一、开发环境
硬件:正点原子探索者 V3 STM32F407 开发板
单片机:STM32F407ZGT6
Keil版本:5.32
STM32CubeMX版本:6.9.2
STM32Cube MCU Packges版本:STM32F4 V1.27.1
之前介绍了很多关于点灯的方法,比如轮询、定时器中断、PWM、按键点灯等方式,这些文章使用的编程方法都不是模块化分层的编写方式,往往会导致代码可读性差、重用性差、扩展性差以及测试和维护困难等问题。为了避免这些问题,我们实际工作中通常会采用模块化分层的编写方法,这样可以确保代码结构清晰、功能明确,提高代码的可读性和可维护性,同时降低功能之间的耦合度,增强代码的重用性(无论是STM32F103还是STM32F407或是STM32H系列等,直接将文件复制使用)和扩展性。模块化分层的编写方式还有助于实现代码的并行开发,提高开发效率,使得整个项目更加易于管理和维护。
基于之前的按键点灯的程序进行修改,我将为您详细阐述如何使用STM32F407的HAL库,并结合STM32CubeMX配置工具,通过模块化分层方法用按键分别控制两个LED灯,即用引脚PE2和PE3按键分别控制PF9和PF10引脚LED。这一简洁而高效的流程将助您迅速掌握LED和按键模块化分层的编写方法。
LED灯
用drv_led.h和drv_led.c作为一个独立的模块,并提供三个LED驱动程序的接口int LedDrvInit(BoardLed led);//初始化指定的LED
int LedDrvWrite(BoardLed led, LedStatus status);//设置指定LED的状态
int LedDrvRead(BoardLed led);//读取指定LED的当前状态
按键
用drv_key.h和drv_key.c作为一个独立的模块,并提供两个KEY驱动程序的接口
int KeyDrvInit(BoardKey key);//用于初始化指定的按键。
int KeyDrvRead(BoardKey key);//用于读取指定按键的状态。
二、配置STM32CubeMX
- 启动STM32CubeMX,新建STM32CubeMX项目:
- 选择MCU:在软件中选择你的STM32型号-STM32F407ZGT6。
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选择时钟源:
- 配置时钟:
- 使能Debug功能:Serial Wire
- HAL库时基选择:SysTick
- 配置LED引脚:当前硬件的LED灯的引脚是PF9和PF10:在Pinout & Configuration标签页中,找到LED连接的GPIO端口,并设置为输出模式,通常选择Push-Pull,GPIO output level选低电平。
- 配置KEY引脚:当前硬件的KEY的引脚是PE2和PE3:在Pinout & Configuration标签页中,找到KEY连接的GPIO端口,并设置为输入模式,通常选择Pull-up。
- 配置工程参数:在Project标签页中,配置项目名称和位置,选择工具链MDK-ARM。
- 生成代码:在Code Generator标签页中,配置工程外设文件与HAL库,勾选头文件.c和.h文件分开,然后点击Project > Generate Code生成代码。
三、代码实现与部署
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新建文件:LED灯的驱动drv_led.h和drv_led.c : drv_led.h
#ifndef __DRV_LED_H #define __DRV_LED_Htypedef enum{LED1 = 1,LED2 }BoardLed;typedef enum{led_on = 0,led_off = 1 }LedStatus;#define LED1_PIN GPIO_PIN_9 #define LED1_PORT GPIOF #define LED2_PIN GPIO_PIN_10 #define LED2_PORT GPIOFint LedDrvInit(BoardLed led); int LedDrvWrite(BoardLed led, LedStatus status); int LedDrvRead(BoardLed led);#endif /* __DRV_LED_H */
drv_led.c
#include "drv_led.h" #include "stm32f4xx_hal.h"int LedDrvInit(BoardLed led) {switch(led){case LED1:{break;}case LED2:{break;}default:break;}return 0; }int LedDrvWrite(BoardLed led, LedStatus status) {switch(led){case LED1:{HAL_GPIO_WritePin(LED1_PORT, LED1_PIN, (GPIO_PinState)status);break;}case LED2:{HAL_GPIO_WritePin(LED2_PORT, LED2_PIN, (GPIO_PinState)status);break;}default:break;}return 0; }int LedDrvRead(BoardLed led) {LedStatus status = led_on;switch(led){case LED1:{status = (LedStatus)HAL_GPIO_ReadPin(LED1_PORT, LED1_PIN);break;}case LED2:{status = (LedStatus)HAL_GPIO_ReadPin(LED2_PORT, LED2_PIN);break;}default:break;}return status; }
- 添加路径:将drv_led.c添加到所属组, drv_led.h添加到头文件的路径中。
- 添加按键代码:drv_key.h和drv_key.c,方法与LED的一样。drv_key.h
drv_key.c// #ifndef __DRV_KEY_H 是预处理指令,用于防止头文件的内容在一个编译单元中被多次包含。 // 如果__DRV_KEY_H还没有被定义,则继续处理此头文件的内容;如果已经定义了,则忽略。 #ifndef __DRV_KEY_H #define __DRV_KEY_H// 定义一个名为BoardKey的枚举类型,用于表示不同的按键。 typedef enum{K1 = 1,// K1键,其值为1 K2, // K2键,其值为2(因为K1为1,所以K2自动为2) K3,K4 }BoardKey;// 定义一个名为KeyStatus的枚举类型,用于表示按键的状态。 typedef enum{ isPressed = 0, // 按键被按下,其值为0 isReleased = 1 // 按键被释放,其值为1 }KeyStatus; // 定义了一系列的宏,用于表示按键对应的GPIO引脚和端口。 // 例如,K1_PIN代表K1键连接的GPIO引脚,而K1_PORT代表该引脚所在的GPIO端口。 #define K1_PIN GPIO_PIN_0 #define K1_PORT GPIOA #define K2_PIN GPIO_PIN_2 #define K2_PORT GPIOE #define K3_PIN GPIO_PIN_3 #define K3_PORT GPIOE #define K4_PIN GPIO_PIN_4 #define K4_PORT GPIOEint KeyDrvInit(BoardKey key);//用于初始化指定的按键。 int KeyDrvRead(BoardKey key);//用于读取指定按键的状态。 #endif /* __DRV_KEY_H */
#include "drv_key.h" #include "stm32f4xx_hal.h"int KeyDrvInit(BoardKey key) {switch(key){case K1:{break;}case K2:{break;}case K3:{break;}case K4:{break;}default:break;}return 0; }int KeyDrvRead(BoardKey key) {KeyStatus status = isReleased;switch(key){case K1:{status = (KeyStatus)HAL_GPIO_ReadPin(K1_PORT, K1_PIN);break;}case K2:{status = (KeyStatus)HAL_GPIO_ReadPin(K2_PORT, K2_PIN);break;}case K3:{status = (KeyStatus)HAL_GPIO_ReadPin(K3_PORT, K3_PIN);break;}case K4:{status = (KeyStatus)HAL_GPIO_ReadPin(K4_PORT, K4_PIN);break;}default:break;}return status; }
- 在main.c添加代码:添加头文件
#include "drv_led.h" #include "drv_key.h"
/* USER CODE BEGIN 2 */LedStatus d1_s = led_off; //灯状态LedStatus d2_s = led_off;LedDrvInit(LED1);LedDrvInit(LED2);KeyDrvInit(K2);KeyDrvInit(K3);/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */if(KeyDrvRead(K2) == isPressed)/* 检测按键的状态 */ {HAL_Delay(100);/* 消抖处理 */ if(KeyDrvRead(K2) == isPressed){d1_s =!d1_s; /* 切换LED1状态 */ LedDrvWrite(LED1, d1_s); /* 更新LED1的显示状态 */ }}if(KeyDrvRead(K3) == isPressed) /* 检测按键的状态 */ {HAL_Delay(100);/* 消抖处理 */ if(KeyDrvRead(K3) == isPressed){d2_s =!d2_s;/* 切换LED1状态 */ LedDrvWrite(LED2, d2_s);/* 检测按键的状态 */ }} }
- 编译代码:Keil编译生成的代码。
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烧录程序:将编译好的程序用ST-LINK烧录到STM32微控制器中。
四、运行结果
观察结果:一旦程序烧录完成并运行,你应该能看到按不同的按键会点亮不同的LED灯。如果一切正常,恭喜你,你现在已经是一个掌握模块化分层的编写“点灯大师”了!
五、总结
模块化分层的编写方式对之前的代码封装了一层,提供了一个与LED和按键硬件交互的接口,使得软件开发者可以在不直接操作硬件的情况下控制LED和KEY,可以直接用到STM32F103中,如果引脚不一样,只需修改引脚即可。通过上面的代码,希望你更多的采用模块化分层的编写方式,确保代码结构清晰、功能明确,提高可读性和可维护性,降低功能耦合,增强重用和扩展性,也促进并行开发,提升效率,便于项目管理和维护。
六、注意事项
1.确保你的开发环境和工具链已经正确安装和配置。
2.在STM32CubeMX中配置GPIO时,注意选择正确的引脚和模式。
3.在编写代码时,确保使用正确的GPIO端口和引脚宏定义。
4.LED没有按预期点亮,按一下复位键,检查代码、连接和电源是否正确。