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。

& R( q0 Z! f! {) K% q& `: o" U, p
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
3 y/ r' B* M3 G9 U

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

7 x, w! p9 |/ q3 `+ ^$ O
一、简述功能
- R- H, j! x5 j$ k& Q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）
# W7 A/ S9 |. ~7 F* T: ?

( t, v# Z# c; Q  m9 s0 X! G

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

+ V) B7 t% S  {2 b5 I$ j$ w

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

" M3 A" V, A. x4 _  O4 o5 k& \

二、硬件连线

. N% v# P6 G) m  U

% c1 j; k  A- I/ \/ f1 [" L- d

' l% g7 K: i2 f# ]+ F  y% O# _

墨水屏驱动板     STM32

MOSI          PA7

CS            PC9

! P" h* T/ F6 C

RST           PC8

CLK           PA1

DC            PC6

) ^' Y" S6 Y% A

BUSY           PC5

5 \$ z: Y2 e. O. j+ d5 Z+ `* J

照片不太看得清楚开发板上的接线，我把原理图放上来

& ?, f2 u* X( G% E1 ^

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）

5 ]; N" N2 U& b# f) G, y
& _& G  h  X# S5 ]

三、代码简单讲解

  n; G0 [! m& @5 q: w

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。

/ Y) [; D  O$ O7 l2 u

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

& e& w2 l. R9 t

- ~4 M; X0 b: Z- g7 Z3 X& s/ u

' @" c, {8 `4 Y% @/ z  \0 H

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

6 q+ Y5 d  _8 x- I. c# `

. L1 ?- r2 B1 U5 p

/ r4 j2 E$ b. _; 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

- V8 b2 K3 k8 D) J( Q) @2 ^

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

5 C. D' c5 ~- S4 M# L* k( O5 B9 x
. A  S' o' F" E& _

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);
   ; t! S# C" B3 Y3 p1 [) J
3.   /* 是否为首次上电 */
   
4.   if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) == RESET)
   
5.   {
   / t. H! a. Z$ }5 d" g  u
6.     printf("normal run\r\n");
   
7.     /* 打印RTC时间 */
   
8.     print_rtc_data();
   
9.     E_Paper_show_first_power_on_page();
   5 }7 y! ?, g0 `% n! {+ d. n) [
10.   }
    ! K9 a$ M/ g0 `  A* W! c
11.   /* 从standby唤醒后的复位 */
    
12.   else
    " n, @! K, U+ n- G5 N
13.   {
      ]0 `5 w- w+ [: v- u. W9 {
14.     printf("wkup from standby run\r\n");
    
15.     /* 清除standby的标志位 */
    
16.     __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
    
17.     /* 清除闹钟标志位 */
    - b, N1 R# O" e3 d" f4 L
18.     __HAL_RTC_ALARM_CLEAR_FLAG(&hrtc, RTC_FLAG_ALRAF);
    + a" |5 R8 m" m( u* e& _4 ]" q
19.     /* 刷新屏幕 */
    7 j3 Y6 y( j" X6 o
20.     E_Paper_show_calendar();
    5 P, N8 k$ t/ _5 m5 n" Z# U( v6 M9 T
21.     /* 进入standby模式 */
    " w/ z4 M# n( L- k; Z
22.     HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    0 K, M# q7 Y1 X; W+ k8 U( z
23.   }

复制代码

( {( L" m5 ?# ]" P8 w

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)
   
2.     {
   
3.       if(HAL_UART_Receive(&hcom_uart[COM1], (uint8_t*)&buffer[idx], 1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK)
   ) ?# A3 K1 ~0 ?
4.       {
   6 x9 q* K6 V1 ]+ w  I+ r/ y
5.         if(buffer[idx] == '\n') // 假设\r\n'作为结束标志
   # s+ E/ r, d( j5 V9 b
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))
   ! q0 i3 B7 W7 e& l
10.           {
    
11.             printf("Parse AT Command success\r\n");
    
12.             /* 刷新屏幕 */
    + z5 \3 E, L, S6 `/ h/ M& @$ y
13.             E_Paper_show_calendar();
    
14.             printf("enter standby\r\n");
    
15.             /* 进入standby模式 */
    6 H/ H6 g* a* A
16.             HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    7 H9 n' K- Y% e+ h: z/ [# I2 x
17.           }
    2 Z5 {# z  K  d2 T
18.           else
    
19.           {
    
20.             printf("Parse AT Command fail\r\n");
    
21.           }
    ! _9 p) V. T# |; w9 f
22.         }
    , C8 u; ]/ x; ~1 |
23.         else
    
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
    5 l2 k. D) q$ A5 [0 n: u
27.         }
    
28.       }
    
29.     }
    

复制代码

: Y" s1 x4 A1 c3 r% m# Q! U
7 ?. ~/ a- s/ D$ F- h) ]4 M

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)
   , {, |* |. Q/ M9 H4 E
2. {
   
3.   RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
   
4.   RTC_DateTypeDef sDate = {0};
   
5.   unsigned int temp_year;
   
6.   unsigned int temp_month;
   & ?1 H/ e! k6 P
7.   unsigned int temp_day;
   
8.   unsigned int temp_weekDay;
   7 v: d" L& G1 o( r7 k5 e  J
9.   unsigned int temp_hour;
   1 @5 q. e5 Z6 R# T1 T9 W
10.   unsigned int temp_min;
    
11.   unsigned int temp_sec;
    
12. 
    
13.   /* 检查命令的头对不对 */
    & W( N# j& t$ p* m; J/ x
14.   if(strncmp(buffer, "AT+configRTCdata=", 17) != 0) return false;
    
15. 
    
16.   /* 跳过命令头部分，再跳过年的前2个数字 */
    8 Q1 }7 d) Q& j6 V" T5 n; s$ F7 B
17.   char* dataPtr = buffer + 17 + 2;
    % K5 b4 r. [+ f; b, {
18. 
    
19.   /* 解析年、月、日... */
    
20.   if(sscanf(dataPtr, "%2u-%2u-%2u-%2u-%2u:%2u:%2u",
    7 r4 c5 {/ F* m1 O9 _# I
21.       &temp_year,
      x5 k$ p/ h2 u: w  j
22.       &temp_month,
    6 P! g( S: J0 o, h* ~$ C! L6 t5 W
23.       &temp_day,
    ) f: h9 C) W! B% {( u$ q
24.       &temp_weekDay,
    
25.       &temp_hour,
    ! b; l9 U4 W0 z5 Z7 M4 z
26.       &temp_min,
    ) R; m% J1 g) L& m
27.       &temp_sec) != 7)
    
28.   {
      Y; t9 m& D+ |( W' m
29.       return false;
    6 n' r6 _6 Y% t' w( V# e
30.   }
    
31. 
    
32. 
    ( z) n$ H! B% S1 L
33.   sDate.Year = uint_to_bcd(temp_year);
    - L# d. K" H( i6 ~, u
34.   switch (temp_month)
    
35.   {
    5 F! m4 S4 e, E- S% N
36.     case 1: sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY; break;
    
37.     case 2: sDate.Month = RTC_MONTH_FEBRUARY; break;
    
38.     case 3: sDate.Month = RTC_MONTH_MARCH; break;
    + f5 X  Q3 z, V! a/ q
39.     case 4: sDate.Month = RTC_MONTH_APRIL; break;
    - L# k& z; t" D( t' H; I! e
40.     case 5: sDate.Month = RTC_MONTH_MAY; break;
    
41.     case 6: sDate.Month = RTC_MONTH_JUNE; break;
    ! _/ K5 ^% `% @  R* g6 z. \
42.     case 7: sDate.Month = RTC_MONTH_JULY; break;
    
43.     case 8: sDate.Month = RTC_MONTH_AUGUST; break;
    % B. `* F* }4 ?
44.     case 9: sDate.Month = RTC_MONTH_SEPTEMBER; break;
    
45.     case 10: sDate.Month = RTC_MONTH_OCTOBER; break;
    3 |3 g- |- D2 S8 B" J9 G# ^
46.     case 11: sDate.Month = RTC_MONTH_NOVEMBER; break;
    
47.     case 12: sDate.Month = RTC_MONTH_DECEMBER; break;
    
48.     default: return false;
    
49.   }
    
50.   sDate.Date = uint_to_bcd(temp_day);
    8 c& I) h6 }3 T$ _" C1 Z
51.   switch (temp_weekDay)
    5 n3 A2 Y, P$ b+ v7 |4 O( W
52.   {
    
53.     case 1: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY; break;
    
54.     case 2: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_TUESDAY; break;
    
55.     case 3: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_WEDNESDAY; break;
    ' F0 S7 g0 D9 w2 M$ n* l- l9 v
56.     case 4: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_THURSDAY; break;
    / e4 s" B- W2 N& y! C" V2 h% a/ \
57.     case 5: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_FRIDAY; break;
    % t6 z. u/ t  d# q1 ?! v& V
58.     case 6: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY; break;
    1 x: C  u2 S, C  a
59.     case 7: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SUNDAY; break;
    / b. p, G4 u0 j% u9 q$ d0 r
60.     default: return false;
    / q1 j8 ^* I7 x; S0 L9 q
61.   }
    . u: V$ R- X- V5 |7 v
62. 
    7 n. q& V7 [) w" u9 n$ B* d$ V
63.   sTime.Hours = uint_to_bcd(temp_hour);
    . M; Q! h5 }- p( [& f
64.   sTime.Minutes = uint_to_bcd(temp_min);
    
65.   sTime.Seconds = uint_to_bcd(temp_sec);
    ; |* M  B! X/ k1 y
66.   sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
    ( g# \9 x. s- S6 h+ o
67.   sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
    ' N) a8 S. O5 y9 b
68. 
    8 O. Q+ o, H8 @* j
69.   set_rtc_data(sTime, sDate);
    ' H" R/ U3 K3 g! {8 q2 a; ~; a
70. 
    ( a! A) c: s7 W( d. A  H
71.   print_rtc_data();
    ; }) {" ?# d% B* s* R! `. c
72. 
    4 [( B. X9 [5 y
73.   return true;
    
74. }
    * X2 b2 i4 T" X, _

复制代码

$ ^3 g. p8 O6 o7 y# C3 J4 J

如果解析成功就设置RTC，反之返回false。

) |. U2 s) E" P. s) H

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. {
   
3.   // 检查输入范围，确保0-99之间
   
4.   if (num > 99)
   ( ?  L* _* X' Q. f7 X
5.   {
   
6.     // printf("Error: Input out of range. Maximum 99 allowed.\n");
   
7.     return 0;
   : q. ?9 F5 W" F, L' ]4 Z
8.   }
   5 X: x# I- }) m  b7 K; i9 a9 a
9. 
   " J- ^. G4 f) w/ N3 E1 S( l
10.   // 将十进制数转换为BCD
    
11.   uint8_t bcd = (num / 10) << 4 | (num % 10);
    
12. 
    
13.   return bcd;
    & O$ @( U  k. U& G1 r, V
14. }
    + }3 ?7 s6 _: S) M

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

* ~6 a/ l: f3 T- H. {

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）

( C( [3 r; _' f: k$ Y  f# b
2 K& @9 c# z/ c2 B; F) {( ]# p
* B2 }% d: M; b6 ?' H7 X

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

/ M* y) A+ L2 N

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

( K# _" p; I/ |5 ^" ^
& K2 _( R% Q- z7 k
: a3 l- b6 d) X9 X8 w; M

五、后续改进想法

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

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

1 h% k0 z6 m" \0 u4 L7 u7 d$ B

7 H( W8 z. Z0 m* c" J

7 F& `" A/ P! h4 n* |3 X/ `

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

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

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

, S6 b4 z, ^8 m/ V2 w) K, K

. j2 R+ u2 C3 z

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

- f7 u! M0 L) M! \, F4 [# e; _  |3 W

& p. S8 N/ H0 f! H6 t7 _  N
% m$ t) z9 R* @) r& C0 ]
! n' L7 j7 n' G- V2 |+ D  @' i

项目源码及上位机如下

3 f# [. s8 z9 s1 o' Q' M" b5 C

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

2024-6-8 22:24 上传

点击文件名下载附件

; C% u7 [0 l/ g. |4 I: F1 a% X  @
3 r$ d. j9 d  b2 _; N) [: k

上位机源码.rar (3.48 KB, 下载次数: 1)

2024-6-8 22:22 上传

点击文件名下载附件

0 v6 p' y0 ~- N( z! U, ^

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

7 S" M, k6 X- ]) e