2019年02月14日 | stm32f1系列单片机实战应用

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；

1.2. 磁感应开关与专用磁铁；    

1.3. 基于Stm32f103zet6芯片的开发板（七星虫），如下图；

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。

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：

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。