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【经验分享】STM32H7的GPIO应用之无源蜂鸣器

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STMCU小助手 发布时间:2021-12-29 23:49
20.1 初学者重要提示
  学习本章节前,务必保证已经学习了第13,14和15章。
  注意有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的区别,本章教程的17.2.1小节有专门说明。
  开发板是采用的有源蜂鸣器,需要PWM驱动,而截至本章节还没有讲到PWM,会在34章节专门为大家讲解,程序中是通过一个宏定义控制使能和关闭,所以对于初学者来说,当前阶段仅需了解到使能和关闭方法即可,后面学习到PWM章节了,再深入了解。
  无源蜂鸣器的控制采用的非阻塞方式,实际项目中比较实用。
20.2 蜂鸣器硬件设计
蜂鸣器的硬件设计如下:

aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTM3OTEwNy8yMDE5MDUvMTM3OTEwNy0yMDE5.png


通过这个硬件设计,有如下两点需要学习:

20.2.1 蜂鸣器分类
蜂鸣器主要有电磁式和电压式两种,而且都有无源蜂鸣器和有源蜂鸣器两类。开发板使用的是电磁式有源蜂鸣器,而有源和无源的区别是有源蜂鸣器内部自带振荡器,给个电压就能发声,但频率是固定的,只能发出一种声音,而无源蜂鸣器频率可控,给个方波才可以发声,并且根据不同频率发出不同的声音效果。

20.2.2 硬件设计
关于硬件驱动,这里主要有三点需要大家认识到:

  S8050TL1是NPN型三极管,这里是当开关使用,PA8输出高电平的时候三极管导通,输出低电平,三极管关闭。
  电阻R70起到限流的作用。
  电阻R47在这里有特别的作用,首先要普及一个知识点,这里使用的是电磁式蜂鸣器,属于感性负载,切断这种负载必须要注意,如果电流消失,电感两端的电压将急剧上升,这种感应冲击足以损坏逻辑门电路或者其它形式的负载驱动电路,为了保护这个电路,可以用一个二极管或者电阻吸收感应冲击。

20.3 蜂鸣器软件驱动设计
软件驱动对有源蜂鸣器和无源蜂鸣器都做了支持,默认情况下用的是有源蜂鸣器。我们使用蜂鸣器的话,大部分情况下可以配置鸣叫次数、鸣叫的时间和停止的时间。本驱动设计就是基于这种应用方式实现,基本可以满足大部分应用情况。

设计这个软件驱动的关键之处是如何避免采用阻塞式的实现方式,比如要实现鸣叫1秒,停止1秒,循环5次,如果是阻塞方式等待1秒执行完毕,那就时间太长了。鉴于这种情况,程序里面实现了一种非阻塞的方式,通过滴答定时器中断每10ms调用一次蜂鸣器处理函数来实现鸣叫次数、鸣叫的时间和停止的时间的更新。

20.4 蜂鸣器板级支持包(bsp_beep.c)
蜂鸣器驱动文件bsp_beep.c主要实现了如下几个API:

  BEEP_InitHard
  BEEP_Start
  BEEP_Stop
  BEEP_Pause
  BEEP_Resume
  BEEP_KeyTone
  BEEP_Pro


这里我们重点讲解函数BEEP_InitHard、BEEP_Sart和BEEP_Pro。

函数BEEP_Stop、BEEP_Pause和BEEP_Resume测试效果不够好,推荐直接使用BEEP_Sart即可,设置鸣叫时间、停止鸣叫时间和循环次数。而BEEP_KeyTone是基于BEEP_Start实现的,直接调用的BEEP_Start(5, 1, 1);       /* 鸣叫50ms,停10ms, 1次 */

20.4.1 宏定义设置
此文件的开头有一个宏定义选择,用户可以选择使用有源蜂鸣器或者无源蜂鸣器。

  1. //#define BEEP_HAVE_POWER                /* 定义此行表示有源蜂鸣器,直接通过GPIO驱动, 无需PWM */

  2. #ifdef        BEEP_HAVE_POWER                /* 有源蜂鸣器 */

  3.         /* PA8 */
  4.         #define GPIO_RCC_BEEP   RCC_AHB1Periph_GPIOA
  5.         #define GPIO_PORT_BEEP        GPIOA
  6.         #define GPIO_PIN_BEEP        GPIO_Pin_8

  7.         #define BEEP_ENABLE()        GPIO_PORT_BEEP->BSRRL = GPIO_PIN_BEEP                        /* 使能蜂鸣器鸣叫 */
  8.         #define BEEP_DISABLE()        GPIO_PORT_BEEP->BSRRH = GPIO_PIN_BEEP                        /* 禁止蜂鸣器鸣叫 */
  9. #else                /* 无源蜂鸣器 */
  10.         /* PA8 ---> TIM1_CH1 */

  11.         /* 1500表示频率1.5KHz,5000表示50.00%的占空比 */
  12.         #define BEEP_ENABLE()        bsp_SetTIMOutPWM(GPIOA, GPIO_Pin_8, TIM1, 1, 1500, 5000);

  13.         /* 禁止蜂鸣器鸣叫 */
  14.         #define BEEP_DISABLE()        bsp_SetTIMOutPWM(GPIOA, GPIO_Pin_8, TIM1, 1, 1500, 0);
  15. #endif
复制代码

  使能了宏定义BEEP_HAVE_POWER就可以选择使用有源蜂鸣器,默认是无源的。
  使用无源蜂鸣器时,需要用到定时器的PWM功能,这个功能会在34章节专门讲解,这里仅需只知道配置了一个PWM来驱动蜂鸣器即可。
20.4.2 蜂鸣器结构体变量
为了方便蜂鸣器的控制,专门封装了一个结构体变量:

  1. typedef struct _BEEP_T
  2. {
  3.         uint8_t ucEnalbe;
  4.         uint8_t ucState;
  5.         uint16_t usBeepTime;
  6.         uint16_t usStopTime;
  7.         uint16_t usCycle;
  8.         uint16_t usCount;
  9.         uint16_t usCycleCount;
  10.         uint8_t ucMute;                        
  11. }BEEP_T;
复制代码

  成员ucEnalbe:用于使能或者禁止蜂鸣器。
  成员ucState:状态变量,用于蜂鸣器鸣叫和停止的区分。
  成员usBeepTime:鸣叫时间,单位10ms。
  成员usStopTime:停止鸣叫时间,单位10ms。
  成员usCycle:鸣叫和停止的循环次数。
  成员usCount:用于鸣叫和停止时的计数。
  成员usCycleCount:用于循环次数计数。
  成员ucMute:用于静音。
20.4.3 函数BEEP_InitHard
函数原型:

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: BEEP_InitHard
  4. *        功能说明: 初始化蜂鸣器硬件
  5. *        形    参: 无
  6. *        返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. void BEEP_InitHard(void)
  10. {
  11. #ifdef        BEEP_HAVE_POWER                /* 有源蜂鸣器 */
  12.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  13.         /* 打开GPIOF的时钟 */
  14.         RCC_AHB1PeriphClockCmd(GPIO_RCC_BEEP, ENABLE);

  15.         BEEP_DISABLE();

  16.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;                /* 设为输出口 */
  17.         GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;                /* 设为推挽模式 */
  18.         GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;        /* 上下拉电阻不使能 */
  19.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        /* IO口最大速度 */

  20.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_PIN_BEEP;
  21.         GPIO_Init(GPIO_PORT_BEEP, &GPIO_InitStructure);
  22. #endif
  23.         
  24.         g_tBeep.ucMute = 0;        /* 关闭静音 */
  25. }
复制代码

函数描述:

此函数主要用于蜂鸣器的初始化,代码比较好理解。条件编译实现了一个无源蜂鸣器的初始化,配置引脚为推挽输出模式。由于V7开发板使用的无源蜂鸣器,所有没有开启宏定义BEEP_HAVE_POWER。

使用举例:

底层驱动初始化直接在bsp.c文件的函数bsp_Init里面调用即可。

20.4.4 函数BEEP_Start
函数原型:

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: BEEP_Start
  4. *        功能说明: 启动蜂鸣音。
  5. *        形    参: _usBeepTime : 蜂鸣时间,单位10ms; 0 表示不鸣叫
  6. *                          _usStopTime : 停止时间,单位10ms; 0 表示持续鸣叫
  7. *                          _usCycle : 鸣叫次数, 0 表示持续鸣叫
  8. *        返 回 值: 无
  9. *********************************************************************************************************
  10. */
  11. void BEEP_Start(uint16_t _usBeepTime, uint16_t _usStopTime, uint16_t _usCycle)
  12. {
  13.         if (_usBeepTime == 0 || g_tBeep.ucMute == 1)
  14.         {
  15.                 return;
  16.         }

  17.         g_tBeep.usBeepTime = _usBeepTime;
  18.         g_tBeep.usStopTime = _usStopTime;
  19.         g_tBeep.usCycle = _usCycle;
  20.         g_tBeep.usCount = 0;
  21.         g_tBeep.usCycleCount = 0;
  22.         g_tBeep.ucState = 0;
  23.         g_tBeep.ucEnalbe = 1;        /* 设置完全局参数后再使能发声标志 */

  24.         BEEP_ENABLE();                /* 开始发声 */
  25. }
复制代码

函数描述:

此函数主要用于蜂鸣器的初始化,代码比较好理解。条件编译实现了一个无源蜂鸣器的初始化,配置引脚为推挽输出模式。由于V7开发板使用的无源蜂鸣器,所有没有开启宏定义BEEP_HAVE_POWER。

函数参数:

  第1个参数_usBeepTime用于设置蜂鸣时间,单位10ms,配置为0 表示不鸣叫。
  第2个参数_usStopTime用于设置蜂鸣时间,单位10ms,配置为0 表示不鸣叫。
  第3个参数_ _usCycle用于鸣叫次数,配置为0 表示持续鸣叫。
使用举例:

调用此函数前,务必优先调用函数BEEP_InitHard进行初始化。比如要实现鸣叫50ms,停10ms, 1次,就是BEEP_Start(5, 1, 1);

20.4.5 函数BEEP_Pro
函数原型:

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: BEEP_Pro
  4. *        功能说明: 每隔10ms调用1次该函数,用于控制蜂鸣器发声。该函数在 bsp_timer.c 中被调用。
  5. *        形    参: 无
  6. *        返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. void BEEP_Pro(void)
  10. {
  11.         if ((g_tBeep.ucEnalbe == 0) || (g_tBeep.usStopTime == 0) || (g_tBeep.ucMute == 1))
  12.         {
  13.                 return;
  14.         }

  15.         if (g_tBeep.ucState == 0)
  16.         {
  17.                 if (g_tBeep.usStopTime > 0)        /* 间断发声 */
  18.                 {
  19.                         if (++g_tBeep.usCount >= g_tBeep.usBeepTime)
  20.                         {
  21.                                 BEEP_DISABLE();                /* 停止发声 */
  22.                                 g_tBeep.usCount = 0;
  23.                                 g_tBeep.ucState = 1;
  24.                         }
  25.                 }
  26.                 else
  27.                 {
  28.                         ;        /* 不做任何处理,连续发声 */
  29.                 }
  30.         }
  31.         else if (g_tBeep.ucState == 1)
  32.         {
  33.                 if (++g_tBeep.usCount >= g_tBeep.usStopTime)
  34.                 {
  35.                         /* 连续发声时,直到调用stop停止为止 */
  36.                         if (g_tBeep.usCycle > 0)
  37.                         {
  38.                                 if (++g_tBeep.usCycleCount >= g_tBeep.usCycle)
  39.                                 {
  40.                                         /* 循环次数到,停止发声 */
  41.                                         g_tBeep.ucEnalbe = 0;
  42.                                 }

  43.                                 if (g_tBeep.ucEnalbe == 0)
  44.                                 {
  45.                                         g_tBeep.usStopTime = 0;
  46.                                         return;
  47.                                 }
  48.                         }

  49.                         g_tBeep.usCount = 0;
  50.                         g_tBeep.ucState = 0;

  51.                         BEEP_ENABLE();                        /* 开始发声 */
  52.                 }
  53.         }
  54. }
复制代码

函数描述:

此函数是蜂鸣器的主处理函数,用于实现鸣叫时间、停止鸣叫时间和循环次数的处理。

使用举例:

调用此函数前,务必优先调用函数BEEP_InitHard进行初始化。

另外,此函数需要周期性调用,每10ms调用一次。

  如果是裸机使用,将此函数放在bsp.c文件的bsp_RunPer10ms函数里面即可,这个函数是由滴答定时器调用的,也就是说,大家要使用蜂鸣器,定时器的初始化函数bsp_InitTimer一定要调用。
  如果是RTOS使用,需要开启一个10ms为周期的任务调用函数BEEP_Pro。

20.5 蜂鸣器驱动移植和使用
按键移植步骤如下:

  第1步:复制bsp_beep.c,bsp_beep.h,bsp_tim_pwm.c和bsp_tim_pwm.h到自己的工程目录,并添加到工程里面。

  第2步:根据自己使用的蜂鸣器驱动引脚和频率,修改下面的宏定义即可

  1. #ifdef        BEEP_HAVE_POWER                /* 有源蜂鸣器 */

  2.         /* PA8 */
  3.         #define GPIO_RCC_BEEP   RCC_AHB1Periph_GPIOA
  4.         #define GPIO_PORT_BEEP        GPIOA
  5.         #define GPIO_PIN_BEEP        GPIO_PIN_8

  6.         #define BEEP_ENABLE()        GPIO_PORT_BEEP->BSRRL = GPIO_PIN_BEEP                        /* 使能蜂鸣器鸣叫 */
  7.         #define BEEP_DISABLE()        GPIO_PORT_BEEP->BSRRH = GPIO_PIN_BEEP                        /* 禁止蜂鸣器鸣叫 */
  8. #else                /* 无源蜂鸣器 */
  9.         /* PA0 ---> TIM5_CH1 */

  10.         /* 1500表示频率1.5KHz,5000表示50.00%的占空比 */
  11.         #define BEEP_ENABLE()        bsp_SetTIMOutPWM(GPIOA, GPIO_PIN_0, TIM5, 1, 1500, 5000);

  12.         /* 禁止蜂鸣器鸣叫 */
  13.         #define BEEP_DISABLE()        bsp_SetTIMOutPWM(GPIOA, GPIO_PIN_0, TIM5, 1, 1500, 0);
  14. #endif
复制代码

  第3步:这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO和TIM驱动文件,简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。

  第4步,应用方法看本章节配套例子即可。

特别注意,别忘了每10ms调用一次按键检测函数BEEP_Pro()。

20.6 实验例程设计框架
通过程序设计框架,让大家先对配套例程有一个全面的认识,然后再理解细节,本次实验例程的设计框架如下:

aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTM3OTEwNy8yMDE5MDUvMTM3OTEwNy0yMDE5.png


1、 第1阶段,上电启动阶段:

这部分在第14章进行了详细说明。

2、 第2阶段,进入main函数:

  第1部分,硬件初始化,主要是MPU,Cache,HAL库,系统时钟,滴答定时器,蜂鸣器等。
  第2部分,应用程序设计部分,实现了一个蜂鸣器应用。
  第3部分,蜂鸣器程序每10ms在滴答定时中断执行一次。

20.7 实验例程说明(MDK)
配套例子:

V7-003_无源蜂鸣器

实验目的:

学习无源蜂鸣器的控制实现。

实验内容:

启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。

实验操作:

K1键按下,按键提示音(固定频率1.5KHz)。
K2键按下,急促鸣叫10次。
K3键按下,长鸣3次。
上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1

aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTM3OTEwNy8yMDE5MDUvMTM3OTEwNy0yMDE5.png


程序设计:

  系统栈大小分配:

aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTM3OTEwNy8yMDE5MDUvMTM3OTEwNy0yMDE5.png


  RAM空间用的DTCM:

aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTM3OTEwNy8yMDE5MDUvMTM3OTEwNy0yMDE5.png


  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: bsp_Init
  4. *        功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
  5. *        形    参:无
  6. *        返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. void bsp_Init(void)
  10. {
  11.     /* 配置MPU */
  12.         MPU_Config();
  13.         
  14.         /* 使能L1 Cache */
  15.         CPU_CACHE_Enable();

  16.         /*
  17.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
  18.            - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
  19.            - 设置NVIV优先级分组为4。
  20.          */
  21.         HAL_Init();

  22.         /*
  23.        配置系统时钟到400MHz
  24.        - 切换使用HSE。
  25.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
  26.     */
  27.         SystemClock_Config();

  28.         /*
  29.            Event Recorder:
  30.            - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
  31.            - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章
  32.         */        
  33. #if Enable_EventRecorder == 1  
  34.         /* 初始化EventRecorder并开启 */
  35.         EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
  36.         EventRecorderStart();
  37. #endif
  38.         
  39.         bsp_InitKey();            /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
  40.         bsp_InitTimer();          /* 初始化滴答定时器 */
  41.         bsp_InitUart();        /* 初始化串口 */
  42.         bsp_InitExtIO();        /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */        
  43.         bsp_InitLed();            /* 初始化LED */        
  44.         BEEP_InitHard();   /* 初始化蜂鸣器 */
  45. }
复制代码

  MPU配置和Cache配置:

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM)和FMC的扩展IO区。

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: MPU_Config
  4. *        功能说明: 配置MPU
  5. *        形    参: 无
  6. *        返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. static void MPU_Config( void )
  10. {
  11.         MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

  12.         /* 禁止 MPU */
  13.         HAL_MPU_Disable();

  14.         /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
  15.         MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
  16.         MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
  17.         MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
  18.         MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  19.         MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  20.         MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
  21.         MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  22.         MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
  23.         MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
  24.         MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  25.         MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  26.         HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
  27.         
  28.         
  29.         /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
  30.         MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
  31.         MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
  32.         MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;        
  33.         MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  34.         MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  35.         MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;        
  36.         MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  37.         MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
  38.         MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
  39.         MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  40.         MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
  41.         
  42.         HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

  43.         /*使能 MPU */
  44.         HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
  45. }

  46. /*
  47. *********************************************************************************************************
  48. *        函 数 名: CPU_CACHE_Enable
  49. *        功能说明: 使能L1 Cache
  50. *        形    参: 无
  51. *        返 回 值: 无
  52. *********************************************************************************************************
  53. */
  54. static void CPU_CACHE_Enable(void)
  55. {
  56.         /* 使能 I-Cache */
  57.         SCB_EnableICache();

  58.         /* 使能 D-Cache */
  59.         SCB_EnableDCache();
  60. }
复制代码

  每10ms调用一次蜂鸣器处理:

蜂鸣器处理是在滴答定时器中断里面实现,每10ms执行一次检测。

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: bsp_RunPer10ms
  4. *        功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求
  5. *              不严格的任务可以放在此函数。比如:按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。
  6. *        形    参: 无
  7. *        返 回 值: 无
  8. *********************************************************************************************************
  9. */
  10. void bsp_RunPer10ms(void)
  11. {
  12.         bsp_KeyScan10ms();
  13.         BEEP_Pro();
  14. }
复制代码

  主功能:

主功能的实现主要分为两部分:

  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  通过按键做蜂鸣器演示。
  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: main
  4. *        功能说明: c程序入口
  5. *        形    参: 无
  6. *        返 回 值: 错误代码(无需处理)
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. int main(void)
  10. {
  11.         uint8_t ucKeyCode;        
  12.         uint32_t freq = 1500;

  13.         bsp_Init();                /* 硬件初始化 */
  14.         
  15.         PrintfLogo();        /* 打印例程名称和版本等信息 */
  16.         PrintfHelp();        /* 打印操作提示 */

  17.         bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
  18.         
  19.         printf("蜂鸣器频率 = %dHz\r\n", freq);
  20.         
  21.         /* 主程序大循环 */
  22.         while (1)
  23.         {
  24.                 bsp_Idle();                /* CPU空闲时执行的函数,在 bsp.c */
  25.                
  26.                 /* 判断定时器超时时间 */
  27.                 if (bsp_CheckTimer(0))        
  28.                 {
  29.                         /* 每隔100ms 进来一次 */  
  30.                         bsp_LedToggle(2);                        
  31.                 }
  32.                                        
  33.                 /* 处理按键事件 */
  34.                 ucKeyCode = bsp_GetKey();
  35.                 if (ucKeyCode > 0)
  36.                 {
  37.                         /* 有键按下 */
  38.                         switch (ucKeyCode)
  39.                         {
  40.                                 case KEY_DOWN_K1:                  /* K1按键按下,提示音 */
  41.                                         BEEP_KeyTone();
  42.                                         printf("1按键按下,提示音(固定频率1.5KHz)\r\n");                        
  43.                                         break;               
  44.                                 
  45.                                 case KEY_DOWN_K2:                  /* K2按键按下,急促鸣叫10次*/
  46.                                         BEEP_Start(5, 5, 10); /* 鸣叫50ms,停止50ms,10次*/
  47.                                         printf("K2按键按下,急促鸣叫10次\r\n");                                
  48.                                         break;        

  49.                                 case KEY_DOWN_K3:                   /* K3按键按下,长鸣3次*/
  50.                                         BEEP_Start(50, 50, 3); /* 鸣叫500ms,停止500ms,3次*/
  51.                                         printf("K3按键按下,长鸣3次\r\n");
  52.                                         break;        

  53.                                 default:
  54.                                         break;
  55.                         }
  56.                 }
  57.         }
  58. }
复制代码

20.8 实验例程说明(IAR)
配套例子:

V7-003_无源蜂鸣器

实验目的:

学习无源蜂鸣器的控制实现。

实验内容:

启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。

实验操作:

K1键按下,按键提示音(固定频率1.5KHz)。
K2键按下,急促鸣叫10次。
K3键按下,长鸣3次。
上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1

aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTM3OTEwNy8yMDE5MDUvMTM3OTEwNy0yMDE5.png


程序设计:

  系统栈大小分配:

aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTM3OTEwNy8yMDE5MDUvMTM3OTEwNy0yMDE5.png


  RAM空间用的DTCM:

aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTM3OTEwNy8yMDE5MDUvMTM3OTEwNy0yMDE5.png


  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: bsp_Init
  4. *        功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
  5. *        形    参:无
  6. *        返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. void bsp_Init(void)
  10. {
  11.     /* 配置MPU */
  12.         MPU_Config();
  13.         
  14.         /* 使能L1 Cache */
  15.         CPU_CACHE_Enable();

  16.         /*
  17.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
  18.            - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
  19.            - 设置NVIV优先级分组为4。
  20.          */
  21.         HAL_Init();

  22.         /*
  23.        配置系统时钟到400MHz
  24.        - 切换使用HSE。
  25.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
  26.     */
  27.         SystemClock_Config();

  28.         /*
  29.            Event Recorder:
  30.            - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
  31.            - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章
  32.         */        
  33. #if Enable_EventRecorder == 1  
  34.         /* 初始化EventRecorder并开启 */
  35.         EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
  36.         EventRecorderStart();
  37. #endif
  38.         
  39.         bsp_InitKey();            /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
  40.         bsp_InitTimer();          /* 初始化滴答定时器 */
  41.         bsp_InitUart();        /* 初始化串口 */
  42.         bsp_InitExtIO();        /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */        
  43.         bsp_InitLed();            /* 初始化LED */        
  44.         BEEP_InitHard();   /* 初始化蜂鸣器 */
  45. }
复制代码

  MPU配置和Cache配置:

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM)和FMC的扩展IO区。

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: MPU_Config
  4. *        功能说明: 配置MPU
  5. *        形    参: 无
  6. *        返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. static void MPU_Config( void )
  10. {
  11.         MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

  12.         /* 禁止 MPU */
  13.         HAL_MPU_Disable();

  14.         /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
  15.         MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
  16.         MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
  17.         MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
  18.         MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  19.         MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  20.         MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
  21.         MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  22.         MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
  23.         MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
  24.         MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  25.         MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  26.         HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
  27.         
  28.         
  29.         /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
  30.         MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
  31.         MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
  32.         MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;        
  33.         MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  34.         MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  35.         MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;        
  36.         MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  37.         MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
  38.         MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
  39.         MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  40.         MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
  41.         
  42.         HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

  43.         /*使能 MPU */
  44.         HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
  45. }

  46. /*
  47. *********************************************************************************************************
  48. *        函 数 名: CPU_CACHE_Enable
  49. *        功能说明: 使能L1 Cache
  50. *        形    参: 无
  51. *        返 回 值: 无
  52. *********************************************************************************************************
  53. */
  54. static void CPU_CACHE_Enable(void)
  55. {
  56.         /* 使能 I-Cache */
  57.         SCB_EnableICache();

  58.         /* 使能 D-Cache */
  59.         SCB_EnableDCache();
  60. }
复制代码

  每10ms调用一次蜂鸣器处理:

蜂鸣器处理是在滴答定时器中断里面实现,每10ms执行一次检测。

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: bsp_RunPer10ms
  4. *        功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求
  5. *              不严格的任务可以放在此函数。比如:按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。
  6. *        形    参: 无
  7. *        返 回 值: 无
  8. *********************************************************************************************************
  9. */
  10. void bsp_RunPer10ms(void)
  11. {
  12.         bsp_KeyScan10ms();
  13.         BEEP_Pro();
  14. }
复制代码

  主功能:

主功能的实现主要分为两部分:

  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  通过按键做蜂鸣器演示。
  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *        函 数 名: main
  4. *        功能说明: c程序入口
  5. *        形    参: 无
  6. *        返 回 值: 错误代码(无需处理)
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. int main(void)
  10. {
  11.         uint8_t ucKeyCode;        
  12.         uint32_t freq = 1500;

  13.         bsp_Init();                /* 硬件初始化 */
  14.         
  15.         PrintfLogo();        /* 打印例程名称和版本等信息 */
  16.         PrintfHelp();        /* 打印操作提示 */

  17.         bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
  18.         
  19.         printf("蜂鸣器频率 = %dHz\r\n", freq);
  20.         
  21.         /* 主程序大循环 */
  22.         while (1)
  23.         {
  24.                 bsp_Idle();                /* CPU空闲时执行的函数,在 bsp.c */
  25.                
  26.                 /* 判断定时器超时时间 */
  27.                 if (bsp_CheckTimer(0))        
  28.                 {
  29.                         /* 每隔100ms 进来一次 */  
  30.                         bsp_LedToggle(2);                        
  31.                 }
  32.                                        
  33.                 /* 处理按键事件 */
  34.                 ucKeyCode = bsp_GetKey();
  35.                 if (ucKeyCode > 0)
  36.                 {
  37.                         /* 有键按下 */
  38.                         switch (ucKeyCode)
  39.                         {
  40.                                 case KEY_DOWN_K1:                  /* K1按键按下,提示音 */
  41.                                         BEEP_KeyTone();
  42.                                         printf("1按键按下,提示音(固定频率1.5KHz)\r\n");                        
  43.                                         break;               
  44.                                 
  45.                                 case KEY_DOWN_K2:                  /* K2按键按下,急促鸣叫10次*/
  46.                                         BEEP_Start(5, 5, 10); /* 鸣叫50ms,停止50ms,10次*/
  47.                                         printf("K2按键按下,急促鸣叫10次\r\n");                                
  48.                                         break;        

  49.                                 case KEY_DOWN_K3:                   /* K3按键按下,长鸣3次*/
  50.                                         BEEP_Start(50, 50, 3); /* 鸣叫500ms,停止500ms,3次*/
  51.                                         printf("K3按键按下,长鸣3次\r\n");
  52.                                         break;        

  53.                                 default:
  54.                                         break;
  55.                         }
  56.                 }
  57.         }
  58. }
复制代码

20.9 总结
本章节为大家介绍的无源蜂鸣器方案还是比较实用的,采用的非阻塞方式,实际项目中可以放心使用。



收藏 评论0 发布时间:2021-12-29 23:49

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