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。
4 v( w! M) O: l2 f' ~/ q

' U4 }% ~5 i8 R) D$ G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

; Q$ L0 s8 U+ W. x, i
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
& h* Q, V  s- n
3 A7 D- d: ~9 B4 o* ~
4 s0 U8 E' e2 v; Z/ ^$ j一、简述功能
0 v5 Z1 J8 w* Q& i9 V1 Z' C; B  |) X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）
1 P$ z5 s) i& I0 Z

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

9 w) ?+ d$ [6 Q4 ]5 p5 N

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

& S( k: \5 ?' Z/ b3 K/ u# c
' X7 ^5 T' D2 f2 v. c0 G2 E

- z8 t+ L- M) h) g7 k, T

二、硬件连线

7 ]6 z3 W* ?* F7 q  w

( T8 d) v2 c% @+ k  N/ w6 ]

墨水屏驱动板     STM32

MOSI          PA7

CS            PC9

. P# v" o3 z& ~2 T

RST           PC8

CLK           PA1

DC            PC6

BUSY           PC5

+ t' t. z0 a4 h, {* w' {" D9 c3 z: t' |

照片不太看得清楚开发板上的接线，我把原理图放上来

7 Y# P+ _9 g' Q3 i

: Q% i( L2 a6 {  i# {* h% A

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）

! d' E# I  u2 @; g7 C5 E  J

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。

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

4 _+ Q: g8 Z+ Y& y; F/ M  H7 S6 I3 T

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

4 ]" [  X# X# T" C4 R. s/ B: G

: I9 X- k' I# {* a+ x

***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

. K; Y$ D0 k' r

第一个是在main.h中，红框这个没有换行，会导致编译报错

, ?! ~& d6 y" R. G  z

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

- ?! I9 v3 m7 h+ m2 [+ A( _

& r: h3 d- b& r- I! E
  }' R$ [. Z& O0 C  E# Z
7 I/ S' S% S- _2 b& K, x( _! X

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 */
   1 Z& T6 L( u% U+ u1 v1 o
2.   E2213JS0C1_Init(0);
   & U8 l9 E6 @5 z% Q; }  ~
3.   /* 是否为首次上电 */
   
4.   if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) == RESET)
   , d* [; N4 H6 f0 Q: X' B8 R
5.   {
   1 B  p  f# \+ E. y$ y- k0 N( b
6.     printf("normal run\r\n");
   2 T: T- a; x# m+ J: O
7.     /* 打印RTC时间 */
   , `" y( w: y3 b& J2 \5 B
8.     print_rtc_data();
   
9.     E_Paper_show_first_power_on_page();
   
10.   }
    
11.   /* 从standby唤醒后的复位 */
    : g4 T5 K* l/ _3 \/ o( T
12.   else
    2 \  B+ u0 a% w3 I
13.   {
    5 h  B) C* M$ P$ D
14.     printf("wkup from standby run\r\n");
    - o* B2 ^) H! E, c3 L" m
15.     /* 清除standby的标志位 */
    & t5 d) o5 z: `" F) k9 B: n
16.     __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
    # x1 ~+ ]6 b  l$ W% w- Q0 z- x
17.     /* 清除闹钟标志位 */
    7 a. [) O9 w& k. F# d; s
18.     __HAL_RTC_ALARM_CLEAR_FLAG(&hrtc, RTC_FLAG_ALRAF);
    
19.     /* 刷新屏幕 */
    7 i. E# z3 J2 z7 @, F
20.     E_Paper_show_calendar();
    
21.     /* 进入standby模式 */
    : N/ n* ]9 S  R' ~) l  s
22.     HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    , Q+ \2 S) V- {' F
23.   }

复制代码

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)
   1 P+ J3 F7 [: c( \9 \% o! H8 j
2.     {
   * I: E8 \( s* _( [1 E
3.       if(HAL_UART_Receive(&hcom_uart[COM1], (uint8_t*)&buffer[idx], 1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK)
   
4.       {
   7 j3 _9 K$ s8 X% u
5.         if(buffer[idx] == '\n') // 假设\r\n'作为结束标志
   
6.         {
   " A& p& q1 K* A! H
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))
   ' g5 V2 ~9 L8 y
10.           {
    
11.             printf("Parse AT Command success\r\n");
    
12.             /* 刷新屏幕 */
    # K/ ~( Z* i. m% m. q2 ^& b2 F
13.             E_Paper_show_calendar();
    
14.             printf("enter standby\r\n");
    & v5 v; y& o* G/ t. A' l0 Q& u
15.             /* 进入standby模式 */
    
16.             HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    
17.           }
    $ E- h8 \- A& q; D1 m. J. A
18.           else
    
19.           {
    8 y5 R/ I* h* M  B( |( s$ Z
20.             printf("Parse AT Command fail\r\n");
    
21.           }
    
22.         }
    
23.         else
    
24.         {
    
25.           idx++; // 缓冲区索引增加
    ! e: [% n8 a4 ^, q4 A/ `8 L7 U8 @) n$ z
26.           if(idx >= sizeof(buffer) - 1) idx = 0; // 防止缓冲区溢出
    
27.         }
    1 \# _- U% X4 R4 ?
28.       }
    8 E# |% e: k* C( `
29.     }
    : j6 p( w7 v% v- Q: ~+ x" w2 p6 c

复制代码

! X7 x* @& w+ _

$ G0 ]' _' ?. k& [- k+ e& c, c% C9 o

& Z8 U( R1 p9 n+ K/ A

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

* T* V7 r( G$ M. I6 Y

下面看看解析函数

1. bool ParseATCommandAndSetRTC(char* buffer)
   
2. {
   
3.   RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
   
4.   RTC_DateTypeDef sDate = {0};
   ( H9 S+ u  N4 s; c+ k. [- N
5.   unsigned int temp_year;
   
6.   unsigned int temp_month;
   ( w0 A) M0 `* h: _
7.   unsigned int temp_day;
   
8.   unsigned int temp_weekDay;
   + w2 q7 i8 F; V
9.   unsigned int temp_hour;
   $ S2 }/ `9 r$ T1 N; ?. Q! f
10.   unsigned int temp_min;
    
11.   unsigned int temp_sec;
    / I0 H/ z& T+ D# m
12. 
    : B; e, }# ?" R! N
13.   /* 检查命令的头对不对 */
    
14.   if(strncmp(buffer, "AT+configRTCdata=", 17) != 0) return false;
    ; y" Q8 _7 _$ A9 [
15. 
    
16.   /* 跳过命令头部分，再跳过年的前2个数字 */
    5 y) J: b- Q2 A6 m$ m
17.   char* dataPtr = buffer + 17 + 2;
    & K& b; g) r! O( C
18. 
    
19.   /* 解析年、月、日... */
    
20.   if(sscanf(dataPtr, "%2u-%2u-%2u-%2u-%2u:%2u:%2u",
    4 G+ }$ u9 ]2 |2 @: F( A
21.       &temp_year,
    + `2 h- `! Z% _# @2 ^
22.       &temp_month,
    2 w% S1 K3 B" U$ v& h. _4 B
23.       &temp_day,
    
24.       &temp_weekDay,
    
25.       &temp_hour,
    9 O& b/ K2 U; G9 r  _' ]& Z; R
26.       &temp_min,
    - ]% X/ z( l% Q$ O. e9 L; T
27.       &temp_sec) != 7)
    / r1 g. b$ i1 e4 b8 V
28.   {
    
29.       return false;
    & z0 [1 {# D* L/ e
30.   }
    8 x" d  P2 o, U% K
31. 
    
32. 
    
33.   sDate.Year = uint_to_bcd(temp_year);
    0 H+ K  E7 d5 X7 _$ s' R7 k
34.   switch (temp_month)
    # q6 ?, h' v- |
35.   {
    $ ]4 N: r" L, e: Z& J0 W9 O
36.     case 1: sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY; break;
    7 i7 C/ _0 l4 t- }" e+ [' u- Y6 s
37.     case 2: sDate.Month = RTC_MONTH_FEBRUARY; break;
    
38.     case 3: sDate.Month = RTC_MONTH_MARCH; break;
    
39.     case 4: sDate.Month = RTC_MONTH_APRIL; break;
    
40.     case 5: sDate.Month = RTC_MONTH_MAY; break;
    % X3 g( E1 R5 i# o. F: B! }: _
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;
    
44.     case 9: sDate.Month = RTC_MONTH_SEPTEMBER; break;
    + W7 n9 G$ a6 Q) Z2 X: C- u- L
45.     case 10: sDate.Month = RTC_MONTH_OCTOBER; break;
    
46.     case 11: sDate.Month = RTC_MONTH_NOVEMBER; break;
    / K" m9 p7 k0 r9 K( v* P
47.     case 12: sDate.Month = RTC_MONTH_DECEMBER; break;
    5 n5 o/ O4 L6 [
48.     default: return false;
    & h. p) D: z7 Y# k3 ]
49.   }
    
50.   sDate.Date = uint_to_bcd(temp_day);
    
51.   switch (temp_weekDay)
    0 W5 F" @+ p) F, H( f
52.   {
    ; l) X0 }0 E( h% j+ g2 {
53.     case 1: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY; break;
    7 p1 ]5 t" P9 N$ e8 U& m8 a# v
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;
    . s# W6 E7 q7 K  Z3 M
57.     case 5: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_FRIDAY; break;
    , k3 T$ |( c# H2 [. X3 Y
58.     case 6: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY; break;
    
59.     case 7: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SUNDAY; break;
    
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;
    
67.   sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
    ) h- o; H- C2 w$ T2 f# U
68. 
      ~1 p. _% \  S6 @2 M7 x
69.   set_rtc_data(sTime, sDate);
    
70. 
    
71.   print_rtc_data();
    
72. 
    5 J+ n, v4 S+ r8 C0 G
73.   return true;
    ; k) q) _) J( S' A0 v8 i6 T* E* p
74. }
    : s/ N1 K9 j2 ^# x* z

复制代码

如果解析成功就设置RTC，反之返回false。

% ~9 w- M6 {# I7 O; E

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)
   
2. {
   % I( x. B- m4 W5 D5 p) u
3.   // 检查输入范围，确保0-99之间
   " c4 S) L: F5 k7 L1 c1 n
4.   if (num > 99)
   8 R3 H9 D$ |4 m, J8 e8 h
5.   {
   
6.     // printf("Error: Input out of range. Maximum 99 allowed.\n");
   7 E/ Z' T! ?8 e4 a# s
7.     return 0;
   ; H, j! j0 p/ _
8.   }
   $ e; f/ y: u; ^, v
9. 
   
10.   // 将十进制数转换为BCD
    : i- \3 X: M0 _& s( Y5 L
11.   uint8_t bcd = (num / 10) << 4 | (num % 10);
    
12. 
    
13.   return bcd;
    
14. }
    4 t) y! P! u3 p" E

复制代码

& X$ J* }0 S5 B: t& H3 F: D6 G. }4 ~! y

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

, |+ A$ W3 c. U# t
% J9 l! i, y3 T3 z! y3 y( \0 d

四、上位机注意事项

7 B1 C1 [+ v! i

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）

) c: O9 L" z6 p: d6 b  |3 v

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

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

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

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

/ V, |& O' J' s7 z" {1 M/ Y

$ p( V6 o+ ]& M8 f+ L# G
  O) r! {/ J. W* S; D( r# x& o
+ D0 g* }5 w* l! Z

五、后续改进想法

; e# G& k3 P) H5 k

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

0 V8 K6 E( O5 E6 y; K$ ]

1.LED3这个灯要干掉，他一直亮着耗电

- k7 z* ?6 g2 p$ q( m  p& x) j  J

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

( p* h1 o6 Z( d4 \0 R

% k' {4 I; B; r

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。

8 D: R& I( e' g+ o

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

; n- Z$ t+ e& e! G: g

5.美化一下界面

7 r, ^! X) ~- ]' P/ y: S' e  K" m: V

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

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

' f+ |7 m6 I3 f4 z' u/ F  L# j

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

, I6 h! s7 G: Z) D3 `


  }( i7 l7 w' o
2 \% e6 I. O( @* b0 b

项目源码及上位机如下

  Q9 M6 h5 `( o) n* S3 k: K

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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9 z, ~; E# C5 b
* d9 s+ s) @# \

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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9 A& a8 m1 a$ g

上位机软件.rar (21.2 MB, 下载次数: 1)

2024-6-8 22:28 上传

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