第2章開發板使用

2.1 硬件連接

2.1.1 連接 ST-Link

本課程使用 ST-Link 給開發板供電、燒錄、調試。

百問網全場景工業互聯開發板上有 4 個插座，它們分別是從左往右分別是 GND 、 SWDIO 、SWCLK 、3.3V，對應線序黑、藍、綠、紅。ST-Link 上有 10 個插針，它們的功能在外殼上有標注。接線方法如下圖所示：

連接好的實物圖像如下（ST-Link 的 USB 口要插到電腦上）：

2.1.2 連接 USB 串口

USB 默認只為開發板提供供電，將來我們會將它作為串口進行通信。

2.1.3 連接 SPI 屏

使用提供的 24PIN 排線分別連接開發板和 SPI 屏，開發板使用上接，屏幕使用下接。連接實物圖如下：

2.2 運行測試程序驗證硬件

2.2.1 硬件接線（RS485、CAN）

使用提供的接線端子分別連接兩對端子線，分別插入兩路 RS485 ，CAN。

接線如下表所示：

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

連接實物圖如下：

2.2.2 編譯工程

把開發板配套資料中如下程序復制到目錄名里沒有空格等特殊字符、沒有中文字符的目錄下并解壓開。比如，可以在 D 盤根目錄新建一個名為 100ask 的目錄，并將其解壓到其中：

在工程的“MDK-ARM”目錄下，雙擊如下文件，就會使用 Keil 打開工程：

在 Keil 界面，點擊一下紅框中任意一個按鈕即可編譯程序：

左邊的按鈕名為“Build”，點擊這個按鈕后，這些文件將會被編譯：

所有沒有被編譯過的 C 文件
所被修改了但是尚未再次編譯的 C 文件

如果你曾經編譯過工程，但是只是修改了某些文件，使用“Buld”按鈕時，只會編譯這些被修改的文件，這會加快編譯速度。

右邊的按鈕名為“Rebuild”，點擊這個按鈕后，所有的文件都會被再次編譯。

2.2.3 配置調試器

先點擊如下圖所示按鈕：

然后如下圖依次點擊“Debug”，選擇“ST-Link Debugger”，點擊“Setting”（可能會一是升級固件，見本節后面部分）：

如一切正常，ST-Link 會自動識別出芯片，如下圖所示：

然后如下圖選擇：

注意：如果你的 ST-Link 是第 1 次使用，它的固件可能已經很老了。設置調試器時可能會提示升級固件。如下圖所示：點擊“Yes”表示升級：

然后會彈出升級界面，點擊“Device Connect”，表示連接設備；再點擊“Yes”開始升級。如下圖所示：

2.2.4 燒錄運行

點擊如下按鈕，即可燒寫、運行程序：

如果一切正常，可以看到開發板 SPI 屏幕上呈現出，兩路 RS485、CAN，和 WIFI、芯片 ID,前面的方框都打上了對勾【 √ 】,并且左上角 Drag me 方塊處可以在屏幕上任意滑動。

實物現象如下圖所示：

2.3 創建第 1 個工程

本節代碼為“項目 1-全場景工業互聯設備管理系統解決方案(PC 上位機+中控+多傳感器)3程序源碼01視頻配套的源碼2-1_創建第 1 個工程demo.7z”。

2.3.1 創建工程

啟動 STM32CubeMX 后，點擊如下圖標開始選擇 MCU：

如下圖輸入型號“STM32H563RIV”，雙擊找到的芯片，開始創建工程：

在彈出的窗口，選擇“without TurstZone activated”：

調高 CPU 頻率：

配置工程，如下操作：

指定代碼生成方法，如下：

在彈出的窗口，點擊“Yes”（以后再使能 ICACHE）：

2.3.2 選擇調試器

新建的工程要配置調試器，參考《2.2.3 配置調試器》。

然后就可以編譯程序、燒寫運行了。

2.3.3 配置 GPIO 操作 LED

根據核心板原理圖“項目 1-全場景工業互聯設備管理系統解決方案(PC 上位機+中控+ 多傳感器)5硬件資料01開發板原理圖DshanMCU-LiteH5_SCH_V1.pdf”，可以看到 LED 引腳圖如下：

可以雙擊打開工程里如下文件進行配置：

然后如下配置 PC12 為輸出引腳：

在 main 函數的循環里，增加如下代碼：

/* 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 */
}

最后編譯、燒寫、運行，可以看到開發板的 LED 閃爍

2.4 使用 LCD 打印信息

本節代碼為“項目 1-全場景工業互聯設備管理系統解決方案(PC 上位機+中控+多傳感器)3程序源碼01視頻配套的源碼2-2_使用 LCD 打印調試信息demo.7z”。

2.4.1 接口信息

在上一個程序的基礎上配置 SPI 。在底板原理圖 “ 100ASK_MCU-Industrial- DevKit_SCH_V1.pdf”中可以看到 SPI LCD 的接口信息：

所涉及引腳列表如下：

原理圖引腳名	功能	引腳	描述
PWM	背光控制	PB11	高電平打開背光，也可使用 PWM 波控制亮度
LCD_RESET	復位	PB4	低電平復位
RS	LCD 數據/命令選擇	PD12	高電平表示傳輸數據，低電平表示傳輸命令
SPI_CS	SPI LCD 片選	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，如下進行配置。

1. SPI2 參數配置

2.SPI2 GPIO 配置

SPI LCD 的 SPI 頻率很高，所涉及的 SPI 引腳速率都要配置為“very high”，如下：

3. 其他引腳配置

如下圖所示：

4. 修改堆的大小

要使用“Draw_ChineseFont”顯示漢字，需要把堆調大（因為里面使用到 malloc 函數分配比較大的內存），如下：

2.4.3 添加驅動

我們已經事先編寫好驅動程序，把“項目 1-全場景工業互聯設備管理系統解決方案 (PC 上位機+中控+多傳感器)3程序源碼01視頻配套的源碼2-2_使用 LCD 打印調試信息 Module_driver.7z ”解壓得到“ Module_driver ”文件夾，這個文件夾放入工程的 “Drivers”目錄。

然后在 MDK-ARM 工程里添加 group、文件，如下：

最后添加頭文件目錄，如下：

2.4.4 添加代碼

在 main.c 的 main 函數中，添加如下代碼：

/* USER CODE BEGIN 2 */
LCD_Init(1);   /* 初始化LCD為橫屏 */
Draw_Init();   /* 初始化繪制系統 */
Draw_Clear(0); /* 清屏 */
?
Draw_String(0, 0, "www.100ask.netrn10ask.taobao.com", 0x0000ff00, 0); /* 繪制字符串 */
?
Draw_ChineseFont(0, 40, "悅己之作方能悅人", 0xff0000, 0); /* 繪制漢字 */
?
extern const unsigned char gImage_100ask[36968];
Draw_Picture(0, 100, gImage_100ask);  /* 繪制圖片 */
?
Draw_Circle(60, 250, 50, 0xffffff); /* 畫圓 */
?
Draw_Rectangle(180, 200, 280, 300, 0xffffff); /* 畫矩形 */

編譯、燒寫、運行即可在 LCD 上看到信息。

2.4.5 函數使用說明

除了“LCD_Init”在“spi_lcd.h”里聲明外，其他函數都在“draw.h”里聲明。

1. 初始化函數

有 2 個初始化函數：

SPI LCD 的初始化函數“LCD_Init”，原型與用法如下：

/**********************************************************************
* 函數名稱：  LCD_Init
* 功能描述：  初始化LCD
* 輸入參數：  rotation - 旋轉角度, 取值如下
*    LCD_DISPLAY_ROTATION_0,
*    LCD_DISPLAY_ROTATION_90,
*    LCD_DISPLAY_ROTATION_180,
*    LCD_DISPLAY_ROTATION_270,
* 輸出參數：  無
* 返 回 值： 無
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/ void LCD_Init(lcd_display_rotation_t rotation);

繪制系統的初始化函數“Draw_Init”，原型與用法如下：

/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_Init
* 功能描述：  Draw初始化,得到LCD的分辨率
* 輸入參數：  無
* 輸出參數：  無
* 返 回 值： 無
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/ void Draw_Init(void) ;

2. 清屏函數

原型與用法如下：

/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_Clear
* 功能描述：  把屏幕清屏為某種顏色
* 輸入參數：  dwColor, 顏色, 格式為0x00RRGGBB
* 輸出參數：  無
* 返 回 值： 無
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/ 
void Draw_Clear(uint32_t dwColor);

3. ASCII 字符、字符串繪制函數

在 LCD 上打印 ASCII 字符、字符串的函數：

/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_ASCII
* 功能描述：  繪制ASCII字符
* 輸入參數：  x,y - 左上角坐標
*            c   - 字符
*            front_color - 前景顏色, 格式為0x00RRGGBB
*            back_color  - 背景顏色, 格式為0x00RRGGBB
* 輸出參數：  無
* 返 回 值：  字符寬度(單位:像素)
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/
int Draw_ASCII(uint32_t x, uint32_t y, char c, uint32_t front_color, uint32_t back_color);
?
/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_String
* 功能描述：  繪制ASCII字符串
* 輸入參數：  x,y - 左上角坐標
*            str - 字符串
*            front_color - 前景顏色, 格式為0x00RRGGBB
*            back_color  - 背景顏色, 格式為0x00RRGGBB
* 輸出參數：  無
* 返 回 值：  字符串寬度(單位:像素)
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/
int Draw_String(uint32_t x, uint32_t y, char *str, uint32_t front_color, uint32_t back_color);

4.數值繪制函數

在 LCD 上打印十進制數、十六進制數的函數：

/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_Number
* 功能描述：  以十進制顯示數字
* 輸入參數：  (x,y) - 坐標
*            num   - 數值
*            front_color - 前景顏色, 格式為0x00RRGGBB
* 輸出參數：  無
* 返 回 值：  顯示的字符的總寬度(單位:像素)
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/
int Draw_Number(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t num, uint32_t front_color);
?
/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_HexNumber
* 功能描述：  以16進制顯示數字
* 輸入參數：  (x,y) - 坐標
*            num   - 數值
*            front_color - 前景顏色, 格式為0x00RRGGBB
* 輸出參數：  無
* 返 回 值：  顯示的字符的總寬度(單位:像素)
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/
int Draw_HexNumber(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t num, uint32_t front_color);

5. 幾何圖形繪制函數

可以畫線、畫矩形、圓形：

/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_Line
* 功能描述：  畫線
* 輸入參數：  x1,y1 - 起點坐標
*            x2,y2 - 終點坐標
*            front_color - 前景顏色, 格式為0x00RRGGBB
* 輸出參數：  無
* 返 回 值： 無
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/
void Draw_Line(uint32_t x1, uint32_t y1, uint32_t x2, uint32_t y2, uint32_t front_color);
?
/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_Rectangle
* 功能描述：  畫矩形
* 輸入參數：  (x1,y1),(x2,y2):矩形的對角坐標
*            front_color - 前景顏色, 格式為0x00RRGGBB
* 輸出參數：  無
* 返 回 值： 無
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/
void Draw_Rectangle(uint32_t x1, uint32_t y1, uint32_t x2, uint32_t y2, uint32_t front_color);
?
/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_Circle
* 功能描述：  畫圓
* 輸入參數：  (x0,y0) - 中心點
*            r       - 半徑(單位:像素)
*            front_color - 前景顏色, 格式為0x00RRGGBB
* 輸出參數：  無
* 返 回 值： 無
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/
void Draw_Circle(uint32_t x0, uint32_t y0, uint32_t r, uint32_t front_color);

6. 漢字繪制函數

函數原型如下：

/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_Picture
* 功能描述：  繪制圖片
* 輸入參數：  (x,y) - 坐標
*            pic   - 使用image2lcd生成的圖片(水平掃描,包含圖像頭數據,16位真彩色,高位在前)
*                    先使用"image2lcd.EXE"生成圖片的點陣,存入picture.c
* 輸出參數：  無
* 返 回 值： 無
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/
void Draw_Picture(uint32_t x, uint32_t y, const uint8_t *pic);

使用這個函數的前提是：先使用"取字模軟件.EXE"生成點陣,存入 font_chinese.c 的 CnChar32x29 數組中。這個工具在“4工具軟件9文字取模軟件”目錄里，操作示意圖如下：

復制出來的點陣數據，存入 font_chinese.c 的 CnChar32x29 數組中，如下添加索引：

以后，就可以使用如下代碼顯示漢字了：

Draw_ChineseFont(0, 40, "悅己悅人之作", 0xff0000, 0); /* 繪制漢字 */

Draw_ChineseFont”函數里第 3 個參數里只能有漢字，不能有其他字符，并且這些漢字必須在“font_chinese.c”的索引里。

注意：使用“Draw_ChineseFont”函數時，它所在的文件編碼格式必須是“UTF-8”， “font_chinese.c”文件的編碼格式也必須是“UTF-8”。

7. 圖片繪制函數

函數原型如下：

/**********************************************************************
* 函數名稱：  Draw_Picture
* 功能描述：  繪制圖片
* 輸入參數：  (x,y) - 坐標
*            pic   - 使用image2lcd生成的圖片(水平掃描,包含圖像頭數據,16位真彩色,高位在前)
*                    先使用"image2lcd.EXE"生成圖片的點陣,存入picture.c
* 輸出參數：  無
* 返 回 值： 無
* 修改日期：       版本號     修改人       修改內容
* -----------------------------------------------
* 2024/02/01        V1.0     韋東山       創建
***********************************************************************/
void Draw_Picture(uint32_t x, uint32_t y, const uint8_t *pic);

使用這個函數的前提是：先使用"Image2Lcd"生成圖片的點陣,存入 picture.c 中。這個工具在“4工具軟件10圖片點陣生成工具”目錄里，操作示意圖如下：

打開生成的文件，把它的代碼全部復制進 picture.c 里，示例如下：

以后，就可以使用如下代碼顯示圖片了：

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

2.5 使用 FreeRTOS

本節代碼為“項目 1-全場景工業互聯設備管理系統解決方案(PC 上位機+中控+多傳感器)3程序源碼?1視頻配套的源碼2-3_使用 FreeRTOSdemo.7z”。

2.5.1 添加 FreeRTOS

打開工程的 STM32CubeMX 配置，如下使能 FreeRTOS：

2.5.2 配置 FreeRTOS

如下配置：

使用 FreeRTOS 時，它的時鐘基準來之 SysTick 定時器； HAL 庫的時鐘基準建議更好為

其他定時器，如下修改（TIMER6、TIMER7 是功能最弱的基礎定時器，可以選擇它們）：

2.5.3 添加用戶代碼

在“CoreSrcapp_freertos.c”中，有一個默認任務，可以用來點燈，代碼如下：

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 */
}

然后再創建第2 個任務，它在 LCD 上不斷顯示變化的字符。任務的入口函數如下：

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”函數中，創建第 2 個任務：

/* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
    /* add threads, ... */
    xTaskCreate(
        SPILCDTaskFunction, // 函數指針, 任務函數
        "spi_lcd_task", // 任務的名字
        200, // 棧大小,單位為word,10表示40字節
        NULL, // 調用任務函數時傳入的參數
        osPriorityNormal, // 優先級
        NULL); // 任務句柄, 以后使用它來操作這個任務