07CubeMx+Keil+Proteus仿真STM32

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

编程

本文例子参考《STM32单片机开发实例——基于Proteus虚拟仿真与HAL/LL库》

源代码：https://github.com/LanLinnet/STM33F103R6

项目要求

同04节，电路常态为流水灯状态，当按下按钮BTN0时，8个LED灯全亮全灭闪烁3次后恢复到常态；当按下按钮BTN1时，8个LED灯间隔交替闪烁3次后恢复常态；当BTN0和BTN1同时按下时，系统优先相应BTN1。

硬件设计

  1. 在第一节的基础上，在Proteus中添加电路如下图所示，其中我们添加了一个排阻RX8、一组8个LED灯、两组由按钮BUTTON构成的按键电路。


    根据电路图和芯片技术手册，我们知道PB0可用作外部中断0（EXTI0），PB1可用作外部中断1（EXTI1），当按下按键时，PB会输入低电平，所以这两个外部中断都是通过下降沿触发的。

  2. 打开CubeMX，按照建立工程，配置PC0-PC7引脚为GPIO_Output，PB0和PB1分别为GPIO_EXTI0和GPIO_EXTI1。

    随后选中“System Core”中的GPIO，展开“Configuration”列表，如图中4所示，选中PB0和PB1，将两个GPIO管脚的“GPIO mode”都选为下降沿触发External Interrupt Mode with Falling edge trigger detection。

  3. 接下来进行中断优先级配置。在“System core”中选中“NVIC”（Nested Vectored Interrupt Controller, 嵌套向量中断控制器），勾选列表中“EXTI line0 interrupt”和“EXTI line1 interrupt”两项的Enable。将页面上方的优先级组“Priority Group”选为2 bits for pre-emption priority 2 bits for subpriority，即抢占优先级和响应优先级都用2bit来设定。

  4. 中断回调函数可以使用HAL库也可以使用LL库，所以我们要设置GPIO的库：点击“Project Manager”--“Advanced Settings”，可设置库为LL或HAL，这里我们先设置为HAL库。点击“Generator Code”生成Keil工程。

软件编写

（一）基于HAL库的程序

  1. 本次我们需要实现外部中断，由前面电路知道，当按下按键时，会生成下降沿，只要将相应的GPIO设置为EXTI模式，就会自动触发外部中断。进入中断后实现的功能，不是写在主函数中，而是写在外部中断的回调函数中。

  2. 点击“Open Project”在Keil中打开工程，双击“main.c”文件。

  3. 本次仿真我们用到EXTI线侦测回调函数HAL_GPIO_EXTI_Callback()，其官方文档API介绍如下图所示。


    同时这个回调函数可以在“stm32f1xx_hal_gpio.c”程序中找到，这里的回调函数前面有一个“弱函数”的关键字“_weak”，该关键字的作用是，如果工程的任何一个源文件中都没有与该“弱函数”同名的函数，则编译器会编译该“弱函数”；但是当工程中有另一个同名函数定义出现时，编译器会忽略“弱函数”而编译另一个没有标注“_weak”关键字的同名函数。

  4. 我们需要更方便地独立地控制PC0-PC7的管脚输出，所以这里我们自定义一个函数ByteOut2PC，用于将1字节数据输出到PC端口的PC0-PC7引脚。我们先在程序最开头声明它。

    /* USER CODE BEGIN PFP */
    void ByteOut2PC(uint8_t dat);  //声明函数
    /* USER CODE END PFP */

  5. 然后我们在/* USER CODE BEGIN 4 */和/* USER CODE END 4 */间添加这个自定义函数。同时，因为回调函数不会在生成初始化代码的时候自动生成，需要手动添加到main.c中，所以我们在这里也添加一个回调函数。

    /* USER CODE BEGIN 4 */
    //自定义函数，将1字节数据输出到PC端口的PC0-PC7引脚
    void ByteOut2PC(uint8_t dat)
    {
      if(dat & 0x01)
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_0, 1);
      else 
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_0, 0);
      if(dat & 0x02)
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, 1);
      else 
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, 0);
      if(dat & 0x04)
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_2, 1);
      else 
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_2, 0);
      if(dat & 0x08)
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_3, 1);
      else 
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_3, 0);
      if(dat & 0x10)
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_4, 1);
      else 
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_4, 0);
      if(dat & 0x20)
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_5, 1);
      else 
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_5, 0);
      if(dat & 0x40)
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_6, 1);
      else 
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_6, 0);
      if(dat & 0x80)
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_7, 1);
      else 
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_7, 0);
    }
    //中断回调函数
    void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    {
      int8_t i;  //循环变量
      if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0)  //检测到EXTI0线产生外部中断事件
      {
        for(i=0; i<3; i++)  //全亮全灭闪烁3次
        {
          ByteOut2PC(0xff);  //全灭
          HAL_Delay(500);
          ByteOut2PC(0);  //全亮
          HAL_Delay(500);
        }
      }
      else if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_1) //检测到EXTI1线产生外部中断事件
      {
        for(i=0; i<3; i++)  //间隔交替闪烁3次
        {
          ByteOut2PC(0x55);  
          HAL_Delay(500);
          ByteOut2PC(0xaa);  
          HAL_Delay(500);
        }
      }
    }
    /* USER CODE END 4 */

  6. 因为常态呈现流水灯状态，我们首先在main函数中声明一个循环变量。

    /* USER CODE BEGIN 1 */
    int8_t i;   //循环变量i
    /* USER CODE END 1 */

  7. 最后，我们在while循环中添加下面的代码

    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1)
    {
      for(i=0; i<8; i++)
      {
        ByteOut2PC((0xfe<<i)|(0xfe>>(8-i)));  //正常流水灯状态
        HAL_Delay(500);
      }
    /* USER CODE END WHILE */		
    /* USER CODE BEGIN 3 */
    }

（二）基于LL库的程序

  1. 在上面的基础上，使用CubeMX将GPIO的库改为LL库。

  2. LL库没有提供回调函数，我们要在“stm32f1xx_it.c”程序中找到相应的外部中断库函数void EXTI0_IRQHandler(void)和void EXTI1_IRQHandler(void)并填写功能代码。

  3. 同理我们在“main.c”文件的main函数中添加流水灯程序，这里就不再赘述了。

  4. 在“stm32f1xx_it.c”文件中，首先在外部中断库函数void EXTI0_IRQHandler(void)中添加代码如下
    /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */
    int8_t i;  //循环变量
    for(i=0;i<3;i++)
    {
      LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0xff);  //全灭
      HAL_Delay(500);
      LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0);  //全亮
      HAL_Delay(500);
    }
    /* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */

  5. 同理我们在void EXTI1_IRQHandler(void)中添加代码如下
    /* USER CODE BEGIN EXTI1_IRQn 0 */
    int8_t i;  //循环变量
    for(i=0;i<3;i++)  //交替闪烁3次
    {
      LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0x55);  
      HAL_Delay(500);
      LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0xaa);  
      HAL_Delay(500);
    }
    /* USER CODE END EXTI1_IRQn 0 */

联合调试

  1. 点击运行，生成HEX文件。

  2. 在Proteus中加载相应HEX文件，点击运行，正常显示流水灯状态；当按下按钮BTN0时，8个LED灯全亮全灭闪烁3次后恢复到常态；当按下按钮BTN1时，8个LED灯间隔交替闪烁3次后恢复常态。

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