目录
- 普冉PY32系列(一) PY32F0系列32位Cortex M0+ MCU简介
- 普冉PY32系列(二) Ubuntu GCC Toolchain和VSCode开发环境
- 普冉PY32系列(三) PY32F002A资源实测 – 这个型号不简单
- 普冉PY32系列(四) PY32F002A/003/030的时钟设置
- 普冉PY32系列(五) 使用JLink RTT代替串口输出日志
- 普冉PY32系列(六) 通过I2C接口驱动PCF8574扩展的1602LCD
- 普冉PY32系列(七) SOP8,SOP10,SOP16封装的PY32F002A/PY32F003管脚复用
- 普冉PY32系列(八) GPIO模拟和硬件SPI方式驱动无线收发芯片XN297LBW
- 普冉PY32系列(九) GPIO模拟和硬件SPI方式驱动无线收发芯片XL2400
- 普冉PY32系列(十) 基于PY32F002A的6+1通道遥控小车I – 综述篇
- 普冉PY32系列(十一) 基于PY32F002A的6+1通道遥控小车II – 控制篇
- 普冉PY32系列(十二) 基于PY32F002A的6+1通道遥控小车III – 驱动篇
基于PY32F002A的6+1通道遥控小车II – 控制篇
这篇继续介绍6+1通道遥控小车的控制端, 关于遥控手柄的硬件和软件设计的说明
PCB实物正面
在嘉立创下单了PCB, 收到的是这个样子的.
- PCB中二极管的位置稍微偏上, 存在与螺丝短接的风险, 在新的PCB设计中已经将其下移.
- 无线模块的天线没有覆漆, 在LCEDA中不知道怎么修改. PCB做出来是焊盘的效果(上锡了), 不影响使用.
背面
因为空间限制, PY32F002A和74HC595/165都放到了背面
分割后的各个模块
遥控面板成品
遥控面板的焊接过程运气不错, 从贴片到接插件都是一次成功, 没有返工.
正面
- 空间限制, 只比一张名片稍微大点, 布局比较局促.
- LCD因为是裸片没有托板, 和背光板一起是用热熔胶直接固定在PCB上的.
LCD试车, 显示没问题
背面
- 正面基本上全是接插件, 如果PY32F002A放到这面, 将来万一烧坏更换非常麻烦, 所以贴片元件都放到了背面
- 电源接口用的是XH2.54
- LCD背光担心电流过大, 补焊串了一颗1KR的电阻
LCD控制界面
这是最终的LCD控制界面
- 上面两道横杆代表旋钮的模拟量
- 中间和下方的四道横杆代表摇杆的模拟量
- 两边的6个数字代表了模拟量的数值, 都是8bit, 从0 – 255
- 下方的8个方格代表了8个开关量, 高亮(黑)代表按键按下(低电压), 正常(白)代表按键松开(高电压)
软件设计整体结构
因为只考虑发送, 所以控制端的流程较为简单, 做一个大循环肯定可行, 采集数据 -> 发送数据 -> 采集数据 -> 发送数据. 如果要提升大循环的效率, 因为LCD显示和无线发送共用SPI, 需要保留在大循环, ADC可以用定时器触发做成DMA, 节省出ADC的时间.
最终使用的执行流程是
- 使用一个
uint8_t pad_state[8]存储6+1通道的数据 - ADC使用定时器触发, 通过DMA存储转换结果到6个双字节内存地址, ADC DMA转换完成后
- 将结果转为8bit, 存入 pad_state,
- 收集74HC165的按键状态, 合成一个byte 也存入pad_state
- 计算CRC并存至 pad_state 最后一个字节
- 外层大循环读取 pad_state
- 更新LCD显示
- 通过无线发送数据
主循环
int main(void){ // ... /* Infinite loop */ while(1) { // 更新LCD显示 DRV_Display_Update(pad_state); // 发送 wireless_tx++; if (XL2400_Tx(pad_state, XL2400_PLOAD_WIDTH) == 0x20) { wireless_tx_succ++; } // 每 255 次发送, 打印一次成功次数, 用于标识成功率 if (wireless_tx == 0xFF) { wireless_state[10] = wireless_tx_succ; DEBUG_PRINTF("TX_SUCC: %02X\r\n", wireless_tx_succ); wireless_tx = 0; wireless_tx_succ = 0; } // 延迟可以调节 LL_mDelay(20); }}DMA中断
void DMA1_Channel1_IRQHandler(void){ uint8_t crc = 0; if (LL_DMA_IsActiveFlag_TC1(DMA1) == 1) { LL_DMA_ClearFlag_TC1(DMA1); // 转换DMA读数为uint8_t并存入pad_state for (uint8_t i = 0; i > 4); crc += pad_state[i]; } // 从 74HC165 读取按键状态 pad_state[6] = HC165_Read(); // 存入CRC结果 pad_state[7] = crc + pad_state[6]; }}无线通讯
无线部分使用的是硬件SPI驱动的 XL2400, 代码可以参考
https://github.com/IOsetting/py32f0-template/tree/main/Examples/PY32F0xx/LL/SPI/XL2400_Wireless
传输的数据格式为固定长度8字节
#define XL2400_PLOAD_WIDTH 8 // Payload width其中字节[0, 5]为6个ADC采集的数值结果, 字节[6]为74HC165采集的按键结果, 字节[7]为CRC校验.
收发的地址是固定的(将来需要改进)
const uint8_t TX_ADDRESS[5] = {0x11,0x33,0x33,0x33,0x11};const uint8_t RX_ADDRESS[5] = {0x33,0x55,0x33,0x44,0x33};输入采集ADC采集
DMA初始化
void MSP_DMA_Config(void){ LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_DMA1); LL_APB1_GRP2_EnableClock(LL_APB1_GRP2_PERIPH_SYSCFG); // Remap ADC to LL_DMA_CHANNEL_1 LL_SYSCFG_SetDMARemap_CH1(LL_SYSCFG_DMA_MAP_ADC); // Transfer from peripheral to memory LL_DMA_SetDataTransferDirection(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_DIRECTION_PERIPH_TO_MEMORY); // Set priority LL_DMA_SetChannelPriorityLevel(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_PRIORITY_HIGH); // Circular mode LL_DMA_SetMode(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_MODE_CIRCULAR); // Peripheral address no increment LL_DMA_SetPeriphIncMode(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_PERIPH_NOINCREMENT); // Memory address increment LL_DMA_SetMemoryIncMode(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_MEMORY_INCREMENT); // Peripheral data alignment : 16bit LL_DMA_SetPeriphSize(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_PDATAALIGN_HALFWORD); // Memory data alignment : 16bit LL_DMA_SetMemorySize(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_MDATAALIGN_HALFWORD); // Data length LL_DMA_SetDataLength(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, 6); // Sorce and target address LL_DMA_ConfigAddresses(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, (uint32_t)&ADC1->DR, (uint32_t)adc_dma_data, LL_DMA_GetDataTransferDirection(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1)); // Enable DMA channel 1 LL_DMA_EnableChannel(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1); // Enable transfer-complete interrupt LL_DMA_EnableIT_TC(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1); NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 0); NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);}ADC初始化
void MSP_ADC_Init(void){ __IO uint32_t backup_setting_adc_dma_transfer = 0; LL_APB1_GRP2_EnableClock(LL_APB1_GRP2_PERIPH_ADC1); LL_ADC_Reset(ADC1); // Calibrate start if (LL_ADC_IsEnabled(ADC1) == 0) { /* Backup current settings */ backup_setting_adc_dma_transfer = LL_ADC_REG_GetDMATransfer(ADC1); /* Turn off DMA when calibrating */ LL_ADC_REG_SetDMATransfer(ADC1, LL_ADC_REG_DMA_TRANSFER_NONE); LL_ADC_StartCalibration(ADC1); while (LL_ADC_IsCalibrationOnGoing(ADC1) != 0); /* Delay 1ms(>= 4 ADC clocks) before re-enable ADC */ LL_mDelay(1); /* Apply saved settings */ LL_ADC_REG_SetDMATransfer(ADC1, backup_setting_adc_dma_transfer); } // Calibrate end /* PA0 ~ PA5 as ADC input */ LL_GPIO_SetPinMode(GPIOA, LL_GPIO_PIN_0, LL_GPIO_MODE_ANALOG); LL_GPIO_SetPinMode(GPIOA, LL_GPIO_PIN_1, LL_GPIO_MODE_ANALOG); LL_GPIO_SetPinMode(GPIOA, LL_GPIO_PIN_2, LL_GPIO_MODE_ANALOG); LL_GPIO_SetPinMode(GPIOA, LL_GPIO_PIN_3, LL_GPIO_MODE_ANALOG); LL_GPIO_SetPinMode(GPIOA, LL_GPIO_PIN_4, LL_GPIO_MODE_ANALOG); LL_GPIO_SetPinMode(GPIOA, LL_GPIO_PIN_5, LL_GPIO_MODE_ANALOG); /* Set ADC channel and clock source when ADEN=0, set other configurations when ADSTART=0 */ LL_ADC_SetCommonPathInternalCh(__LL_ADC_COMMON_INSTANCE(ADC1), LL_ADC_PATH_INTERNAL_NONE); LL_ADC_SetClock(ADC1, LL_ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2); LL_ADC_SetResolution(ADC1, LL_ADC_RESOLUTION_12B); LL_ADC_SetDataAlignment(ADC1, LL_ADC_DATA_ALIGN_RIGHT); LL_ADC_SetLowPowerMode(ADC1, LL_ADC_LP_MODE_NONE); LL_ADC_SetSamplingTimeCommonChannels(ADC1, LL_ADC_SAMPLINGTIME_41CYCLES_5); /* Set TIM1 as trigger source */ LL_ADC_REG_SetTriggerSource(ADC1, LL_ADC_REG_TRIG_EXT_TIM1_TRGO); LL_ADC_REG_SetTriggerEdge(ADC1, LL_ADC_REG_TRIG_EXT_RISING); /* Single conversion mode (CONT = 0, DISCEN = 0), performs a single sequence of conversions, converting all the channels once */ LL_ADC_REG_SetContinuousMode(ADC1, LL_ADC_REG_CONV_SINGLE); LL_ADC_REG_SetDMATransfer(ADC1, LL_ADC_REG_DMA_TRANSFER_UNLIMITED); LL_ADC_REG_SetOverrun(ADC1, LL_ADC_REG_OVR_DATA_OVERWRITTEN); /* Enable: each conversions in the sequence need to be triggerred separately */ LL_ADC_REG_SetSequencerDiscont(ADC1, LL_ADC_REG_SEQ_DISCONT_DISABLE); /* Set channel 0/1/2/3/4/5 */ LL_ADC_REG_SetSequencerChannels(ADC1, LL_ADC_CHANNEL_0 | LL_ADC_CHANNEL_1 | LL_ADC_CHANNEL_2 | LL_ADC_CHANNEL_3 | LL_ADC_CHANNEL_4 | LL_ADC_CHANNEL_5); LL_ADC_Enable(ADC1); // Start ADC regular conversion LL_ADC_REG_StartConversion(ADC1);}用于触发ADC的TIM1定时器初始化
void MSP_TIM1_Init(void){ LL_TIM_InitTypeDef TIM1CountInit = {0}; // RCC_APBENR2_TIM1EN == LL_APB1_GRP2_PERIPH_TIM1 LL_APB1_GRP2_EnableClock(RCC_APBENR2_TIM1EN); TIM1CountInit.ClockDivision = LL_TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; TIM1CountInit.CounterMode = LL_TIM_COUNTERMODE_UP; // 系统时钟48MHz, 预分频8K, 预分频后定时器时钟为6KHz TIM1CountInit.Prescaler = (SystemCoreClock / 6000) - 1; // 每600次计数一个周期, 每秒10个周期, 可以减小数值提高频率 TIM1CountInit.Autoreload = 600 - 1; TIM1CountInit.RepetitionCounter = 0; LL_TIM_Init(TIM1, &TIM1CountInit); /* Triggered by update */ LL_TIM_SetTriggerOutput(TIM1, LL_TIM_TRGO_UPDATE); LL_TIM_EnableCounter(TIM1);}开关量采集
74HC165的状态读取
uint8_t HC165_Read(void){ uint8_t i, data = 0; HC165_LD_LOW; // Pull down LD to load parallel inputs HC165_LD_HIGH; // Pull up to inhibit parallel loading for (i = 0; i < 8; i++) { data = data << 1; HC165_SCK_LOW; HC165_NOP; // NOP to ensure reading correct value if (HC165_DATA_READ) { data |= 0x01; } HC165_SCK_HIGH; } return data;}74HC165的示例代码, 可以参考 https://github.com/IOsetting/py32f0-template/tree/main/Examples/PY32F0xx/LL/GPIO/74HC165_8bit_Parallel_In_Serial_Out
LCD显示
PY32F002A驱动ST7567的示例代码可以参考 Examples/PY32F0xx/LL/SPI/ST7567_128x64LCD, 但是这个示例, 包括GitHub上可以搜到的其它示例, 都是使用 128 x 8 的内存作为显示缓存, 通过读写这块缓存再将缓存内容写入 ST7567 实现的显示内容更新. 这种方式可以实现非常灵活的显示, 缺点就是需要占用1KB的内存. 对于STM32F103这类有16KB或20KB内存的控制器, 1KB内存不算什么, 但是 PY32F002A 只有4KB内存, 1KB就值得考虑一下了. 因为遥控部分的数显, 显示格式相对固定, page之间可以相互独立, 没有相互交叠的部分, 启动后只需要显示滑动条和读数, 因此完全可以采用直接输出的方式.
换成直接输出后就变成这样的显示函数了, 定制LCD显示是比较费时费事的一步.
移动光标到坐标
void ST7567_SetCursor(uint8_t page, uint8_t column){ ST7567_WriteCommand(ST7567_SET_PAGE_ADDRESS | (page & ST7567_SET_PAGE_ADDRESS_MASK)); ST7567_WriteCommand(ST7567_SET_COLUMN_ADDRESS_MSB | ((column + ST7567_X_OFFSET) >> 4)); ST7567_WriteCommand(ST7567_SET_COLUMN_ADDRESS_LSB | ((column + ST7567_X_OFFSET) & 0x0F));}指定宽度和偏移量, 填入固定内容
static void DRV_DrawRepeat(uint8_t symbol, uint8_t width, uint8_t offset, uint8_t colorInvert){ symbol = symbol << offset; symbol = colorInvert? ~symbol : symbol; ST7567_TransmitRepeat(symbol, width);}画出横条
static void DRV_DrawHorizBar(uint8_t page, uint8_t column, uint8_t size){ ST7567_SetCursor(page, column); DRV_DrawRepeat(0x7E, 1, 0, 0); DRV_DrawRepeat(0x42, size, 0, 0); DRV_DrawRepeat(0x7E, 1, 0, 0);}在横条中画出高亮滑块
static void DRV_DrawHorizBarCursor(uint8_t page, uint8_t column, uint8_t value, uint8_t barWidth, uint8_t cursorWidth, uint8_t direction){ value = direction? value : 255 - value; ST7567_SetCursor(page, column + 1); DRV_DrawRepeat(0x42, barWidth, 0, 0); ST7567_SetCursor(page, column + 1 + (value * (barWidth - cursorWidth) / 255)); DRV_DrawRepeat(0x7E, cursorWidth, 0, 0);}画出竖条和竖条光标的方法更复杂, 这里就不贴代码了.
在main函数的while循环中, 每次会更新LCD显示
void DRV_Display_Update(uint8_t *state){ // 更新按键显示 DRV_DrawKeyState(*(state + 6)); // 更新4个横条的显示 DRV_DrawHorizBarCursor(0, 10, *(state + 4), 50, 4, 0); DRV_DrawHorizBarCursor(0, 65, *(state + 5), 50, 4, 1); DRV_DrawHorizBarCursor(7, 0, *(state + 1), 60, 4, 0); DRV_DrawHorizBarCursor(7, 65, *(state + 2), 60, 4, 1); // 更新2个竖条显示, 因为竖条处于多个page, 每次更新显示都需要全部重绘 DRV_DrawVertiBar(0, 1, 52); DRV_DrawVertiBarCursor(0, 1, 52, *(state + 0), 4, 0); DRV_DrawVertiBar(121, 1, 52); DRV_DrawVertiBarCursor(121, 1, 52, *(state + 3), 4, 1); // 输出6个模拟通道的数值(0 ~ 255) DRV_DrawNumber(1, 10, *(state + 4)); DRV_DrawNumber(1, 100, *(state + 5)); DRV_DrawNumber(4, 10, *(state + 0)); DRV_DrawNumber(4, 100, *(state + 3)); DRV_DrawNumber(5, 10, *(state + 1)); DRV_DrawNumber(5, 100, *(state + 2));}用直接写入的方式, 在不开JLink RTT 的情况下, 整机内存只需要不到400个字节, 资源节约效果明显.