一个实用的单片机软件框架

• 2023-08-06 21:28:50 来源：面包芯语

使用说明

完整的代码可以参考工程文件,系统开发平台如下：

(资料图)

MCU：STM32F401RET6

IDE：IAR 7.4或者Keil MDK 4.72A

任务初始化及任务轮询管理(module)

使用此模块前需要系统提供滴答定时器，用于驱动任务轮询作业。（参考platform.c）

//定时器中断(提供系统滴答)voidSysTick_Handler(void){systick_increase(SYS_TICK_INTERVAL);//增加系统节拍}

注册初始化入口及任务(参考自key_task.c)

staticvoidkey_init(void){/*dosomething*/}staticvoidkey_scan(void){/*dosomething*/}module_init("key",key_init);//注册按键初始化接口driver_register("key",key_scan,20);//注册按键任务(20ms轮询1次)

命令管理器(cli)

适用于在线调试、参数配置等(参考使用cli_task.c)，用户可以通过串口输出命令行控制设备行为、查询设备状态等功能。

命令格式

cli支持的命令行格式如下：

< param1> < param2> < paramn> < \r\n >,< param1>, < param2>, < paramn>, < \r\n >

每行命令包含一个命令名称+命令参数(可选),命令名称及参数可以通过空格或者","进行分隔。

系统默认命令

cli系统自带了2条默认命令，分别是"?"与"help"命令，输入他们可以列出当前系统包含的命令列表，如下所示：

?-aliasfor"help"help-listallcommand.pm-Lowpowercontrolcommandreset-resetsystemsysinfo-showsysteminfomation.

适配命令管理器

完整的例子可以参考cli_task.c.

staticcli_obj_tcli;/*命令管理器对象*//**@brief命令行任务初始化*@returnnone*/staticvoidcli_task_init(void){cli_port_tp={tty.write,tty.read};/*读写接口*/cli_init(&cli,&p);/*初始化命令行对象*/cli_enable(&cli);cli_exec_cmd(&cli,"sysinfo");/*显示系统信息*/}/**@brief命令行任务处理*@returnnone*/staticvoidcli_task_process(void){cli_process(&cli);}module_init("cli",cli_task_init);task_register("cli",cli_task_process,10);/*注册命令行任务*/

命令注册

以复位命令为例(参考cmd_devinfo.c)：

#include"cli.h"//.../**@brief复位命令*/intdo_cmd_reset(structcli_obj*o,intargc,char*argv[]){NVIC_SystemReset();return0;}cmd_register("reset",do_cmd_reset,"resetsystem");

低功耗管理器(pm)

控制间歇运行，降低系统功耗。其基本的工作原理是通过轮询系统中各个模块是否可以允许系统进入低功耗。实际上这是一种判决机制，所有模块都具有有票否决权，即只要有一个模块不允许休眠，那么系统就不会进入休眠状态。pm模块在休眠前会统计出各个模块会返回最小允许休眠时长，并以最小休眠时长为单位进行休眠。

如何适配

使用前需要通过pm_init进行初始化适配，并提供当前系统允许的最大休眠时间，进入休眠的函数接口，基本的接口定义如下：

/*低功耗适配器---------------------------------------------------------*/typedefstruct{/***@brief系统最大休眠时长(ms)*/unsignedintmax_sleep_time;/***@brief进入休眠状态*@param[in]time-期待休眠时长(ms)*@retval实际休眠时长*@note休眠之后需要考虑两件事情,1个是需要定时起来给喂看门狗,否则会在休眠*期间发送重启.另外一件事情是需要补偿休眠时间给系统滴答时钟,否则会*造成时间不准。*/unsignedint(*goto_sleep)(unsignedinttime);}pm_adapter_t;voidpm_init(constpm_adapter_t*adt);voidpm_enable(void);voidpm_disable(void);voidpm_process(void);

完成的使用例子可以参考platform-lowpower.c，默认情况下是禁用低功耗功能的，读者可以去除工程中原来不带低功耗版本的platform.c，并加入platform-lowpower.c文件进行编译即可使用。

注册低功耗设备

以按键扫描为例，正常情况下，如果按键没有按下，那么系统休眠可以进入休眠状态，对按键功能是没有影响的。如果按键按下时，那么系统需要定时唤醒并轮询按键任务。

所以在一个低功耗系统下，为了不影响按键实时性需要处理好两个事情：

对于第一种情况，将按键配置为边沿中断唤醒即可，以STM32F4为例(参考key_task.c)，它支持外部中断唤醒功能。

/**@brief按键io初始化*PC0->key;*@returnnone*/staticvoidkey_io_init(void){/*EnableGPIOAclock*/RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);gpio_conf(GPIOC,GPIO_Mode_IN,GPIO_PuPd_UP,GPIO_Pin_0);//低功耗模式下,为了能够检测到按键，配置为中断唤醒RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG,ENABLE);SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOC,EXTI_PinSource0);exti_conf(EXTI_Line0,EXTI_Trigger_Falling,ENABLE);nvic_conf(EXTI0_IRQn,0x0F,0x0F);key_create(&key,readkey,key_event);/*创建按键*/}

对于第二种情况，可以通过pm_dev_register来处理，当系统请求休眠时，如果此时按键按下，则返回下次唤醒时间即可，如下面的例子所示。

//参考key_task.c#include"pm.h"/**@brief休眠通知*/staticunsignedintkey_sleep_notify(void){returnkey_busy(&key)||readkey()?20:0;/*非空闲时20ms要唤醒1次*/}pm_dev_register("key",NULL,key_sleep_notify,NULL);

blink模块

具有闪烁特性(led, motor, buzzer)的设备(led, motor, buzzer)管理

使用步骤:

或者通过"module"模块的任务注册来实现

task_register("blink",blink_dev_process,50);//50ms轮询1次

LED驱动

blink_dev_tled;//定义led设备/**@brief红色LED控制(GPIOA.8)*@param[in]on-亮灭控制*/staticvoidled_ctrl(inton){if(on)GPIOA->ODR|=(1<<8);elseGPIOA->ODR&=~(1<<8);}/**@briefled初始化程序*/voidled_init(void){led_io_init(void);//ledio初始化blink_dev_create(&led,led_ctrl);//创建led设备blink_dev_ctrl(&led,50,100,0);//快闪(50ms亮,100ms灭)}

按键管理模块

类似blink模块，使用之前有两个注意事项:

key_tkey;//定义按键管理器/**@brief按键事件*@param[in]type-按键类型(KEY_PRESS,KEY_LONG_DOWN,KEY_LONG_UP)*@param[in]duration-长按持续时间*/voidkey_event(inttype,unsignedintduration){if(type==KEY_PRESS){//短按}elseif(type==KEY_LONG_DOWN){//长按}}//读取键值(假设按键输出口为STM32MCUPA8)intread_key(void){returnGPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8)==Bit_RESET;}/**@brief按键初始化*/voidkey_init(void){//打开GPIO时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);//配置成输入模式gpio_conf(GPIOA,GPIO_Mode_IN,GPIO_PuPd_NOPULL,GPIO_Pin_8);//创建1个按键key_create(&key,read_key,key_event);}

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