本文是STM32U0测评系列的最后一篇。我认为STM32U0最吸引我的就是他极致的低功耗，ST官方也说他非常很适用于水表等产品的应用，于是我只做了一个电子墨水屏RTC日历。


+ [* f7 G: d( N一开始我是想做日历+时钟+温湿度。但是很可惜我手上的这块电子墨水屏不能局部刷新，只能全刷，而全刷要15s，也就是说1分钟内只有45s是正常显示的，这也太鸡肋了，完全没有实用性可言，所以最终决定就只做日历，一天刷新一次，功耗也是嘎嘎低

: P& n$ y$ n3 X5 r2 x
; S# F# B* b, j) W7 z由于中途有很多调试工作，我就不再一步一步讲解是怎么做的，简单讲解一下demo功能、接线、代码逻辑、上位机使用注意、后续改进想法等
6 _9 S* v3 R7 o( k5 k( T

一、简述功能
2 C) x8 C# ^/ a- N使用STM32U08 NUCLEO开发板外接一块我自己做的电子墨水屏驱动板（软硬件已开源，地址：https://github.com/BUYITAO/My_E-Paper_Driver），显示当前的日期，每天24点整由RTC闹钟唤醒刷新屏幕，平时MCU都处于STANDBY，这样可以让整个系统处于最低功耗状态。正常显示如下（偷懒了，没有做界面美化设计，请见谅）
' r% b) F  s/ p. c

$ V1 _" M  g- Q& u! E

系统首次上电后由于RTC参数丢失，会处于默认的预设状态，需要用户手动设置一下时间，此时电子墨水屏显示“Please config RTC data”，如下图所示

! p% o4 `; x1 C$ j# ~# _

用户可以通过串口发送配置参数（这个我做了一个上位机可以一键发送配置指令），MCU收到后，刷新屏幕，再进入standby。上位机界面如下图

  i/ }9 \+ {2 Z4 }. T& D

* A8 Q+ o% B  G) w& ~: t+ o1 l
. a4 I6 M7 y/ I" d1 {& g

6 Y" @. ~: D" s3 N" i

二、硬件连线

4 n2 Z- I9 _4 R- ]

2 M4 H: o  w7 p) b4 M! l9 ^; I
& s0 i2 Z* s3 E6 T! `4 R( {

墨水屏驱动板     STM32

MOSI          PA7

, c9 O) V; _9 e- l+ A

CS            PC9

8 J* z/ w3 R2 D+ q; t) G

RST           PC8

CLK           PA1

$ G9 ], `% x/ v) m0 l

DC            PC6

BUSY           PC5

% ]0 L4 u$ U: X9 O, n# J1 k1 D
2 A9 H  J4 j2 {0 e0 n! S& \! n
$ w) r! u+ l$ z

照片不太看得清楚开发板上的接线，我把原理图放上来

; ~' p: R' i, g0 b3 W1 q

然后串口部分我借用了STlink的VCP（这个最后改进点部分我会讲到，用这个其实对功耗影响挺大的，后续打算改掉）

7 {' A* L% s+ r2 ]/ l
; Z3 ]' V" G3 J6 I* _) D- \

三、代码简单讲解

根据之前做的功能设计，我在上一篇“【NUCLEO-U083RC评测】⑧RTC&STANDBY Alarm唤醒功能”工程的基础上继续开发。

: _5 V9 p+ _  Q. W; r; d6 P- E+ I

CUBEMX打开SPI，然后配置了GPIO。这样就可以实现与电子墨水屏的通讯

" ]( x0 u: _6 B

9 ]1 F3 T4 f; W4 ?. `8 O3 Y+ [4 n4 f

# o' Y( B0 o3 D: }6 G& Z# I+ H6 ]

+ B) u1 E9 @; O) }

然后把GPIO和SPI的库改成LL库（个人习惯，这些基础的外设以前LL库用惯了，毕竟可以看代码学习对应寄存器的操作），然后生成代码即可

0 k" o7 e- T# v

; z" q- F( i8 o9 G

***这里需要注意一下生成的代码有两个BUG，毕竟现在U0的PACK才第一版，有点BUG很正常，希望ST可以看到我的这个文章，在后续的版本中修复一下

第一个是在main.h中，红框这个没有换行，会导致编译报错

; `4 ^, K$ ]. u& V4 k4 ^9 t

* h  Y  S( ?( l9 w" g# w
% o/ y# ^! G. }$ x' E. ^

第二个是生成的工程会强制设置为V6编译器，V6编译会疯狂报错，改成V5就好

. D5 l4 L, ~4 B5 H7 `6 I

5 U  y! C( k  g4 s
0 n6 L4 C: L0 R- G) ?! X( v4 K3 V

然后关于电子墨水屏的移植、配置啥的我就不细讲了，在我分享的github上有详细的readme。接下来简单看一下功能代码

while1前我会初始化墨水屏，然后判断是否为首次上电。如果是首次上电，就让墨水屏显示“Please config RTC data”，反之就清除标志位，刷新屏幕（到这里就是RTC闹钟到时间了，要刷新屏幕，显示新的日期），然后再进入Standby

1.   /* 初始化墨水屏 */
   
2.   E2213JS0C1_Init(0);
   
3.   /* 是否为首次上电 */
   
4.   if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) == RESET)
   
5.   {
   4 p. j3 ]* ?1 g; s
6.     printf("normal run\r\n");
   3 C* d6 P; D+ x5 z2 A4 S, w
7.     /* 打印RTC时间 */
   , V9 C' J$ M: Q1 V& T
8.     print_rtc_data();
   
9.     E_Paper_show_first_power_on_page();
   
10.   }
    
11.   /* 从standby唤醒后的复位 */
    4 g+ \: u9 T* \) ]6 B) }9 C7 r
12.   else
    . U- h; C' ^/ m
13.   {
    
14.     printf("wkup from standby run\r\n");
    
15.     /* 清除standby的标志位 */
    2 t+ m7 A- l. m/ _  p+ j5 c( V8 _
16.     __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
    
17.     /* 清除闹钟标志位 */
    
18.     __HAL_RTC_ALARM_CLEAR_FLAG(&hrtc, RTC_FLAG_ALRAF);
    - Z& Y# e& V) b$ Q; s/ I& f8 [1 z
19.     /* 刷新屏幕 */
    0 |; I4 C8 K& ?8 K
20.     E_Paper_show_calendar();
    1 |! t0 w1 T! ^: a8 U; ]
21.     /* 进入standby模式 */
    
22.     HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    
23.   }

复制代码

. `& Y# U" G$ A; s# _. b. Z4 \! |

5 n4 n6 ^) A4 A# v7 q, v* w
' F6 u- H3 W$ Q+ V

如果是首次上电的，可以看到没有调用standby函数，所以他可以向下进入while1，while1中的函数如下

1.     if(HAL_UART_GetState(&hcom_uart[COM1]) == HAL_UART_STATE_READY)
   $ |) _  M. Z  n9 Z7 n9 M
2.     {
   
3.       if(HAL_UART_Receive(&hcom_uart[COM1], (uint8_t*)&buffer[idx], 1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK)
   9 |+ A& [0 W/ u- U
4.       {
   
5.         if(buffer[idx] == '\n') // 假设\r\n'作为结束标志
   ! t* |: Z7 N1 y+ s( \
6.         {
   
7.           buffer[idx] = 0; // 添加字符串结束符
   
8.           idx = 0; // 重置缓冲区索引
   
9.           if(ParseATCommandAndSetRTC(buffer))
   
10.           {
    " ?9 u  W+ w& u8 a. ?; K* B$ j
11.             printf("Parse AT Command success\r\n");
    
12.             /* 刷新屏幕 */
    8 Y. p% _& Q- u7 Y
13.             E_Paper_show_calendar();
    3 p1 B' a" `$ Y# D; Q3 K# L
14.             printf("enter standby\r\n");
    
15.             /* 进入standby模式 */
    
16.             HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    
17.           }
    
18.           else
    1 d% a3 h/ G, p, w7 f% D2 R! G' d
19.           {
    
20.             printf("Parse AT Command fail\r\n");
    
21.           }
    
22.         }
    0 f# M) t, r' s: Y9 L7 z
23.         else
    ) g2 ~2 W; ^$ r/ ]( S9 p
24.         {
    
25.           idx++; // 缓冲区索引增加
    
26.           if(idx >= sizeof(buffer) - 1) idx = 0; // 防止缓冲区溢出
    1 a. V: p4 u+ M( Q1 g
27.         }
    * O4 T  G+ K! d9 P% V, ^$ Y4 d
28.       }
    
29.     }
    ' y$ Y! s8 }. `) X" V; q% l

复制代码

2 N# O! g# C2 G3 I* r2 W8 Q

  }9 i3 r; E$ p  X% S

会一直去获取串口收到的数据，如果找到\n就认为收到一包数据，然后去解析，解析成功就刷新屏幕显示日期，然后进去standby。反之继续接收

下面看看解析函数

1. bool ParseATCommandAndSetRTC(char* buffer)
   
2. {
   
3.   RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
   
4.   RTC_DateTypeDef sDate = {0};
   
5.   unsigned int temp_year;
   
6.   unsigned int temp_month;
   
7.   unsigned int temp_day;
   ; c. i) m6 _& h6 \) k! B
8.   unsigned int temp_weekDay;
   
9.   unsigned int temp_hour;
   
10.   unsigned int temp_min;
    3 F: p# w, @  F2 \& n
11.   unsigned int temp_sec;
    - Y& P, H/ r1 o
12. 
    & _* c+ I$ B* _3 k6 |5 O: o1 W' |
13.   /* 检查命令的头对不对 */
    
14.   if(strncmp(buffer, "AT+configRTCdata=", 17) != 0) return false;
    
15. 
    * D, K6 I. K4 w
16.   /* 跳过命令头部分，再跳过年的前2个数字 */
    * B$ a+ I( ^7 W! k5 \  Z
17.   char* dataPtr = buffer + 17 + 2;
    + M; m" v2 {1 Y' L/ H8 |+ x
18. 
    
19.   /* 解析年、月、日... */
    
20.   if(sscanf(dataPtr, "%2u-%2u-%2u-%2u-%2u:%2u:%2u",
    % r% U% F9 N1 n  S1 ]3 b
21.       &temp_year,
    * b9 o5 M" Q6 I/ O
22.       &temp_month,
    
23.       &temp_day,
    
24.       &temp_weekDay,
    
25.       &temp_hour,
    
26.       &temp_min,
    
27.       &temp_sec) != 7)
    5 {  c" U2 d; ~( p9 L: w
28.   {
    
29.       return false;
    
30.   }
    
31. 
    
32. 
    
33.   sDate.Year = uint_to_bcd(temp_year);
    , t: {1 d" C7 Z& X: @4 H) y7 E
34.   switch (temp_month)
    ( h- e+ i+ P" Y5 U
35.   {
    3 M3 d  c: f3 |+ r
36.     case 1: sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY; break;
    4 d% R# D) M. k% m( U: O' ?
37.     case 2: sDate.Month = RTC_MONTH_FEBRUARY; break;
    
38.     case 3: sDate.Month = RTC_MONTH_MARCH; break;
    , |4 R8 e$ J! D' H
39.     case 4: sDate.Month = RTC_MONTH_APRIL; break;
    
40.     case 5: sDate.Month = RTC_MONTH_MAY; break;
    - n# c* V8 i6 U" M4 t8 p: X
41.     case 6: sDate.Month = RTC_MONTH_JUNE; break;
    
42.     case 7: sDate.Month = RTC_MONTH_JULY; break;
    
43.     case 8: sDate.Month = RTC_MONTH_AUGUST; break;
    6 E) Z9 s; V2 W& C2 g8 B  q
44.     case 9: sDate.Month = RTC_MONTH_SEPTEMBER; break;
    
45.     case 10: sDate.Month = RTC_MONTH_OCTOBER; break;
    ) r+ U, k5 e- \! b
46.     case 11: sDate.Month = RTC_MONTH_NOVEMBER; break;
    9 a. U: ]+ G" K( z; x
47.     case 12: sDate.Month = RTC_MONTH_DECEMBER; break;
    + I" ~5 ]  u7 n8 T
48.     default: return false;
    1 f! u% k5 f! }0 k2 s% V$ s
49.   }
    9 a! @9 V) m7 v3 t0 M; \
50.   sDate.Date = uint_to_bcd(temp_day);
    
51.   switch (temp_weekDay)
    6 _" T5 V0 p2 o+ v
52.   {
    4 R& r3 l( B0 Z4 [3 B" P5 G% c' H
53.     case 1: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY; break;
    & `$ ~7 r  m0 v4 e6 o/ u
54.     case 2: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_TUESDAY; break;
    
55.     case 3: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_WEDNESDAY; break;
    
56.     case 4: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_THURSDAY; break;
    
57.     case 5: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_FRIDAY; break;
    2 |3 C6 P8 ?" a' v0 g8 ~1 E
58.     case 6: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY; break;
    $ W, I6 n- q- X! p9 ]% b; ^  @3 I
59.     case 7: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SUNDAY; break;
    ' D) S+ j1 ^  w% |# P- U
60.     default: return false;
    
61.   }
    
62. 
    
63.   sTime.Hours = uint_to_bcd(temp_hour);
    
64.   sTime.Minutes = uint_to_bcd(temp_min);
    
65.   sTime.Seconds = uint_to_bcd(temp_sec);
    
66.   sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
    $ z* X. g$ p8 |& ^: ]
67.   sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
    " d! W2 W' Q9 ^+ X
68. 
    5 d4 F: D& G, ]; q3 {# H) E
69.   set_rtc_data(sTime, sDate);
    1 ^" B6 L* v3 ]  n# n8 K
70. 
    
71.   print_rtc_data();
    
72. 
    
73.   return true;
    5 K, w9 M4 C1 }! s( h, o. J
74. }
    

复制代码

- h/ T, Q$ J- ?( l1 n! w; Q

如果解析成功就设置RTC，反之返回false。

' B8 Z1 f  u4 U$ o
# R& j8 {' L" b: h+ n+ V2 [

我输入的串口数据是十进制的，但是RTC使用的是BCD，所以需要转换一下，这就是uint_to_bcd函数，他的内容如下

1. uint8_t uint_to_bcd(unsigned int num)
   - }: b- J. `' h( g0 o0 a
2. {
   3 G: G  i7 z) g3 E( n9 ~0 b1 g, ^
3.   // 检查输入范围，确保0-99之间
   
4.   if (num > 99)
   
5.   {
   ' x! a: Y6 T- I6 z! o3 d9 i
6.     // printf("Error: Input out of range. Maximum 99 allowed.\n");
   
7.     return 0;
   
8.   }
   
9. 
   
10.   // 将十进制数转换为BCD
    
11.   uint8_t bcd = (num / 10) << 4 | (num % 10);
    
12. 
    7 X, U  X0 L* A  F( o
13.   return bcd;
    ; i( L# H1 f3 f4 w
14. }
    . _( \. X) Q7 }4 @& ^* V! O

复制代码

核心的逻辑代码都在这里了，屏幕显示的函数与具体逻辑无关，我就不展示了，可以自己去看附件中代码

# K) R6 o" L2 C0 l: J. X

四、上位机注意事项

上位机软件是用python+tkinter+serial写的，所以保证你的电脑上安装了python环境（我这边是最新的3.12.4），然后要安装tkinter、serial的库，否则运行时会报错：“ModuleNotFoundError: No module named ‘tkinter'”或“ModuleNotFoundError: No module named ‘serial'”（我忘记是serial还是pyserial，大致就是这么个意思）

3 X' u# O. L% H( I# _2 L
2 o% x2 h# d8 E6 R/ d* x
8 [# e3 \( `4 j4 z& B

你可以用以下指令查看是否安装这两个库

1. python -m tkinter

复制代码

如果安装了，会弹出一个窗口，这是tkinter的一个demo

1. python -m serial

复制代码

如果安装了，会打印 出可以用的COM口

; L. r0 }8 y$ A

如果你没安装，可以用以下命令安装serial

1. pip install pyserial

复制代码

tkinter一般都是在安装python时自动安装的，如果你没有可以看一下这个文章

0 I0 o. i1 _/ l' S# s0 o$ W

然后上位机我也提供源码在附件，如果EXE实在无法运行，可以尝试用VSCODE调试运行，我这边之前就是调试可以运行，EXE无法运行，需要安装东西，很奇怪

# d9 R6 n! @" i% ~( b

然后便于测试，我提供了强制写入23点59分30秒的版本，可以通过注释以下代码来实现

6 |' X4 J& p2 D+ J$ Z( Y! P

+ I2 Q- v$ V; e# j! H# B; @

五、后续改进想法

& C9 c1 {" S) N* i' p1 I

这个demo现在其实处于一个初始状态，低功耗部分还没有调试过，目前已知的硬件上肯定需要做调整，否则功耗挺高的

3 Q2 T3 l0 Q3 H$ p

1.LED3这个灯要干掉，他一直亮着耗电

2.供电及串口，之前我测试standby功耗是是选择使用CHG跳帽的，现在为了可以借用STLINK的VCP被迫选择STLK，这会增大功耗，后续我打算使用外部的串口，供电改回CHG。板子上需要把SB48/45焊接一下，这样串口可以引到arduino的D1、D0口上，配置完时钟后拔掉接线

3.STlink VCP的R23、24电阻干掉，我一直怀疑MCU会有电从这个漏过去，导致之前测量的功耗高，反正现在打算用外挂的串口，这个我就直接干掉。

4.配置RTC的机制有点不灵活，用户想要配置RTC，必须断电再上电，不友好。毕竟RTC时间长了就会偏，手动重校时是必须的。后续可以把板载的用户按键利用起来，把它作为唤醒源，当按下后，MCU WKUP，等待用于输入配置指令。多久没收到正确的指令就再进入standby

& o) S% X, i* \& e% G5 K! [, D

5.美化一下界面

6.增加wifi模块，这样可以实现每天网络校时，并且还可以获取天气预报信息，让屏幕看上去不那么空

1 U0 F# l3 l! [2 N& R6 Z1 F

7.如果有合适的液晶段码屏，可以加上，用于显示温湿度数据，躲开了电子墨水屏的问题

! X# i9 R8 J* I8 g6 U% I
1 P9 w! o3 |2 G3 F( l6 E

感谢各位读到这里，如果你有更好的想法或者有疑问或者代码有错误，欢迎在评论区交流

项目源码及上位机如下

4 C2 j* D* Y" u8 D6 ~

STM32U0_RTC_E-Paper_calendar.rar (13.95 MB, 下载次数: 3)

2024-6-8 22:24 上传

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$ \5 j* m* m* r5 O( d
& ^% O# @" O+ u$ |

上位机源码.rar (3.48 KB, 下载次数: 1)

2024-6-8 22:22 上传

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上位机软件.rar (21.2 MB, 下载次数: 1)

2024-6-8 22:28 上传

点击文件名下载附件

( ]/ F( l/ R3 a* L1 E8 l: U

1 x! b+ p' q# `0 y. i

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