STONE LCD พร้อมสมาร์ทโฮม: 5 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

วันนี้ ฉันได้จอแสดงผลไดรฟ์พอร์ตอนุกรมของ STONE ซึ่งสามารถสื่อสารผ่านพอร์ตอนุกรมของ MCU และการออกแบบตรรกะ UI ของจอแสดงผลนี้สามารถออกแบบได้โดยตรงโดยใช้ซอฟต์แวร์ VGUS ที่ให้ไว้บนเว็บไซต์ทางการของ STONE ซึ่งสะดวกมากสำหรับเรา ดังนั้นฉันจึงวางแผนที่จะใช้มันเพื่อสร้างตัวควบคุมอุปกรณ์ง่ายๆ ซึ่งรวมถึงการควบคุมไฟต่างๆ (ห้องนั่งเล่น ห้องครัว ห้องเด็ก ห้องน้ำ) ในเวลาเดียวกัน สามารถเก็บอุณหภูมิในร่มและกลางแจ้ง ความชื้น และคุณภาพอากาศได้ นี่เป็นเพียงตัวอย่างง่ายๆ และคุณสามารถดำเนินการพัฒนารองผ่านรหัสที่ฉันให้ไว้ บทแนะนำพื้นฐานเกี่ยวกับหน้าจอ STONE สามารถไปที่เว็บไซต์:

เว็บไซต์มีข้อมูลหลากหลายเกี่ยวกับแบบจำลอง ผู้ใช้ และเอกสารการออกแบบ รวมถึงวิดีโอสอนการใช้งาน ฉันจะไม่ลงรายละเอียดมากเกินไปที่นี่

ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบส่วนต่อประสาน UI

Photoshop

ฉันออกแบบหน้า UI สองหน้าต่อไปนี้ด้วย photoshop:

โครงการนี้มีทั้งหมดสองหน้าข้างต้น "Light" และ "Sensor" ที่มุมขวาบนคือปุ่มสวิตช์ของสองหน้านี้

ในหน้า "แสงสว่าง" คุณสามารถควบคุมไฟทุกชนิดในบ้านของคุณได้ ในหน้า "เซ็นเซอร์" คุณสามารถตรวจสอบค่าที่เซ็นเซอร์ต่างๆ ตรวจพบได้

หลังจากการออกแบบสองหน้าข้างต้นแล้ว เราสามารถออกแบบปุ่มลอจิกผ่านซอฟต์แวร์ STONE TOOL ที่ให้ไว้บนเว็บไซต์ทางการของ STONE

เป็นที่น่าสังเกตว่าแหล่งสัญญาณนาฬิกาที่ใช้สำหรับการแสดงเวลาที่นี่เป็นแหล่งสัญญาณนาฬิกาของหน้าจอแสดงผล ไม่ใช่แหล่งสัญญาณนาฬิกาของ MCU

เอฟเฟกต์การสลับหน้า TAB

ไม่พบองค์ประกอบการสลับหน้า TAB ในซอฟต์แวร์ STONE TOOL ดังนั้นฉันจึงคิดหาวิธีอื่นเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การสลับหน้า TAB

จากการสังเกตที่ฉันให้ภาพ UI สองภาพพบว่าสองภาพด้านบนเป็นข้อความ "Light" และ "Sensor" ความแตกต่างคือขนาดพิกเซลต่างกันดังนั้นเราจึงต้องวางตำแหน่งสองพิกเซลเป็น ข้อความเดียวกันแล้วผ่านมุมบนซ้ายของเวลาและวันที่สำหรับการอ้างอิง คุณสามารถบรรลุ TAB เพื่อสลับผล

ตรรกะของปุ่ม

ใช้ปุ่ม "ห้องนั่งเล่น" เป็นตัวอย่าง เมื่อผู้ใช้กดปุ่มนี้ หน้าจอแสดงผลพอร์ตอนุกรมของ STONE จะส่งคำแนะนำโปรโตคอลที่สอดคล้องกันผ่านพอร์ตอนุกรม หลังจากได้รับคำแนะนำนี้ MCU ของผู้ใช้จะแยกวิเคราะห์โปรโตคอลเพื่อควบคุมสถานะการสลับของไฟที่เชื่อมต่อกับ MCU

การได้มาซึ่งเซ็นเซอร์

ยกตัวอย่าง "คุณภาพอากาศ" ถ้าคุณต้องการได้คุณภาพอากาศภายในอาคาร เราต้องมี MCU เพื่อรวบรวมคุณภาพอากาศ เซ็นเซอร์คุณภาพอากาศเมื่อตัวเลข MCU รวบรวมผ่านอัลกอริทึมการเปรียบเทียบข้อดีข้อเสียของคุณภาพอากาศแล้ว MCU ส่งผ่านพอร์ตอนุกรมเพื่อแสดงพื้นที่จัดเก็บของ "ดี" หรือ "ไม่ดี" เพื่อเปลี่ยนเนื้อหาที่แสดง "ตัวแปรข้อความ0" จากนั้นผู้ใช้จะมองเห็นข้อดีของการควบคุมคุณภาพอย่างสังหรณ์ใจ สิ่งเหล่านี้จะอธิบายในภายหลังในรหัส MCU

ขั้นตอนที่ 2: การสื่อสาร MCU

STM32 คือ MCU ที่ทุกคนคุ้นเคย และเป็นรูปแบบ MCU ทั่วไปในต่างประเทศ ดังนั้น รุ่นเฉพาะของ STM32 MCU ที่ฉันใช้ในโปรเจ็กต์นี้คือ STM32F103RCT6

มีหลายรุ่นของ STM32 ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของตลาด เคอร์เนลสามารถแบ่งออกเป็น cortex-m0, M3, M4 และ M7 และแต่ละเคอร์เนลสามารถแบ่งออกเป็นกระแสหลัก ประสิทธิภาพสูง และใช้พลังงานต่ำ

จากมุมมองของการเรียนรู้ล้วนๆ คุณสามารถเลือก F1 และ F4, F1 หมายถึงประเภทพื้นฐาน ตามเคอร์เนล cortex-m3 ความถี่หลักคือ 72MHZ, F4 หมายถึงประสิทธิภาพสูง ตามเคอร์เนล cortex-m4 หลัก ความถี่ 180M.

สำหรับ F1, F4 (รุ่น 429 ขึ้นไป) นอกเหนือจากเมล็ดที่แตกต่างกันและการปรับปรุงความถี่หลัก คุณลักษณะที่ชัดเจนของการอัพเกรดคือตัวควบคุม LCD และอินเทอร์เฟซของกล้อง การรองรับ SDRAM ความแตกต่างนี้จะมีความสำคัญในการเลือกโครงการ อย่างไรก็ตาม จากมุมมองของการสอนในมหาวิทยาลัยและการเรียนรู้เบื้องต้นของผู้ใช้ ซีรีส์ F1 ยังคงเป็นตัวเลือกแรก ปัจจุบัน STM32 ของซีรีส์ F1 มีวัสดุและผลิตภัณฑ์มากที่สุดในตลาด

เกี่ยวกับการติดตั้งสภาพแวดล้อมการพัฒนา STM32 SCM และวิธีการดาวน์โหลดโปรแกรม ฉันจะไม่แนะนำ

การเริ่มต้น GPIO

ในโครงการนี้ เราใช้ GPIO ทั้งหมด 4 ตัว หนึ่งในนั้นคือพินเอาต์พุต PWM มาดูการเริ่มต้นของพอร์ต GPIO ธรรมดาสามพอร์ตกันก่อน:

ฟังก์ชันนี้เริ่มต้น PB0\PB1\PB2 ของ STM32F103C8 เป็นพินเอาต์พุตและเรียกจากฟังก์ชันหลัก หลังจากการเริ่มต้น เราจำเป็นต้องมีตรรกะในการควบคุมสถานะเอาต์พุต GPIO ระดับสูงและต่ำ ดังนั้นฉันจึงเขียนฟังก์ชันดังต่อไปนี้:

นี่คือฟังก์ชันที่คุณสามารถเข้าใจโดยสัญชาตญาณโดยใช้ชื่อของตัวแปร

การเริ่มต้นพอร์ตอนุกรม

ส่วนการเริ่มต้นของพอร์ตอนุกรมอยู่ใน uart.c:

จากนั้นเรียก uart_init ในฟังก์ชันหลักเพื่อเริ่มต้นอัตรา baud ของพอร์ตอนุกรมที่ 115200 พินใช้ PA9/PA10

การเริ่มต้น PWM

ขั้นตอนเฉพาะ:

1. ตั้งนาฬิกา RCC;

2. ตั้งค่านาฬิกา GPIO ควรตั้งค่าโหมด GPIO เป็น GPIO_Model_AF_PP หรือเป็นฟังก์ชัน GPIO_PinRemapConfig() หากจำเป็นต้องทำการแมปพินใหม่

3. ตั้งค่าการลงทะเบียนที่เกี่ยวข้องของตัวจับเวลา TIMx;

4. ตั้งค่าการลงทะเบียนที่เกี่ยวข้องกับ PWM ของตัวจับเวลา TIMx;

A. ตั้งค่าโหมด PWM

ข. กำหนดรอบการทำงาน (การคำนวณสูตร)

C. ตั้งค่าขั้วเปรียบเทียบเอาท์พุต (แนะนำก่อนหน้านี้)

D. สิ่งสำคัญที่สุดคือเปิดใช้งานสถานะเอาต์พุตของ TIMx และเปิดใช้งานเอาต์พุต PWM ของ TIMx หลังจากการตั้งค่าที่เกี่ยวข้องเสร็จสิ้น ตัวจับเวลา TIMx จะถูกเปิดโดย TIMx_Cmd () เพื่อรับเอาต์พุต PWM เรียก TIM3_PWM_Init นี้จากฟังก์ชันหลัก

ขั้นตอนที่ 3: การเขียนโค้ดลอจิก

แสดงการกำหนดที่อยู่ส่วนประกอบ

ส่วนประกอบของจอแสดงผลมีที่อยู่แยกต่างหาก และที่นี่ฉันได้เขียนทั้งหมดเป็นคำจำกัดความของมาโคร: การรับข้อมูลแบบอนุกรม

เมื่อดูข้อมูลเกี่ยวกับจอแสดงผล STONE คุณจะเห็นว่าเมื่อกดปุ่ม พอร์ตอนุกรมบนจอแสดงผลจะส่งโปรโตคอลในรูปแบบที่เหมาะสม ซึ่ง MCU ของผู้ใช้สามารถรับและแยกวิเคราะห์ได้ เมื่อกดปุ่ม พอร์ตอนุกรมบนจอแสดงผลจะส่งข้อมูลเก้าไบต์ รวมทั้งข้อมูลผู้ใช้ การรับข้อมูลแบบอนุกรมเขียนด้วย Handler: ข้อมูลที่ได้รับจะถูกจัดเก็บไว้ในอาร์เรย์ "USART_RX_BUF" ในโปรเจ็กต์นี้ ความยาวในการรับจะคงที่ เมื่อความยาวการรับมากกว่า 9 ไบต์ สิ้นสุดการรับจะถูกตัดสิน

ควบคุมสถานะการสลับของหลอดไฟ

ในฟังก์ชันหลัก ฉันเขียนรหัสลอจิกเพื่อควบคุมสถานะสวิตช์ของหลอดไฟ: ดังที่เราเห็น รหัสก่อนกำหนดว่าได้รับข้อมูลพอร์ตอนุกรมหรือไม่ และเมื่อได้รับข้อมูลพอร์ตอนุกรม กำหนดปุ่มที่ผู้ใช้ กดบนหน้าจอแสดงผล ปุ่มต่างๆ บนจอแสดงผลมีที่อยู่ที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถเห็นได้ในซอฟต์แวร์ STONE TOOL: เมื่อผู้ใช้กดปุ่ม "ห้องนั่งเล่น" บิตที่สี่และห้าของข้อมูลที่ส่งออกโดยพอร์ตอนุกรมของหน้าจอแสดงผลคือ ที่อยู่ของปุ่ม เนื่องจากบิตที่สี่ของปุ่มทั้งหมดที่ตั้งค่าไว้ที่นี้คือ 0x00 เราจึงสามารถตัดสินได้ว่าผู้ใช้กดปุ่มใดโดยพิจารณาจากข้อมูลของบิตที่ห้าโดยตรง หลังจากได้รับปุ่มที่กดโดยผู้ใช้แล้ว เราต้องตัดสินข้อมูลผู้ใช้ที่ได้รับเมื่อกดปุ่ม ซึ่งเป็นตัวเลขหลักที่แปดของข้อมูลที่ส่งจากหน้าจอแสดงผล ดังนั้นเราจึงทำการควบคุมดังต่อไปนี้: เขียนพารามิเตอร์ที่อยู่ของปุ่มและข้อมูลผู้ใช้ลงในฟังก์ชัน "Light_Contral" เพื่อควบคุมสถานะการเปิด-ปิดของไฟ เอนทิตีของฟังก์ชัน Light_Contral มีดังนี้: อย่างที่คุณเห็น หากที่อยู่ปุ่มคือ "ห้องนั่งเล่น" และข้อมูลผู้ใช้คือ "LightOn" หมุด PB0 ของ MCU จะถูกตั้งค่าเป็นเอาต์พุตระดับสูง และไฟติดสว่าง. อีกสามปุ่มคล้ายกัน แต่ฉันจะไม่พูดถึงที่นี่

เอาต์พุต PWM

ใน UI ที่ออกแบบโดยฉัน มีตัวควบคุมแบบเลื่อนซึ่งใช้เพื่อควบคุมความสว่างของแสงของ "ห้องเด็ก" MCU ถูกใช้งานโดยพินเอาต์พุต PWM. PWM คือ PB5 รหัสมีดังต่อไปนี้: ตัวปรับการเลื่อนถูกตั้งค่าเป็นค่าต่ำสุดที่ 0x00 และค่าสูงสุดคือ 0x64 เมื่อเลื่อน พอร์ตอนุกรมของหน้าจอแสดงผลจะส่งที่อยู่และข้อมูลที่เกี่ยวข้อง จากนั้นตั้งค่าอัตราส่วนหน้าที่ของเอาต์พุต PWM โดยเรียกใช้ฟังก์ชันต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่ 4: การได้มาซึ่งเซ็นเซอร์

ในหน้า "เซนเซอร์" ของหน้าจอแสดงผล มีข้อมูลเซนเซอร์สี่ตัว

ข้อมูลยังมีที่อยู่ที่เก็บข้อมูลในจอแสดงผล และเราสามารถเปลี่ยนเนื้อหาจริงได้โดยเพียงแค่เขียนข้อมูลไปยังที่อยู่เหล่านี้ผ่านพอร์ตอนุกรมของ MCU

ที่นี่ฉันทำการติดตั้งโค้ดอย่างง่าย:

ข้อมูลการแสดงผลจะอัปเดตทุกๆ 5 วินาที และฉันเขียนเพียงตัวอย่างง่ายๆ ของฟังก์ชันการรวบรวมเซ็นเซอร์ที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากฉันไม่มีเซ็นเซอร์เหล่านี้อยู่ในมือ

ในการพัฒนาโครงการจริง เซ็นเซอร์เหล่านี้อาจเป็นข้อมูลที่รวบรวมโดย ADC หรือข้อมูลที่รวบรวมโดยอินเทอร์เฟซการสื่อสาร IIC, UART และ SPI สิ่งที่คุณต้องทำคือเขียนข้อมูลเหล่านี้ลงในฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องเป็นค่าส่งคืน

ขั้นตอนที่ 5: เอฟเฟกต์การใช้งานจริง