【蓝桥杯嵌入式】六、真题演练（三）-2研究篇：第13届第一场真题

温馨提示：

        真题演练分为模拟篇和研究篇。本专栏的主要作用是记录我的备赛过程，我打算先自己做一遍，把遇到的问题和不同之处记录到演练篇，然后再返回来仔细研究一下，找到最佳的解题方法记录到研究篇。题目在：https://pan.quark.cn/s/fc121e80dbff

本文可能不会重复之前提到的内容，如需查看，请参考附录

【蓝桥杯嵌入式】附录

目录

演练时发现的问题

题目分析与计划

设计规范 

浏览题目

详细阅读与分析

整体流程设计和对应代码

一、外设配置与代码框分析

二、软件配置

按照分析配置外设

USART1

TIM

三、保存结果

演练时发现的问题

  1. LED的闪烁问题（之前没有注意到），不可以使用Toggle函数；因为LCD会对引脚的状态产生影响。应该使用标志变量，或利用奇偶数来实现状态切换。
  2. 不知道为什么，我的开发板上一打开TIM就会产生一次超时中断；解决方法是设置一个计数变量为0，只要调用中断服务函数就自增1，当计数为2时再实现计划的功能。
  3. 在LED驱动函数中包含关闭所有LED灯的，只需要在进入while前关闭一次LED，不用每次都关闭LED了。
  4. 重要！！题目要求按键响应小于100ms，那我们就设置为90ms。
  5. 有时需要在中断中清屏，但是中断的位置不确定；所以要设置一个全局标志，在中断改变标志，然后在需要清屏的地方判断标志位来清屏。
  6. 串口接收信号后要延时50ms。

题目分析与计划

设计规范 

       我自己设计的时候没有章法，从而设计的有点潦草，浪费了很多时间。设计的时候要冷静、全面、要遵守一个确定的顺序。

        现在我要确定一个章法，这是第一版，以后更新的版本请在附录中查看。

  1. 浏览一遍题目，有一个整体印象。
  2. 仔细读题目，综合考虑如何配置外设和实现功能。
    1. 确定需要的外设和功能。约定圆形为外设分析、三角型为功能分析，图形中的数字来区分不同的模块。
  3. 设计流程，主循环前做什么、主循环中做什么。
    1. 确定主循环前打开需要的外设
    2. 根据题目一步一步的设计流程，不要遗漏，字不要写的太大，而且要留有足够的空间用来修改。
      1. 流程包括一条主线任务，调用函数就是支线任务。
    3. 同时在另一张草稿纸上写下需要的变量，按照外设或题目中的信息命名，要有特征性和区分度。
  4. 这样设计下来最多1小时，按照设计配置外设和写程序最多2小时，检查和优化1小时，最多4个小时就完成了。

  5. 全局变量定义：

    经验规则：

    标志变量：uint8_t ，只取个位数或0，1

    与计算有关或者需要显示：uint32_t

    浮点型：float

浏览题目

得到的信息：PWM输出、串口、LED2个、KEY4个、LCD2种界面。

详细阅读与分析

硬件要求：

①USART1，9600，需要接收信息

②PWM输出，PA1，2k或1k，占空比可调10%。PCBTimer设置位40MHz，周期设置为199（频率1k）；占空值设置为19。

功能要求：

、通过串口改密码、密码错误3次以上LD2闪烁。

常用功能：

三角形1：验证密码

三角形2：改变输入的密码

三角形3：串口接收后的处理（中断服务函数）

三角形4：密码正确的操作（包含在三角形1中）

需要的定时器的功能：

三角形1密码正确后：TIM6

三角形1密码3次以上错误后：TIM7

整体流程设计和对应代码

提示：自己写设计流程草稿的时候要按照自己的习惯简写，我这里是为了方便描述才写这么多的。

  • 这里密码只用于确定是否正确而且位数确定，所以密码直接用字符类型的数组来存储密码更方便。
  • 软件方式启动PA1进行PWM输出的定时器，和通道；DMA方式启动串口接收。
  • 主循环中轮询检测按键、LED状态标志
  • 当LCD_show=0时为PSD模式；
    • 按下按键，对应的密码值B[x]就加一
    • 按下B4→三角形1：验证密码
      • （支线）三角形1：验证密码
        • 尝试次数 tryTime 加一
        • 若密码正确：LED_show=1；清屏；tryTime清零；PWM周期设置为99；占空值设置为19； LD1_f标志置1；打开TIM6。 
          //验证密码
void KEY_Try()
{if(KEY[0]==B[0]&&KEY[1]==B[1]&&KEY[2]==B[2]){LCD_show=1;LCD_Clear(Black);LD1_f=1;tryTime=0;__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2,99);__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_2,19);HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);}else{tryTime++;B[0]='@',B[1]='@',B[2]='@';if(tryTime>=3){LD2_f=1;HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7);}}
}
           
          • TIM6：5s后第二次调用服务函数时：LED_show=0；PWM周期变设置为199； LD1_f标志置0；清屏标志clear_f置1；关闭TIM6。
  • 当LCD_show=1时为STA模式；
    • 显示频率和周期，题目中没有读取操作，设置周期后频率确定，这里频率是定值2000；占空比可以用“（读取占空比+1）/2”计算，其实也是定值，这里象征性的计算一下。
  • 其他支线
    • （支线）三角形2：密码值变化，输入一个char*变量，改变值，如果是‘@’或‘9’，就变为‘0’。 
      //密码值改变
void KEY_Change(char* Bx)
{if(*Bx=='@'||*Bx=='9')*Bx='0';else*Bx=*Bx+1;
}

    • （支线）三角形3：串口接收后的处理（中断服务函数）：如果指令的前三位是密码，那就把密码改为指令的4~6为新密码 
      void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel1_IRQn 0 *//* USER CODE END DMA1_Channel1_IRQn 0 */HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_usart1_rx);/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel1_IRQn 1 */HAL_Delay(50);if(KEY[0]==rxBuf[0]&&KEY[1]==rxBuf[1]&&KEY[2]==rxBuf[2]){KEY[0]=rxBuf[4];KEY[1]=rxBuf[5];KEY[2]=rxBuf[6];}/* USER CODE END DMA1_Channel1_IRQn 1 */
}

主循环函数部分：

/* USER CODE BEGIN WHILE */HAL_TIM_Base_Start(&htim2);HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_2);HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,(uint8_t*)rxBuf,sizeof(rxBuf));LED_swicth(LED1_Pin|LED2_Pin|LED3_Pin|LED4_Pin|LED5_Pin|LED6_Pin|LED7_Pin|LED8_Pin,GPIO_PIN_SET);while (1){keyScan();LED_State();if(LCD_show==0){if(clear_f==1){LCD_Clear(Black);clear_f=0;}LCD_DisplayStringLine(Line2,(uint8_t*)"       PSD");sprintf(LCD_str,"    B1:%c",B[0]);LCD_DisplayStringLine(Line4,(uint8_t*)LCD_str);sprintf(LCD_str,"    B2:%c",B[1]);LCD_DisplayStringLine(Line5,(uint8_t*)LCD_str);sprintf(LCD_str,"    B3:%c",B[2]);LCD_DisplayStringLine(Line6,(uint8_t*)LCD_str);}else if(LCD_show==1){LCD_DisplayStringLine(Line2,(uint8_t*)"       STA");sprintf(LCD_str,"    F:%dHz",STA_F);LCD_DisplayStringLine(Line4,(uint8_t*)LCD_str);STA_D=__HAL_TIM_GET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_2)+1/2;sprintf(LCD_str,"    D:%d%c",STA_D,'%');LCD_DisplayStringLine(Line5,(uint8_t*)LCD_str);}/* USER CODE END WHILE */

按键响应：

//按键响应
void B1_fun()
{if(LCD_show!=0)return;KEY_Change(&B[0]);
}void B2_fun()
{if(LCD_show!=0)return;KEY_Change(&B[1]);
}void B3_fun()
{if(LCD_show!=0)return;KEY_Change(&B[2]);
}void B4_fun()
{if(LCD_show!=0)return;KEY_Try();
}

中断函数： 


void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_usart1_rx);HAL_Delay(50);if(KEY[0]==rxBuf[0]&&KEY[1]==rxBuf[1]&&KEY[2]==rxBuf[2]){KEY[0]=rxBuf[4];KEY[1]=rxBuf[5];KEY[2]=rxBuf[6];}
}void TIM6_DAC_IRQHandler(void)
{HAL_TIM_IRQHandler(&htim6);tim6++;if(tim6==2){clear_f=1;tim6=0;LCD_show=0;LD1_f=0;__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2,199);LED_swicth(LED1_Pin,GPIO_PIN_SET);B[0]='@',B[1]='@',B[2]='@';HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim6);}
}void TIM7_IRQHandler(void)
{HAL_TIM_IRQHandler(&htim7);LD2_tim++;if(LD2_tim==50){LD2_tim=0;HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim7);}else {if(LD2_tim%2==0)LED_swicth(LED2_Pin,GPIO_PIN_RESET);elseLED_swicth(LED2_Pin,GPIO_PIN_SET);}
}

一、外设配置与代码框分析

LED：锁存器操作包装函数，直接在main.c实现

//LED控制
void LED_swicth(uint16_t GPIO_pin,GPIO_PinState PinState)
{HAL_GPIO_WritePin(LED_LE_GPIO_Port,LED_LE_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin|LED2_Pin|LED3_Pin|LED4_Pin|LED5_Pin|LED6_Pin|LED7_Pin|LED8_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,GPIO_pin,PinState);HAL_GPIO_WritePin(LED_LE_GPIO_Port,LED_LE_Pin,GPIO_PIN_RESET);
}

KEY：扫描函数、长按操作

按键扫描函数框架：所有的按键引发事件的操作都在这里实现

//按键1响应函数
void B1Fun()
{
}//按键2响应函数
void B2Fun()
{
}//按键3响应函数
void B3Fun()
{
}//按键4响应函数
void B4Fun()
{
}//按键扫描
void KeyScan()
{uint32_t keyDelay=50;if(HAL_GPIO_ReadPin(B1_GPIO_Port,B1_Pin)==GPIO_PIN_RESET){HAL_Delay(keyDelay);if(HAL_GPIO_ReadPin(B1_GPIO_Port,B1_Pin)==GPIO_PIN_RESET){B1Fun();}}if(HAL_GPIO_ReadPin(B2_GPIO_Port,B2_Pin)==GPIO_PIN_RESET){HAL_Delay(keyDelay);if(HAL_GPIO_ReadPin(B2_GPIO_Port,B2_Pin)==GPIO_PIN_RESET){B2Fun();}}if(HAL_GPIO_ReadPin(B3_GPIO_Port,B3_Pin)==GPIO_PIN_RESET){HAL_Delay(keyDelay);if(HAL_GPIO_ReadPin(B3_GPIO_Port,B3_Pin)==GPIO_PIN_RESET){B3Fun();}}if(HAL_GPIO_ReadPin(B4_GPIO_Port,B4_Pin)==GPIO_PIN_RESET){HAL_Delay(keyDelay);if(HAL_GPIO_ReadPin(B4_GPIO_Port,B4_Pin)==GPIO_PIN_RESET){B4Fun();}}
}

长按操作： 按下按键后打开定时器，定时器计时2s，如果定时器正在运行，就轮询检测按键是否松开，如果松开就是短按。如果定时器计时完成就关闭定时器，等待按键松开，就是长按。

//PWM_C初始化为1，在定时器超时后PWM_C=0判定为长按
if(PWM_C==1)//长按
{HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);while(HAL_TIM_Base_GetState(&htim6)==HAL_TIM_STATE_BUSY)//定时器正在运行{if(HAL_GPIO_ReadPin(B4_GPIO_Port,B4_Pin)==GPIO_PIN_SET)//按键提前松开，就是短按{HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim6);return;}}//如果是长按就等待按键松开if(PWM_C==0)while(HAL_GPIO_ReadPin(B4_GPIO_Port,B4_Pin)==GPIO_PIN_RESET);
}
else//短按PWM_C=1;

LCD：各种界面的设计，在主循环中实现

PWM输出：

  • 通过设置 Prescaler             来设置定时器频率 
  • 通过设置 Counter Period   来设置周期（计数值）
  • 通过设置 Pulse                   来设置占空比
  • 通过设置 CH Polarity         来设置极性
  • PWM波的频率设置计算公式：

预分频系数 = （APB1 Timer/PWM波的频率 ）-1；

周期 = 定时器频率/PWM波的频率

预分频系数 = （APB1 Timer/定时器频率 ）-1；

  • 根据题目确定配置，如果要配置%的占空比，周期就设置为100的倍数。然后根据题目和便于计算原则，设置预分频系数。
  • 在程序中修改预分频系数、周期、占空比的函数如下，读取函数就是把SET改为GET。 
    __HAL_TIM_SET_COUNTER()    //设置计数值，即周期
__HAL_TIM_SET_PRESCALER()  //设置预分频系数
__HAL_TIM_SET_COMPARE(设备句柄地址,通道号,脉宽值);    //设置占空比

USART1：Asynchronous模式、频率设置为9600。

二、软件配置

参考附录的内容，建立名为“ ”的项目。

按照分析配置外设

时钟配置：

​

 LED

KEY

PWM输出

USART1

将PA9和PA10，用作USART1的引脚。

TIM

TIM6:

TIM7：

生成项目文件后，打开MDK；

导入LCD驱动程序文件，编译。

三、保存结果

打包Core文件中所有文件，还有Gxxxxxxxx.hex文件。

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