uC/OS室温计

一、           实验目的和要求

1.     学习Uc/OS II的应用程序编写；

2.     理解如何直接操作GPIO，体会与Linux的不同；

3.     学习单总线设备的访问方式；

4.     学习7段数码管的实时复用驱动方式。

 

二、           实验器材

1.     STM32F103核心板一块；

2.     MicroUSB线一根；

3.     面包板一块；

4.     两位7段数码管（共阳）一颗；

5.     360ou 1/8W电阻2颗；

6.     DHT-11温湿度传感器1个；

7.     面包线若干；

8.     编译软件；

9.     Fritzing

 

三、           实验内容和原理

1．设计输出方案，画连线示意图；

2．在面包板上连线，完成外部电路；

3．编写C/C++程序，测试程序和电路；

a)       测试、实现uC/OS对GPIO的访问；

b)       实现DHT-11数据的读

c)       实现以时分复用方式在四位7段数码管上一次现实0000-9999数字

d)       用两个uC/OS II人物，一个定时读DHT－11数据，一个轮流驱动数码管，一秒一次显示当前温度和湿度。注意处理好两个任务之间的数据共享。

 

四、           实验过程和数据记录

1.     首先使用Fritzing画出面包板示意图，示意图如下：



2.     然后在面包板上连线，连线图如下：



 
3.     下面使用C/C++编写程序

a.      测试、实现uC/OS对GPIO的访问；

配置相关GPIO端口，使用A11-12，C14-15作为7端数码管的选择位，使用A0-7作为7端数码管各led的显示。

void GPIO_Configuration(void) {     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;     RCC_DeInit();     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);     //C14-15初始化     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14                                 | GPIO_Pin_15;     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);     //A0-7,11-12初始化     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin0-7...11-12;     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); }

 

b.     实现DHT-11数据的读

uint8_t DHT11_Check() {     return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8); }   void DHT11_Wait(int state) {     while (DHT11_Check() != state); }   void DHT11_Rst(){     //请求数据协议     DHT11_Pin_OUT();     DHT11_Set(0);     Delay_us(25000);     DHT11_Set(1);     Delay_us(30);     DHT11_Set(0);     DHT11_Pin_IN(); } //5次读取中每次读取的数据 uint8_t DHT11_Read_Byte(){     int i, cnt;     uint8_t data = 0;     for (i=0; i<8; i++){         cnt = 0;         data <<= 1;         DHT11_Wait(1);         while (DHT11_Check() > 0){             Delay_us(1);             cnt++;         }         data |= cnt > 5;     }     return data; } //读取一次完整数据到buf中 uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *buf){     int i;     int cpu_sr;     //DHT11对数据交换时时间要求高，故需要关闭中断以防协议中断。     OS_ENTER_CRITICAL();     DHT11_Rst();     if (DHT11_Check() == 0){         DHT11_Wait(1);         DHT11_Wait(0);         for (i=0; i<5; i++){             buf[i] = DHT11_Read_Byte();         }         DHT11_Pin_OUT();         OS_EXIT_CRITICAL();         // 读取的第五个数据为校验数据         if (buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3] == buf[4]){             return 1;         }else{             return 0;         }     }else{         OS_EXIT_CRITICAL();            return 0;     } }

 

c.      实现以时分复用方式在四位7段数码管上一次现实0000-9999数字

 

由于有共阳极的特性，七段数码管需要使用时分复用的方式进行显示数据。

//选择显示数据位，4位输出数据只有一个置位，其为选择显示的位 void digit_select(int index) {     BitAction v[4];     int i;     for (i=0; i<4; i++){         //根据index选择显示位         if (index == i){             v[i] = Bit_SET;         }else{             v[i] = Bit_RESET;         }     }     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_11, v[0]);     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_12, v[1]);     GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_14, v[2]);     GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_15, v[3]); } //根据输入数字点亮对应led，共8位，包括小数点以及7段数码管 void digit_show(int digit) {     int segment, i, base;     BitAction v[8];     switch (digit){         case    0    :    segment = 0xc0; break;         case    1    :    segment = 0xf9; break;         case    2    :    segment = 0xa4; break;         case    3    :    segment = 0xb0; break;         case    4    :    segment = 0x99; break;         case    5    :    segment = 0x92; break;         case    6    :    segment = 0x82; break;         case    7    :    segment = 0xf8; break;         case    8    :    segment = 0x80; break;         case    9    :    segment = 0x90; break;         default      :    segment = 0x86; break;     }     base = 1 << 8;     // 由于数码管为共阳极，所以此处置位为不显示。     for (i=0; i<8; i++){         base >>= 1;         if ((segment & base )== 0){             v[i] = Bit_RESET;         }else{             v[i] = Bit_SET;         }     }     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, v[0]);     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_1, v[7]);     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_2, v[6]);     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_3, v[5]);     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, v[4]);     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, v[3]);     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_6, v[2]);     GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, v[1]); } //控制时分复用，每调用一次显示对应的一位，使用静态变量控制选择位 void display(int digit){     static int index = -1;     int i;     int base = 1000;     index = (index + 1) % 4;     //index=0-3时分别对应从左到右四位     for (i=0; i<index; i++){         base /= 10;     }     digit = (digit / base) % 10;     digit_select(index);     digit_show(digit); }

 

 

显示0000-9999的功能调用display函数。由于其需要显示一段时间才能显示完整的四位数字，所以需要循环一段时间。

void ShowData(void* pdata) {         int value, i;         for (value = 0; value < 10000 ;value += 1111){             for (i = 0; i < 200; i++){                 display(value);                 Delay_ms(5);             }             if (value == 9999)                 value = 0;         } }

 

下图是显示效果



 

d.     用两个uC/OS II人物，一个定时读DHT－11数据，一个轮流驱动数码管，一秒一次显示当前温度和湿度。注意处理好两个任务之间的数据共享。

 

void GetData(void* pdata) {     uint8_t buf[5];     memset(buf, 0, sizeof(buf));     while (1)     {   //检验数据有效性         if(DHT11_Read_Data(buf) == 1)         {             //温度＋湿度             ledValue = buf[2]*100 + buf[0];         }                 Delay_ms(1000);     } }   void ShowData(void* pdata) {      while(1)      {          //由于传感器数据读取有1s间隔，数值能够稳定显示。          display(ledValue);          Delay_ms(5);      } }

 

在main函数前面，创建两个优先级为1和2的任务，由于读取数据的任务更重要，所以优先级更高。

int GetData_Task_STK[STK_Size]; int ShowData_Task_STK[STK_Size]; int main(){     GPIO_Configuration();     OSInit();     OS_CPU_SysTickInit();     OSTaskCreate(         GetData,         (void *)0,         (OS_STK *)&GetData_Task_STK[STK_Size-1],         1);     OSTaskCreate(         ShowData,         (void *)0,         (OS_STK *)&ShowData_Task_STK[STK_Size-1],         2     );     OSStart();     return 0; }

 

                     下图为显示效果：



表明现在温度是26摄氏度，湿度为54%