第2章_开发板使用

嵌入式Linux那些事 2024-06-29 243

描述

第2章开发板使用

2.1 硬件连接

2.1.1 连接 ST-Link

本课程使用 ST-Link 给开发板供电、烧录、调试。

百问网全场景工业互联开发板上有 4 个插座，它们分别是从左往右分别是 GND 、 SWDIO 、SWCLK 、3.3V，对应线序黑、蓝、绿、红。ST-Link 上有 10 个插针，它们的功能在外壳上有标注。接线方法如下图所示：

开发板

连接好的实物图像如下（ST-Link 的 USB 口要插到电脑上）：

开发板

2.1.2 连接 USB 串口

USB 默认只为开发板提供供电，将来我们会将它作为串口进行通信。

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2.1.3 连接 SPI 屏

使用提供的 24PIN 排线分别连接开发板和 SPI 屏，开发板使用上接，屏幕使用下接。连接实物图如下：

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2.2 运行测试程序验证硬件

2.2.1 硬件接线（RS485、CAN）

使用提供的接线端子分别连接两对端子线，分别插入两路 RS485 ，CAN。

接线如下表所示：

RS485	CAN
CH1-485A —— CH2-485A	CH1-CANL —— CH2-CANL
CH1-485B —— CH2-485B	CH2-CANH —— CH2-CANH

连接实物图如下：

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2.2.2 编译工程

把开发板配套资料中如下程序复制到目录名里没有空格等特殊字符、没有中文字符的目录下并解压开。比如，可以在 D 盘根目录新建一个名为 100ask 的目录，并将其解压到其中：

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在工程的“MDK-ARM”目录下，双击如下文件，就会使用 Keil 打开工程：

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在 Keil 界面，点击一下红框中任意一个按钮即可编译程序：

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左边的按钮名为“Build”，点击这个按钮后，这些文件将会被编译：

所有没有被编译过的 C 文件
所被修改了但是尚未再次编译的 C 文件

如果你曾经编译过工程，但是只是修改了某些文件，使用“Buld”按钮时，只会编译这些被修改的文件，这会加快编译速度。

右边的按钮名为“Rebuild”，点击这个按钮后，所有的文件都会被再次编译。

2.2.3 配置调试器

先点击如下图所示按钮：

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然后如下图依次点击“Debug”，选择“ST-Link Debugger”，点击“Setting”（可能会一是升级固件，见本节后面部分）：

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如一切正常，ST-Link 会自动识别出芯片，如下图所示：

开发板

然后如下图选择：

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注意：如果你的 ST-Link 是第 1 次使用，它的固件可能已经很老了。设置调试器时可能会提示升级固件。如下图所示：点击“Yes”表示升级：

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然后会弹出升级界面，点击“Device Connect”，表示连接设备；再点击“Yes”开始升级。如下图所示：

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2.2.4 烧录运行

点击如下按钮，即可烧写、运行程序：

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如果一切正常，可以看到开发板 SPI 屏幕上呈现出，两路 RS485、CAN，和 WIFI、芯片 ID,前面的方框都打上了对勾【 √ 】,并且左上角 Drag me 方块处可以在屏幕上任意滑动。

实物现象如下图所示：

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2.3 创建第 1 个工程

本节代码为“项目 1-全场景工业互联设备管理系统解决方案(PC 上位机+中控+多传感器)3程序源码01视频配套的源码2-1_创建第 1 个工程demo.7z”。

2.3.1 创建工程

启动 STM32CubeMX 后，点击如下图标开始选择 MCU：

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如下图输入型号“STM32H563RIV”，双击找到的芯片，开始创建工程：

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在弹出的窗口，选择“without TurstZone activated”：

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调高 CPU 频率：

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配置工程，如下操作：

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指定代码生成方法，如下：

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在弹出的窗口，点击“Yes”（以后再使能 ICACHE）：

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2.3.2 选择调试器

新建的工程要配置调试器，参考《2.2.3 配置调试器》。

然后就可以编译程序、烧写运行了。

2.3.3 配置 GPIO 操作 LED

根据核心板原理图“项目 1-全场景工业互联设备管理系统解决方案(PC 上位机+中控+ 多传感器)5硬件资料01开发板原理图DshanMCU-LiteH5_SCH_V1.pdf”，可以看到 LED 引脚图如下：

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可以双击打开工程里如下文件进行配置：

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然后如下配置 PC12 为输出引脚：

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在 main 函数的循环里，增加如下代码：

/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* set PC13 output high */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(500);

/* set PC13 output low */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(500);

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
}

最后编译、烧写、运行，可以看到开发板的 LED 闪烁

2.4 使用 LCD 打印信息

本节代码为“项目 1-全场景工业互联设备管理系统解决方案(PC 上位机+中控+多传感器)3程序源码01视频配套的源码2-2_使用 LCD 打印调试信息demo.7z”。

2.4.1 接口信息

在上一个程序的基础上配置 SPI 。在底板原理图 “ 100ASK_MCU-Industrial- DevKit_SCH_V1.pdf”中可以看到 SPI LCD 的接口信息：

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所涉及引脚列表如下：

原理图引脚名	功能	引脚	描述
PWM	背光控制	PB11	高电平打开背光，也可使用 PWM 波控制亮度
LCD_RESET	复位	PB4	低电平复位
RS	LCD 数据/命令选择	PD12	高电平表示传输数据，低电平表示传输命令
SPI_CS	SPI LCD 片选	PD11
SPI_MOSI	SPI MOSI	PC1
SPI_MISO	SPI MISO	PC2
SPI_SCK	SPI1 SCK	PB10

2.4.2 配置 SPI

在 STM32CubeMX 中，如下进行配置。

1. SPI2 参数配置

开发板

2.SPI2 GPIO 配置

SPI LCD 的 SPI 频率很高，所涉及的 SPI 引脚速率都要配置为“very high”，如下：

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3. 其他引脚配置

如下图所示：

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4. 修改堆的大小

要使用“Draw_ChineseFont”显示汉字，需要把堆调大（因为里面使用到 malloc 函数分配比较大的内存），如下：

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2.4.3 添加驱动

我们已经事先编写好驱动程序，把“项目 1-全场景工业互联设备管理系统解决方案 (PC 上位机+中控+多传感器)3程序源码01视频配套的源码2-2_使用 LCD 打印调试信息 Module_driver.7z ”解压得到“ Module_driver ”文件夹，这个文件夹放入工程的 “Drivers”目录。

然后在 MDK-ARM 工程里添加 group、文件，如下：

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最后添加头文件目录，如下：

开发板

2.4.4 添加代码

在 main.c 的 main 函数中，添加如下代码：

/* USER CODE BEGIN 2 */
LCD_Init(1);   /* 初始化LCD为横屏 */
Draw_Init();   /* 初始化绘制系统 */
Draw_Clear(0); /* 清屏 */

Draw_String(0, 0, "www.100ask.netrn10ask.taobao.com", 0x0000ff00, 0); /* 绘制字符串 */

Draw_ChineseFont(0, 40, "悦己之作方能悦人", 0xff0000, 0); /* 绘制汉字 */

extern const unsigned char gImage_100ask[36968];
Draw_Picture(0, 100, gImage_100ask);  /* 绘制图片 */

Draw_Circle(60, 250, 50, 0xffffff); /* 画圆 */

Draw_Rectangle(180, 200, 280, 300, 0xffffff); /* 画矩形 */

编译、烧写、运行即可在 LCD 上看到信息。

2.4.5 函数使用说明

除了“LCD_Init”在“spi_lcd.h”里声明外，其他函数都在“draw.h”里声明。

1. 初始化函数

有 2 个初始化函数：

SPI LCD 的初始化函数“LCD_Init”，原型与用法如下：

/**********************************************************************
* 函数名称：  LCD_Init
* 功能描述：  初始化LCD
* 输入参数：  rotation - 旋转角度, 取值如下
*    LCD_DISPLAY_ROTATION_0,
*    LCD_DISPLAY_ROTATION_90,
*    LCD_DISPLAY_ROTATION_180,
*    LCD_DISPLAY_ROTATION_270,
* 输出参数：  无
* 返 回 值： 无
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/ void LCD_Init(lcd_display_rotation_t rotation);

绘制系统的初始化函数“Draw_Init”，原型与用法如下：

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_Init
* 功能描述：  Draw初始化,得到LCD的分辨率
* 输入参数：  无
* 输出参数：  无
* 返 回 值： 无
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/ void Draw_Init(void) ;

2. 清屏函数

原型与用法如下：

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_Clear
* 功能描述：  把屏幕清屏为某种颜色
* 输入参数：  dwColor, 颜色, 格式为0x00RRGGBB
* 输出参数：  无
* 返 回 值： 无
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/ 
void Draw_Clear(uint32_t dwColor);

3. ASCII 字符、字符串绘制函数

在 LCD 上打印 ASCII 字符、字符串的函数：

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_ASCII
* 功能描述：  绘制ASCII字符
* 输入参数：  x,y - 左上角坐标
*            c   - 字符
*            front_color - 前景颜色, 格式为0x00RRGGBB
*            back_color  - 背景颜色, 格式为0x00RRGGBB
* 输出参数：  无
* 返 回 值：  字符宽度(单位:像素)
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/
int Draw_ASCII(uint32_t x, uint32_t y, char c, uint32_t front_color, uint32_t back_color);

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_String
* 功能描述：  绘制ASCII字符串
* 输入参数：  x,y - 左上角坐标
*            str - 字符串
*            front_color - 前景颜色, 格式为0x00RRGGBB
*            back_color  - 背景颜色, 格式为0x00RRGGBB
* 输出参数：  无
* 返 回 值：  字符串宽度(单位:像素)
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/
int Draw_String(uint32_t x, uint32_t y, char *str, uint32_t front_color, uint32_t back_color);

4.数值绘制函数

在 LCD 上打印十进制数、十六进制数的函数：

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_Number
* 功能描述：  以十进制显示数字
* 输入参数：  (x,y) - 坐标
*            num   - 数值
*            front_color - 前景颜色, 格式为0x00RRGGBB
* 输出参数：  无
* 返 回 值：  显示的字符的总宽度(单位:像素)
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/
int Draw_Number(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t num, uint32_t front_color);

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_HexNumber
* 功能描述：  以16进制显示数字
* 输入参数：  (x,y) - 坐标
*            num   - 数值
*            front_color - 前景颜色, 格式为0x00RRGGBB
* 输出参数：  无
* 返 回 值：  显示的字符的总宽度(单位:像素)
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/
int Draw_HexNumber(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t num, uint32_t front_color);

5. 几何图形绘制函数

可以画线、画矩形、圆形：

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_Line
* 功能描述：  画线
* 输入参数：  x1,y1 - 起点坐标
*            x2,y2 - 终点坐标
*            front_color - 前景颜色, 格式为0x00RRGGBB
* 输出参数：  无
* 返 回 值： 无
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/
void Draw_Line(uint32_t x1, uint32_t y1, uint32_t x2, uint32_t y2, uint32_t front_color);

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_Rectangle
* 功能描述：  画矩形
* 输入参数：  (x1,y1),(x2,y2):矩形的对角坐标
*            front_color - 前景颜色, 格式为0x00RRGGBB
* 输出参数：  无
* 返 回 值： 无
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/
void Draw_Rectangle(uint32_t x1, uint32_t y1, uint32_t x2, uint32_t y2, uint32_t front_color);

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_Circle
* 功能描述：  画圆
* 输入参数：  (x0,y0) - 中心点
*            r       - 半径(单位:像素)
*            front_color - 前景颜色, 格式为0x00RRGGBB
* 输出参数：  无
* 返 回 值： 无
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/
void Draw_Circle(uint32_t x0, uint32_t y0, uint32_t r, uint32_t front_color);

6. 汉字绘制函数

函数原型如下：

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_Picture
* 功能描述：  绘制图片
* 输入参数：  (x,y) - 坐标
*            pic   - 使用image2lcd生成的图片(水平扫描,包含图像头数据,16位真彩色,高位在前)
*                    先使用"image2lcd.EXE"生成图片的点阵,存入picture.c
* 输出参数：  无
* 返 回 值： 无
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/
void Draw_Picture(uint32_t x, uint32_t y, const uint8_t *pic);

使用这个函数的前提是：先使用"取字模软件.EXE"生成点阵,存入 font_chinese.c 的 CnChar32x29 数组中。这个工具在“4工具软件9文字取模软件”目录里，操作示意图如下：

复制出来的点阵数据，存入 font_chinese.c 的 CnChar32x29 数组中，如下添加索引：

以后，就可以使用如下代码显示汉字了：

Draw_ChineseFont(0, 40, "悦己悦人之作", 0xff0000, 0); /* 绘制汉字 */

Draw_ChineseFont”函数里第 3 个参数里只能有汉字，不能有其他字符，并且这些汉字必须在“font_chinese.c”的索引里。

注意：使用“Draw_ChineseFont”函数时，它所在的文件编码格式必须是“UTF-8”， “font_chinese.c”文件的编码格式也必须是“UTF-8”。

7. 图片绘制函数

函数原型如下：

/**********************************************************************
* 函数名称：  Draw_Picture
* 功能描述：  绘制图片
* 输入参数：  (x,y) - 坐标
*            pic   - 使用image2lcd生成的图片(水平扫描,包含图像头数据,16位真彩色,高位在前)
*                    先使用"image2lcd.EXE"生成图片的点阵,存入picture.c
* 输出参数：  无
* 返 回 值： 无
* 修改日期：       版本号     修改人       修改内容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韦东山       创建
***********************************************************************/
void Draw_Picture(uint32_t x, uint32_t y, const uint8_t *pic);

使用这个函数的前提是：先使用"Image2Lcd"生成图片的点阵,存入 picture.c 中。这个工具在“4工具软件10图片点阵生成工具”目录里，操作示意图如下：

打开生成的文件，把它的代码全部复制进 picture.c 里，示例如下：

以后，就可以使用如下代码显示图片了：

extern const unsigned char gImage_100ask[36968];
    Draw_Picture(0, 100, gImage_100ask);

2.5 使用 FreeRTOS

本节代码为“项目 1-全场景工业互联设备管理系统解决方案(PC 上位机+中控+多传感器)3程序源码�1视频配套的源码2-3_使用 FreeRTOSdemo.7z”。

2.5.1 添加 FreeRTOS

打开工程的 STM32CubeMX 配置，如下使能 FreeRTOS：

2.5.2 配置 FreeRTOS

如下配置：

使用 FreeRTOS 时，它的时钟基准来之 SysTick 定时器； HAL 库的时钟基准建议更好为

其他定时器，如下修改（TIMER6、TIMER7 是功能最弱的基础定时器，可以选择它们）：

2.5.3 添加用户代码

在“CoreSrcapp_freertos.c”中，有一个默认任务，可以用来点灯，代码如下：

void StartDefaultTask(void *argument)
{
 /* USER CODE BEGIN defaultTask */
 /* Infinite loop */
 for(;;)
 {
     HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
     vTaskDelay(500);	

     HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
     vTaskDelay(500);
 }
 /* USER CODE END defaultTask */
}

然后再创建第2 个任务，它在 LCD 上不断显示变化的字符。任务的入口函数如下：

static void SPILCDTaskFunction( void *pvParameters )
{
    char buf[100];
    int cnt = 0;

    while (1)
    {
        sprintf(buf, "LCD Task Test : %d", cnt++);
        Draw_String(0, 0, buf, 0x0000ff00, 0);
        vTaskDelay(1000);
    }
}

在“MX_FREERTOS_Init”函数中，创建第 2 个任务：

/* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
    /* add threads, ... */
    xTaskCreate(
        SPILCDTaskFunction, // 函数指针, 任务函数
        "spi_lcd_task", // 任务的名字
        200, // 栈大小,单位为word,10表示40字节
        NULL, // 调用任务函数时传入的参数
        osPriorityNormal, // 优先级
        NULL); // 任务句柄, 以后使用它来操作这个任务

编译、烧写、运行，可以看到开发板的 LED 不断闪烁， LCD 上不断显示变化的数值。

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