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[嵌入式]ArtPi基本硬件及需要实现的功能

ArtPi基本硬件及需要实现的功能

软件IDE： RT-Thread Studio 版本: 2.1.1
硬件平台： ART-Pi
CPU: STM32H750XB
开发板基本外设功能实现：

串口 uart4 ： PA0 PI9
Red LED ：PC15 低电平灌电流点亮
Blue LED: PI8 低电平灌电流点亮
User KEY: PH4 硬件上拉
PWM：PH10（TIM5的通道1）控制蜂鸣器
TIM硬件定时器使用
I2C 设备基本操作
SPI设备基本操作
CAN设备基本操作

项目工程基于LED闪烁的示例工程建立，基于下面的顺序逐步建立测试工程：

led闪烁
按键中断控制 led
PWM
RTC
I2C
SPI
WIFI

1. 新建并运行第一个程序

基于模板建立工程灯闪烁
main.c 中定义LED的引脚为，为蓝灯

#define LEDB_PIN GET_PIN(I, 8)

添加新的引脚红灯：PC15 添加代码：

#define LEDR_PIN GET_PIN(C, 15)

在主程序中添加对应代码，实现红蓝灯闪烁。

        /*flip led pin level */
        rt_pin_write(LEDB_PIN, !rt_pin_read(LEDB_PIN));
        rt_thread_mdelay(200);
        /*flip led pin level */
        rt_pin_write(LEDR_PIN, !rt_pin_read(LEDR_PIN));
        rt_thread_mdelay(200);

按键查询控制灯闪烁：

        /*poll key input*/
        while(rt_pin_read(USER_KEY) == 0)
        {
            rt_pin_write(LEDR_PIN, RESET);
        }

2.启用ulog以及中断服务程序打印，运行按键中断程序

添加pin中断配置：

    /*Config USER_KEY input irq function*/
    rt_pin_attach_irq(USER_KEY, PIN_IRQ_MODE_FALLING, user_key_irq_callback, RT_NULL);
    /*enable USER_KEY irq*/
    rt_pin_irq_enable(USER_KEY, PIN_IRQ_ENABLE);

添加中断回调函数：

/* Key ISR*/
void user_key_irq_callback()
{
    /* log out info */
    LOG_D("Button is pushed!\r\n");
}

开启 ulog 服务,添加ulog 配置,注意要勾选使能 log 中断选项,否则运行时会出现以下错误。
[isr错误.jpg)] 在这里插入图片描述

[2勾选使能中断.jpg)] 在这里插入图片描述

修改代码


/* enable ulog */
#define LOG_TAG              "push_button_app"
#define LOG_LVL              LOG_LVL_DBG
#include <ulog.h>

#define LEDB_PIN GET_PIN(I, 8)
#define LEDR_PIN GET_PIN(C, 15)
#define USER_KEY GET_PIN(H, 4)

/* Key ISR*/
void flip_led()
{
    /* log out info */
    LOG_D("Button is pushed!\r\n");
}

运行结果如下图：
[2key中断输入运行结果.png)] 在这里插入图片描述

3. PWM输出

使用ART-Pi的PH10（TIM5的通道1）作为PWM输出引脚
[/3使能PWM输出.jpg)] 在这里插入图片描述

保存重新编译，下载后，在控制台输入命令： pwm_sample 则PH10输出脉冲宽度变化的波形。

添加beep软件包，实现音乐的播放。这是个有意思的且实现比较简单的项目。
main函数中添加beep初始化代码：

  beep_init(NULL, NULL);

添加软件包，并进行配置
[/3beep软件包添加.jpg)] 在这里插入图片描述

[/3beep配置.jpg)] 在这里插入图片描述

移植 beepplayer,参考 beepplayer
修改使用的PWM引脚：
[3beepplay修改引脚.jpg)] 在这里插入图片描述
主程序添加代码，就能实现4个曲子顺序播放：

    /*beep init*/
    beep_player_demo();

4.查看已经在cubemx中配置好的硬件

打开 ioc 文件，查看已经配置的外设STM32H750XBH6，如图示
[/4cubemx中的配置.jpg)] 在这里插入图片描述

5.RTC工程开启ALARM

RTT配置勾选软件模拟 RTC设备，勾选后，影响红灯闪烁，还不知道为什么。
[5RTC配置onchip.jpg)] 在这里插入图片描述

[/5RTC配置ALARM.jpg)] 在这里插入图片描述

修改stm32h7xx_hal_conf.h
board\CubeMX_Config\Core\Inc\stm32h7xx_hal_conf.h将如下一行（大约在69行）取消注释

#define HAL_RTC_MODULE_ENABLED

输入date命令可以看到系统日期，如果未联网就是从2000年1月1日开始
[/5RTC 测试.jpg)] 在这里插入图片描述

6. I2C 3 数据传输

I2C引脚配置

[/6I2C引脚配置.jpg)] 在这里插入图片描述

编译下载，我们可以看到I2C3 bus已经注册成功，list_device可以看到已经存在了I2C3设备。
[/6i2c3设备注册成功.jpg)] 在这里插入图片描述

配置传感器MPU6050
[/6i2cmpu6050配置.jpg)] 在这里插入图片描述

编译下载调试运行：
[/6mpu6050_probe.jpg)] 在这里插入图片描述

[/6mpu6050读数.jpg)] 在这里插入图片描述

DS3231 使用，先禁用内部RTC ,再添加组件

[/6i2c添加ds3231组件.jpg)] 在这里插入图片描述

[/6DS3231软件修改i2c地址.jpg)] 在这里插入图片描述

[/6i2c-ds3231测试结果.jpg)] 在这里插入图片描述

AT24CXX 硬件配置

[/6i2c-24cXX配置.jpg)] 在这里插入图片描述

[/6i2c24c02.jpg)] 在这里插入图片描述

运行结果：


 \ | /
- RT -     Thread Operating System
 / | \     4.0.3 build Sep 26 2021
 2006 - 2020 Copyright by rt-thread team
msh />at24cxx probe i2c3
msh />at24cxx check 
[11323] D/I2C: msgs[0] W, addr=0x50, len=2
[11327] D/I2C: msgs[0] R, addr=0x50, len=1
[11331] D/I2C: msgs[0] W, addr=0x50, len=3
[11340] D/I2C: msgs[0] W, addr=0x50, len=2
[11344] D/I2C: msgs[0] R, addr=0x50, len=1
msh />at24cxx write 
[16250] D/I2C: msgs[0] W, addr=0x50, len=3
......
[16419] D/I2C: msgs[0] W, addr=0x50, len=3
write ok
msh />at24cxx read
[20488] D/I2C: msgs[0] W, addr=0x50, len=2
......
[20598] D/I2C: msgs[0] R, addr=0x50, len=1
read at24cxx : WELCOM TO RTT
msh />

7. SPI 数据传输

SPI2 连接 ST7789 LCD 添加SPI2设备
[/7添加SPI驱动.jpg)] 在这里插入图片描述

在文件 stm32h7xx_hal_msp.c 中，添加对SPI2 的初始化代码，如下图示：
[/7添加SPI的初始化代码.jpg)] 在这里插入图片描述

 else if(hspi->Instance==SPI2) /* ART-Pi SPI LCD的引脚配置 */
  {
  /* USER CODE BEGIN SPI2_MspInit 0 */

  /* USER CODE END SPI2_MspInit 0 */
    /* Peripheral clock enable */
    __HAL_RCC_SPI2_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOI_CLK_ENABLE();
    /**SPI2 GPIO Configuration
    PI1     ------> SPI2_SCK
    PI2     ------> SPI2_MISO
    PI3     ------> SPI2_MOSI
      */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI2;
    HAL_GPIO_Init(GPIOI, &GPIO_InitStruct);

    /* SPI2 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(SPI2_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(SPI2_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN SPI2_MspInit 1 */

  /* USER CODE END SPI2_MspInit 1 */
  }

最后定义： PWR 和 CS 在模块上直接接地，这里连接到了灯上，无用：

#define LCD_DC_PIN            GET_PIN(H, 8)
#define LCD_RES_PIN           GET_PIN(H, 7)
#define LCD_CS_PIN            GET_PIN(C, 15)
#define LCD_PWR_PIN           GET_PIN(C, 15)

将 LCD7789 文件夹复制到工程代码中，直接运行会显示之前在小熊派上的显示内容：
[7LCD显示%20智慧农业.jpg)] 在这里插入图片描述

8.连接网络测试

硬件勾选AP6212，参考 art pi 配置网络
[8配置AP6212.jpg)]
通过wifi join指令连接热点，在这里插入图片描述
ping通baidu之后，使用reboot指令重启板卡。
板卡第二次启动之后，在wifi注册完毕之后，自动连接上了之前配置好的热点，不需要在用wifi join指令，直接ping就可以通baidu。

在开发板上使用 WIFI 的时候，每次板子重新上电都要输入 wifi join 命令来实现连接到无线路由器，作为一名程序员来说，能让机器自动做的事情，绝对不会让自己来，所以该例程 art_pi_wifi主要在实现 WIFI 的基本功能之上，增加了断电之后自动重连的功能。
参考ART-PI 连接 ONENET 物联网平台
main函数添加：

extern void wlan_autoconnect_init(void);
......
main()
{
...
    /* init Wi-Fi auto connect feature */
    wlan_autoconnect_init();
    /* enable auto reconnect on WLAN device */
    rt_wlan_config_autoreconnect(RT_TRUE);
...
}

9. 移植小熊派的智慧农业工程

查看 E53模块的资料

9.1 E53 相关引脚配置：

PWM: PH10
GPIO1 : PA15
GPIO2: PC6
GPIO3: PC7
GPIO4: PD13
GPIO5: PG7
USART1 TX RX :PA9 PA10
I2C3 SCL SDA : PH11 H12
SPI2 MOSI MISO SCK NSS: PI3 PI2 PI1 PI0

9.2 添加组件

添加onenet软件包后，自动会添加mqtt cjson webclient
[9添加onenet软件包.jpg)] 在这里插入图片描述

修改onenet详细配置，使能示例：
[9onenet详细配置.jpg)] 在这里插入图片描述

将自己在 onenet中注册的账号填入上图的配置
[9mqtt配置api参数等.jpg)] 在这里插入图片描述

[9mqtt配置api参数APIkey.jpg)] 在这里插入图片描述

#define ONENET_INFO_DEVID "739437824"
#define ONENET_INFO_AUTH "welcome"
#define ONENET_INFO_APIKEY "s2Gei1esFIA9OJQpAp=lu1MzOUc="
#define ONENET_INFO_PROID "442857"
#define ONENET_MASTER_APIKEY "V1xWByMbHofMu4hCq=yjVPZsuuI="

配置好的参数：
[9RTT配置好的参数.jpg)] 在这里插入图片描述

修改 onenet_sample.c, 全部复制。

9.3 添加传感器 SHT3X

在文件中添加代码：
sht3x.c

sht3x_device_t dev_sht30 = RT_NULL;
void E53_IA1_sht30_task_entry(void* par)
{

        rt_uint8_t sht_addr = SHT3X_ADDR_PD ;
        dev_sht30 = sht3x_init("i2c3", sht_addr);
        if(!dev_sht30)
         {
             rt_kprintf("sht3x probe failed, check input args\n");
         }else
         {
             rt_kprintf("sht3x probed, addr:0x%x\n", sht_addr) ;
         }
        while(1)
        {

          if (dev_sht30)
         {
             /* read the sensor data */
             sht3x_read_singleshot(dev_sht30);
//           rt_kprintf("sht3x humidity   : %d.%d \n", (int)dev_sht30->humidity, (int)(dev_sht30->humidity * 10) % 10);
//           rt_kprintf("sht3x temperature: %d.%d \n", (int)dev_sht30->temperature, (int)(dev_sht30->temperature * 10) % 10);
         }
         else
         {
             rt_kprintf("Please using 'sht3x probe <i2c dev name> <pu/pd>' first\n");
         }
          rt_thread_mdelay(1000);
        }
}
int E53_IA1_sht30_demo(void)
{
    rt_thread_t tid;
    tid=rt_thread_create("E53_IA1_sht30_demo", E53_IA1_sht30_task_entry, RT_NULL,2*1024, 20, 7);
    if(tid!=RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(tid);
    }
    return 0;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */


MSH_CMD_EXPORT(E53_IA1_sht30_demo,E53_IA1_sth30 demo);

9.4 添加传感器 BH1750

i添加代码
bh17650.c

#include "sensor.h"

struct rt_sensor_data bh1750_data;
void E53_IA1_bh1750_task_entry(void *par)
{
    rt_device_t dev_bh1750=RT_NULL;
    dev_bh1750 = rt_device_find("li_bh1750");
    if (dev_bh1750 == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("Can't find li_bh1750 device\n");
        return;
    }

    /* 以只读模式打开bh1750 */
    if (rt_device_open(dev_bh1750, RT_DEVICE_FLAG_RDONLY) != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("open device failed!");
        return;
    }
   while(1)
   {

      rt_device_read(dev_bh1750, 0, &bh1750_data, 1);
      rt_kprintf("BH1750:%4d.%d lux\n", bh1750_data.data.light / 10, bh1750_data.data.light % 10);
      rt_thread_mdelay(1000);
   }


}

int E53_IA1_bh1750_demo(void)
{
    rt_thread_t tid;
    tid=rt_thread_create("E53_IA1_bh1750_demo", E53_IA1_bh1750_task_entry, RT_NULL, 2*1024, 20, 6);
    if(tid!=RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(tid);
    }
    return 0;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(E53_IA1_bh1750_demo, E53_IA1_bh1750 demo);

修改传感器的I2C地址：
[/11修改BH1750的I2C地址.jpg)] 在这里插入图片描述

9.5修改主程序

根据板上的引脚：

PWM: PH10
GPIO1 : PA15
GPIO2: PC6
GPIO3: PC7
GPIO4: PD13
GPIO5: PG7
USART1 TX RX :PA9 PA10
I2C3 SCL SDA : PH11 H12
SPI2 MOSI MISO SCK NSS: PI3 PI2 PI1 PI0

添加主板的4个KEY

k1: H9
k2: H15
k3: H14
k4: H13

main.c源码如下

#include "sensor.h"
#include "sht3x.h"
#include "lcd7789/dev_lcd.h"
#include "onenet.h"

#define LED0_PIN GET_PIN(I,8)
#define LED1_PINK_PIN GET_PIN(A,15)
#define MOTOR_PIN GET_PIN(C,7)
#define KEY1_PIN GET_PIN(H,9)
#define KEY2_PIN GET_PIN(H,15)

extern int E53_IA1_sht30_demo(void);
extern int E53_IA1_bh1750_demo(void);
extern int onenet_mqtt_init(void);//初始化onenet
extern int onenet_upload_cycle(void);//循环上报温湿度数据
extern void onenet_upload_entry(void *parameter);//循环上报
extern int onenet_upload_cycle(void);//循环上报任务
extern int onenet_set_cmd_rsp(int argc, char **argv);//接收云端指令信息
extern int cloud_connect_flag;
extern sht3x_device_t dev_sht30;
extern struct rt_sensor_data bh1750_data;
int motor_status;
int led_pink_status;
int motor_flag=0;
int led_flag=0;
int send_flag1=0,send_flag2=0;
void key1_recall(void *args)
{

        if(motor_status)
        {
          rt_pin_write(MOTOR_PIN, PIN_LOW);
          motor_flag=0;
        }
        else  {
            rt_pin_write(MOTOR_PIN, PIN_HIGH);
            motor_flag=1;
        }
        rt_kprintf("KEY1 test!---\n");
        motor_status=~motor_status;
        send_flag1=1;
}
void key2_recall(void *args)
{

    if(led_pink_status)
    {
        rt_pin_write(LED1_PINK_PIN, PIN_LOW);
        led_flag=0;
    }

       else {
           rt_pin_write(LED1_PINK_PIN, PIN_HIGH);
           led_flag=1;
          }
       rt_kprintf("KEY2 test!+++\n");
       led_pink_status=~led_pink_status;
       send_flag2=1;

}

int main(void)
{
    int count = 1;

    /* init Wi-Fi auto connect feature */
    wlan_autoconnect_init();
    /* enable auto reconnect on WLAN device */
    rt_wlan_config_autoreconnect(RT_TRUE);

    rt_pin_mode(LED0_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);//输出模式
    rt_pin_mode(LED1_PINK_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);//输出模式
    rt_pin_mode(MOTOR_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);//输出模式
    /*KEY1中断初始化*/
    rt_pin_mode(KEY1_PIN , PIN_MODE_INPUT);//输入模式
    rt_pin_attach_irq(KEY1_PIN, PIN_IRQ_MODE_FALLING,key1_recall,RT_NULL);//下降沿检测并调用回调函数
    rt_pin_irq_enable(KEY1_PIN , PIN_IRQ_ENABLE);//使能中断
    /*KEY2中断初始化*/
    rt_pin_mode(KEY2_PIN , PIN_MODE_INPUT);//输入模式
    rt_pin_attach_irq(KEY2_PIN, PIN_IRQ_MODE_FALLING,key2_recall,RT_NULL);//下降沿检测并调用回调函数
    rt_pin_irq_enable(KEY2_PIN , PIN_IRQ_ENABLE);//使能中断
    lcd_set_color(WHITE,BLUE);//背景白色，字体蓝色
    onenet_mqtt_init();//初始化onenet云平台
    E53_IA1_sht30_demo();//E53_IA1智慧农业扩展板温湿度传感器监测任务
    E53_IA1_bh1750_demo();//E53_IA1智慧农业扩展板光照强度传感器监测任务
    rt_thread_mdelay( RT_TICK_PER_SECOND );
    onenet_set_cmd_rsp(RT_NULL, RT_NULL);//启动接收接收云平台指令并解析进行控制
    onenet_upload_cycle();//循环上报数据到云平台任务

    while (count++)
    {
        lcd_show_string(180, 60, 32, "%2d%  ",(int)dev_sht30->humidity);//湿度数据LCD显示
        lcd_show_string(60, 60, 32, "%d.%d",(int)dev_sht30->temperature,(int)(dev_sht30->temperature*10)%10);//温度数据LCD显示
        lcd_show_string(60, 125, 32, "%4d",bh1750_data.data.light / 10);//光照强度数据LCD显示
        /*通过上传数据到云平台成功来判断是否上云成功*/
        if(cloud_connect_flag==1)
         {
            lcd_set_color(GREEN,BLUE);
            lcd_show_string(140, 125, 32, "OneNET");
            lcd_set_color(WHITE,BLUE);
         }else {
            lcd_set_color(RED,YELLOW);
            lcd_show_string(140, 125, 32, "OneNET");
            lcd_set_color(WHITE,BLUE);
        }
        /*E53_IA1 电机运行开关状态显示*/
        if(motor_flag==1)
        {
          lcd_set_color(BLUE,GREEN);
          lcd_show_string(10, 210, 24, "FAN:ON ");
          lcd_set_color(WHITE,BLUE);

        }else if(motor_flag==0)
        {

           lcd_set_color(BLUE,RED);
          lcd_show_string(10, 210, 24, "FAN:OFF ");
          lcd_set_color(WHITE,BLUE);

        }
        /*E53_IA1 LED紫色灯开关状态显示*/
        if(led_flag==1)
        {
              lcd_set_color(BLUE,GREEN);
              lcd_show_string(140, 210, 24, "LED:ON ");
              lcd_set_color(WHITE,BLUE);

        }else if(led_flag==0)
        {

          lcd_set_color(BLUE,RED);
          lcd_show_string(140, 210, 24, "LED:OFF");
          lcd_set_color(WHITE,BLUE);

        }
        if(send_flag1==1)//将本地按键控制状态上传到云平台来判定控制的设备：E53_IA1智慧农业扩展板电机
        {
        send_flag1=0;
        if(onenet_mqtt_upload_digit("Motor_status", motor_flag))
           {
                LOG_E("upload has an error, stop uploading");
            }else {
                LOG_D("buffer : {\"Motor_status\":%d}",motor_flag);
            }

        }
        if(send_flag2==1)//将本地按键控制状态上传到云平台来判定控制的设备：E53_IA1智慧农业扩展板LED紫色灯
        {
        send_flag2=0;
        if(onenet_mqtt_upload_digit("LED_status", led_flag))
               {
                    LOG_E("upload has an error, stop uploading");
                }else {
                    LOG_D("buffer : {\"LED_status\":%d}",led_flag);
                }

        }

        /*板载蓝灯闪烁*/
        rt_pin_write(LED0_PIN, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(500);
        rt_pin_write(LED0_PIN, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500);
    }

    return RT_EOK;
}

最后打开云端的应用，具体流程，和 onenet_sample.c. 源码参考基于RT-Thread Studio 和小熊派实现智慧农业
[11智慧农业测试平台.jpg)] 在这里插入图片描述