌面化多传感器管理与控制的项目

该项目计划为：

1）搭建开发环境及例程的下载测试

2）掌握GPIO口的使用，并利用GPIO口来扩展外设功能，如用BH1750进行光照强度检测、用BMP085进行温度与大气压检测等

3）实现WS2812彩色灯链的驱动控制

4）完成点阵屏显示板及步进电机的驱动控制

5）实现TFT显示屏的显示驱动及应用界面的设计制作

6）掌握SD卡中文件内容的读写及实现数码相框功能

7）完成一个集板载各种传感器的桌面化管理与控制

正点原子STM32H7R3开发套件由开发板和相应的配件组成，见图1至图3所示。

图1 开发板

图2 电源与USB线

图3 遥控器与德邦线

在使用USB_UART接口供电的情况下，其显示效果如图4所示，即屏幕依次变换背景色来显示指定的文字内容。

图4 显示效果

此时，若在电脑侧打开设备管理器则会见到图5所示的虚拟串口，经测试该串口并没有啥输出内容。

图5 虚拟串口

开发环境构成及下载测试

在安装MDK开发软件后，打开相应的例程其界面如图6所示，注意需安装较新的软件版本，否则影响编译。

图6 界面形式

在下载并安装芯片支持升级包后，可见到图7所示的芯片支持。

图7 芯片支持

在按图8所示，选取生成目标文件的情况下，其编译结果如图9所示。

图8 选取生成目标文件

图9 完成编译

在使用开发板SWD接口连接外部调试工具的情况下，即连接情况如图10所示。

图10 连接状态

图11 烧录算法选取

在执行下载后，其结果如图12所示。

图12 完成下载

但给出的提示是：

而且没有观察到预期的效果，暂不清楚是何原因。

ws2812彩灯

本主题由 liuyongwangzi 于 2024-12-20 09:16 加入精华

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jinglixixi 2024-12-22 13:25:34

21^#

串口通讯及测试：

对于各种开发板，数据通讯是不可或缺的，常规的数据通信方式可分为串行通信和并行通信两种，串行和并行的对比如图1所示。

图 1 数据传输方式

由此可见，串行通信的的特点是采用逐位按顺序依次传输数据，使用的数据传输线少、成本低，抗干扰能力强，适于远距离传输，不足的是传输速率低。而与之相对的并行通信是数据各位可以同时传输，其传输速率高，缺点是传输线会增加成本。因抗干扰能力差因，故适用于短距离、高速率的通信。

就串行通信来讲，其根据数据传输的方向又可分为全双工、半双工和单工通信。全双工、半双工和单工通信的比较如图2所示。

图2 传输方式对比

单工方式是指数据传输仅能沿一个方向传输，而不能进行反向传输。

半双工方式是指数据传输可沿两个方向传输，但需要分时进行，不能同时进行。

全双工方式是指数据可以同时进行双向传输。

其中双工和半双工通信的区别在于，半双工通信是共用一条线路实现双向通信，而全双工是利用两条线路，一条用于发送数据，另一条用于接收数据。

串口通信是遵循通信协议的，它规定了数据包的内容中包含起始位、主体数据、校验位及停止位等，通讯双方需按一致的约定才能正常收发数据。

在串口通信中，常用的协议包括 RS-232、RS-422 和 RS-485 等。

对于STM32H7R3 开发板来讲，它的串口资源十分丰富，功能也很强劲，它最多可提供 9路串口，其中有7 路普通串口和 2 路低功耗串口。

通常串口输出的是 TTL 电平信号，如果使用RS-232 标准的信号可用MAX3232/SP3232/TPT3232 芯片进行转换，

在STM32H7R3 开发板上，是通过 USB 转串口芯片 CH340C 来同电脑的上位机进行通信。

图3 USB 转串口电路

为增强使用的灵活性，在使用时需将PB14 与RXD连接，将PB15 与TXD连接，见图4所示。

图4 串口连接

进行串口通讯的测试主程序为：

int main(void)

{

    uint16_t len;

    uint16_t times = 0;

    

    sys_mpu_config(); 

    sys_cache_enable(); 

    HAL_Init(); 

    sys_stm32_clock_init(300, 6, 2);

    delay_init(600);

    usart_init(115200);

    led_init();

    while (1)

    {

        if (g_usart_rx_sta & 0x8000)

        {

            len = g_usart_rx_sta & 0x3FFF;

            printf("\\r\\n您发送的消息为：\\r\\n");

            HAL_UART_Transmit(&g_uart1_handle, (uint8_t *)g_usart_rx_buf, len, HAL_MAX_DELAY);

            printf("\\r\\n\\r\\n");

            g_usart_rx_sta = 0;

        }

        else

        {

            if ((times % 5000) == 0)

            {

                printf("\\r\\n正点原子  H7R3开发板 串口通信实验\\r\\n");

                printf("正点原子@ALIENTEK\\r\\n\\r\\n\\r\\n");

            }

            if ((times % 200) == 0)

            {

                printf("请输入数据，以回车键结束\\r\\n");

            }

            if ((times % 30) == 0)

            {

                LED0_TOGGLE();

            }

            times++;

            delay_ms(10);

        }

    }

}

该程序的功能是，开发板通过串口 1 和上位机对话，在收到上位机发过来的字符串（以回车换行结束）后，会返回给上位机。此外，开发板会每隔一定时间，由串口 1 输出一段信息到电脑。

经程序的编译与下载，其测试效果如图5和图6所示。

图5 输出提示信息

图6 接收并回馈信息

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jinglixixi 2024-12-22 17:27:49

22^#

串口通讯与MP3播放：

前面曾介绍过开发板具有音频的播放与录制功能，但这是基于WAV格式类型的，对于MP3格式的文件是无法播放的。

为此，在实现了串行通讯的基础上，再介绍一种通过串口通讯来控制MP3模块的方式，它与开发板的并行度更高，更能节省系统资源。

MP3模块的引脚排列如图1所示，在一般情况下，它只需与开发板连接3条线，及5V电源、GND电源线及串口发送信号端，即PB14引脚。

图1 模块引脚排列

图2 实物连接

由于MP3模块所使用的波特率为9600 bps，因此在程序中需将波特率设置为9600 bps。

此外，控制MP3模块的指令要占10个字节，为便于控制可将其存入数组中。

存放指令的数字其格式如下：

uint8_tcmd3[] = {0X7E, 0xFF, 0x06, 0X03, 00, 00, 01, 0xFE, 0xF7, 0XEF};

uint8_tcmd6[] = {0X7E, 0xFF, 0x06, 0X06, 00, 00, 10, 0xFE, 0xE5, 0XEF};

在开发板上，可通过下面的语句来实现MP3模块的指令发送：

HAL_UART_Transmit(&g_uart1_handle, cmd3, 10, HAL_MAX_DELAY);

图3 通讯测试

为了便于播放控制，所配置的播放界面如图4所示。在按键KEY1的配合下，可循环在界面中选取播放的歌曲。

图4 播放界面

以歌曲列表的方式控制播放的主程序为：

int main(void)

{

    uint8_t t = 0;

    uint8_t key;

    uint8_t res;

    uint32_t fontcnt;

    uint8_t i;

    uint8_t j;

    sys_mpu_config(); 

    sys_cache_enable(); 

    HAL_Init();

    sys_stm32_clock_init(300, 6, 2);

    delay_init(600);

    usart_init(9600);  

    led_init(); 

    key_init();

    hyperram_init(); 

    lcd_init();

    my_mem_init(SRAMIN); 

    my_mem_init(SRAMEX);

    my_mem_init(SRAM12);

    my_mem_init(SRAMDTCM);

    my_mem_init(SRAMITCM);

    exfuns_init();

    f_mount(fs[0], "0:", 1); 

    f_mount(fs[1], "1:", 1);

    f_mount(fs[2], "2:", 1);

    while (fonts_init() != 0)

    {

        lcd_clear(WHITE);

        lcd_show_string(30, 30, 200, 16, 16, "STM32", RED);

        while (sd_init() != 0)

        {

              lcd_show_string(30, 30, 200, 16, 16, "SD Card Error!", RED);

              delay_ms(500);

              lcd_show_string(30, 30, 200, 16, 16, "Please Check! ", RED);

              delay_ms(500);

              LED0_TOGGLE();

        }

        lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "SD Card OK", RED);

        lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "Font Updating...", RED);

        res = fonts_update_font(30, 90, 16, (uint8_t *)"0:", RED);

        while (res != 0)

        {

              lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "Font Update Failed!", RED);

              delay_ms(200);

              lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "Please Check!      ", RED);

              delay_ms(200);

        }

        lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "Font Update Success!   ", RED);

        delay_ms(1500);

        lcd_clear(WHITE);

        }

        lcd_clear(RED);

        text_show_string(30, 30, 200, 16, "正点原子STM32开发板", 16, 1, YELLOW);

        text_show_string(30, 50, 200, 16, "MP3模块播放测试程序", 16, 1, YELLOW);

        text_show_string(40, 90, 200, 16, "1 -- 鸿雁", 16, 1, YELLOW);

        text_show_string(40, 110, 200, 16, "2 -- 期待", 16, 1, YELLOW);

        text_show_string(40, 130, 200, 16, "3 -- 海阔天空", 16, 1, YELLOW);

        text_show_string(40, 150, 200, 16, "4 -- 味道", 16, 1, YELLOW);

        text_show_string(40, 170, 200, 16, "5 -- 放心去飞", 16, 1, YELLOW);

        text_show_string(40, 190, 200, 16, "6 -- 澎湖湾", 16, 1, YELLOW);

        text_show_string(40, 210, 200, 16, "7 -- 退出", 16, 1, YELLOW); 

          i=1;

        while (1)

        {

                key = key_scan(0); 

             if (key == KEY1_PRES)

             {

                        if(i<7)

                         {                                                                        

                                 j=70+i*20;

                                 lcd_show_num(40, j, i, 1, 16, YELLOW);

                                 playn(i);

                                 i=i+1;

                         }

                         else

                         {

                                 i=1;

                                 playn(1);

                                 lcd_show_num(40, 90, 1, 1, 16, WHITE);

                                 lcd_show_num(40, 210, 7, 1, 16, YELLOW);

                        }

                        j=70+i*20;

                        lcd_show_num(40, j, i, 1, 16, WHITE);

                        HAL_UART_Transmit(&g_uart1_handle, cmd3, 10, HAL_MAX_DELAY);

            }

            delay_ms(10);

       }

}

经程序的编译与下载，证明设计正确符合预期设想，效果良好。

jinglixixi 2024-12-22 22:54:55

23^#

桌面化管理的界面设计与实现：

为了便于对设计功能的管理，可仿照Windows系统式的桌面化管理。

在通常情况下，开发板是以竖屏的显示来使用。但这不太适合桌面化管理的显示，故需转化为横屏的方式来使用。

此时，可使用函数 lcd_display_dir(1)将屏幕转化为横屏的形式。

为增强直观性，这里也为各种功能制作了相应的图标，其尺寸规格为50*50像素点。

实现图标显示的函数为：

void show_tb(unsigned int x,unsigned int y,unsigned int n) //200*200

{  

        unsigned int i,j,k;

        unsigned int da;

        k=0;

        for(i=0;i<50;i++)

        {        

                for(j=0;j<50;j++)

                {

                        if(n==0) da=gImage_tb[k*2];

                        if(n==1) da=gImage_pwm[k*2];

                        if(n==2) da=gImage_rtc[k*2];

                        if(n==3) da=gImage_adc[k*2];

                        if(n==4) da=gImage_tft[k*2];

                        if(n==5) da=gImage_sz[k*2];

                        if(n==6) da=gImage_kz[k*2];

                        if(n==7) da=gImage_dht[k*2];

                        da<<=8;

                        if(n==0) da|=gImage_tb[k*2+1];

                        if(n==1) da|=gImage_pwm[k*2+1];

                        if(n==2) da|=gImage_rtc[k*2+1];

                        if(n==3) da|=gImage_adc[k*2+1];

                        if(n==4) da|=gImage_tft[k*2+1];

                        if(n==5) da|=gImage_sz[k*2+1];

                        if(n==6) da|=gImage_kz[k*2+1];

                        if(n==7) da|=gImage_dht[k*2+1];

                       lcd_draw_point(x-j, y+i, da);                        

                        k++;  

                }

        }

}

为进一步标识图标的功能，还配备了相应的文字注释，在选取功能时可以反显的显示来标识当前的选项。

在显示汉字本打算直接利用系统所提供的汉字显示功能，但意外的是由于图标占用了一定的存储空间，会导致超出编译的范围。为此，只好舍去这种方案，而自建了小字库并配置了对应的显示函数。

显示汉字的函数为：

void showhanzi16(unsigned int x,unsigned int y,unsigned char index)        

{  

        unsigned char i,j,k;

        const unsigned char *temp=hanzi16;    

        temp+=index*32;        

        unsigned char p;

        for(j=0;j<16;j++)

        {

                p=0;

                for(k=0;k<2;k++)

                {

                        for(i=0;i<8;i++)

                        {                      

                                 if((*temp&(1<0)

                                {

                                          lcd_draw_point(x+p, y+j, BACK_COLOR);

                                } 

                                else

                                {

                                          lcd_draw_point(x+p, y+j, POINT_COLOR);

                                } 

                                p=p+1;                                

                        }

                        temp++;

                }

         }

}

所构建的字库由工具软件来提取，其界面如图1所示，提取字模的方式见图2所示。

图1 软件界面

图2 提取方式

字库的存储形式为：

uint8_t hanzi16[]=

{

0x00,0x00,0xFE,0x3F,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,

0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0xA0,0x00,0x40,0x00,

0x00,0x00,0xFF,0x7F,0x20,0x02,0x20,0x02,0xFE,0x3F,0x22,0x22,0x22,0x22,0x12,0x22,

0x0A,0x3C,0x06,0x20,0x02,0x20,0xFE,0x3F,0x02,0x20,0x02,0x20,0xFE,0x3F,0x02,0x20,

...

}

实现图标与文字标识显示的主程序为：

int main(void)

{

     uint8_t x = 0;

     uint8_t lcd_id[13];

     sys_mpu_config();

     sys_cache_enable();

     HAL_Init();

     sys_stm32_clock_init(300, 6, 2);

     delay_init(600); 

     led_init();

     lcd_init();

     lcd_clear(WHITE);

     show_tb(75,20,0);

     show_tb(149,20,1);

     show_tb(223,20,2);

     show_tb(297,20,3);

     show_tb(75,140,7);

     show_tb(149,140,6);

     show_tb(223,140,5);

     show_tb(297,140,4);

     lcd_show_string(190, 80, 320, 16, 16, "RTC", RED);

     lcd_show_string(110, 80, 320, 16, 16, "PWM", RED);

     POINT_COLOR=RED;

     BACK_COLOR=WHITE;

     showhanzi16(34,80,3);

     showhanzi16(50,80,4);

     showhanzi16(256,80,1);

     showhanzi16(272,80,2);

     showhanzi16(34,200,5);

     showhanzi16(50,200,6);

     showhanzi16(110,200,7);

     showhanzi16(126,200,8);

     showhanzi16(186,200,9);

     showhanzi16(202,200,10);

     showhanzi16(260,200,11);

     showhanzi16(276,200,12);

     while (1);

}

经程序的编译与下载，其显示效果图3和图4所示。

图3 整体形式

图4 显示效果

后续再为其配置相应的功能选择处理功能，以便进行功能的调用。

jinglixixi 2024-12-23 22:57:58

24^#

以按键进行功能选择：

前面以实现了一个桌面化管理的界面，那该如何来选取功能选项呢？

这里先设计了一个通过按键KEY1控制功能选取的程序，主程序为：

int main(void)

{

    uint8_t i;

    uint8_t j,k;

    uint8_t key;

    uint8_t x = 0;

    uint8_t lcd_id[13];

    sys_mpu_config();

    sys_cache_enable();

    HAL_Init();

    sys_stm32_clock_init(300, 6, 2);

    delay_init(600);

    led_init();

    lcd_init();

    key_init();

    lcd_clear(WHITE);

    show_tb(75,20,0);

    show_tb(149,20,1);

    show_tb(223,20,2);

    show_tb(297,20,3);        

    show_tb(75,140,7);

    show_tb(149,140,6);

    show_tb(223,140,5);

    show_tb(297,140,4);

    i=0;

    j=0;

    while (i<8)

    { 

        switch (i)

        {

             case 0:

             {

                    POINT_COLOR=WHITE;

                    BACK_COLOR=RED;

                    showhanzi16(34+i*75,80+j*120,i*2+1);

                    showhanzi16(50+i*75,80+j*120,i*2+2);

                    POINT_COLOR=RED;

                    BACK_COLOR=WHITE;

                    break;

            }

            case 1:

            {

                    lcd_show_string(34+i*75, 80, 320, 16, 16, "PWM", RED);

                    break;

            }

            case 2:

            {

                    lcd_show_string(34+i*75, 80, 320, 16, 16, "RTC", RED);

                    break;

            }

            case 3:

            {

                     showhanzi16(34+i*75,80+j*120,i*2-3);

                     showhanzi16(50+i*75,80+j*120,i*2-2);

                     j=1;

                     break;

            }

            case 4:

            {

                     showhanzi16(34+(i-4)*75,80+j*120,i*2-3);

                     showhanzi16(50+(i-4)*75,80+j*120,i*2-2);

                     break;

            }

            case 5:

            {

                     showhanzi16(34+(i-4)*75,80+j*120,i*2-3);

                     showhanzi16(50+(i-4)*75,80+j*120,i*2-2);

                     break;

            }

            case 6:

            {

                     showhanzi16(34+(i-4)*75,80+j*120,i*2-3);

                     showhanzi16(50+(i-4)*75,80+j*120,i*2-2);

                     break;

            }

            case 7:

            {

                     showhanzi16(34+(i-4)*75,80+j*120,i*2-3);

                     showhanzi16(50+(i-4)*75,80+j*120,i*2-2);

                     break;

            }

          }

          i=i+1;

        }

                

        while (1)

        {

            key = key_scan(0); 

            if (key == KEY1_PRES)

            {

                   i=(i+1)%8;

                     POINT_COLOR=WHITE;

                   BACK_COLOR=RED;

                   if(i==0)

                   {

                          showhanzi16(34,80,1);

                          showhanzi16(50,80,2);

                          POINT_COLOR=RED;

                          BACK_COLOR=WHITE;

                          showhanzi16(259,200,11);

                          showhanzi16(274,200,12);

               }

                                                 

               if(i==1)

               {

                         lcd_show_string(109, 80, 320, 16, 16, "PWM", BLUE ); 

                         POINT_COLOR=RED;

                         BACK_COLOR=WHITE;

                         showhanzi16(34,80,1);

                         showhanzi16(50,80,2);

              }

              if(i==2)

              {

                         lcd_show_string(184, 80, 320, 16, 16, "RTC", BLUE); 

                         lcd_show_string(109, 80, 320, 16, 16, "PWM", RED);

              }

                                         

              if(i==3)

              {

                         showhanzi16(259,80,3);

                         showhanzi16(274,80,4);

                         lcd_show_string(184, 80, 320, 16, 16, "RTC", RED); 

             }

             if(i==4)

             {

                          showhanzi16(34,200,5);

                          showhanzi16(50,200,6);

                          POINT_COLOR=RED;

                          BACK_COLOR=WHITE;

                          showhanzi16(259,80,3);

                          showhanzi16(274,80,4);

             }

             if(i==5)

             {

                           showhanzi16(109,200,7);

                           showhanzi16(125,200,8);

                           POINT_COLOR=RED;

                           BACK_COLOR=WHITE;                                                         

                           showhanzi16(34,200,5);

                           showhanzi16(50,200,6);

             }

             if(i==6)

             {

                            showhanzi16(184,200,9);

                            showhanzi16(200,200,10);

                            POINT_COLOR=RED;

                            BACK_COLOR=WHITE;        

                            showhanzi16(109,200,7);

                            showhanzi16(125,200,8);

             }

             if(i==7)

             {

                            showhanzi16(259,200,11);

                            showhanzi16(274,200,12);

                             POINT_COLOR=RED;

                             BACK_COLOR=WHITE;        

                            showhanzi16(184,200,9);

                            showhanzi16(200,200,10);

             }

         }

         delay_ms(200);

     }

}