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。

7 ~6 E; D& Y( J9 y, ?' p/ O
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


) o. T" U2 p9 x+ _& Z7 X1 f- o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


0 c; n6 t) t$ p5 i6 c9 R, J一、简述功能
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）
9 C! I7 ]2 E+ T0 u2 O$ l2 H/ ]

% O6 B3 ?- U; u" F+ @& k& D# S* ]- e+ F

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

$ D9 z' p6 `5 U, ~

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

8 @0 z9 _9 \7 |& Q, D% O3 w5 Q# H

6 ~( v, f/ C  C5 g" Y' H

) E7 Z' e/ D8 Y4 o% x: h8 a5 j


" B1 N& x' o. u2 ^( Y3 u  x

二、硬件连线

& j9 S% ?( F! w: x% P

; I7 Y" x! I& q3 H) [6 n

" b: L  V7 |5 \# {8 X5 k/ b9 f8 t6 v

墨水屏驱动板     STM32

' E9 _$ T& v1 z' t4 k. K3 u

MOSI          PA7

- a) b9 H- W, N  B

CS            PC9

RST           PC8

CLK           PA1

  W& e  L3 d# J, ~0 d

DC            PC6

BUSY           PC5

4 Q+ ?; S& A/ m* z9 p: t

照片不太看得清楚开发板上的接线，我把原理图放上来

6 K& A5 n' l8 g" I

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）

; z" l7 w' V& c  d9 {1 U/ H
( U4 v% h1 u" \6 e# E3 g7 x

三、代码简单讲解

0 O( u1 T6 o5 ~' r' U

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

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

( W$ {- O9 ]/ |. n, x

# i2 F3 ^8 c' I) a( u5 O9 v+ F1 ?

***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

7 g7 ]4 z% `& y; B4 k# |( t8 J1 x

第一个是在main.h中，红框这个没有换行，会导致编译报错

6 Z. q/ B, j. P

" w% q3 B' T& \
3 R3 q  e6 A- d5 q$ q2 ^( T4 t

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

6 H- U6 d- K" [$ Y$ V; o3 _/ q
. h/ m+ M. |- s+ X: ]4 T9 b, I! o

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);
   , v6 a. n( k  X' }/ r/ ?; D& @; j
3.   /* 是否为首次上电 */
   
4.   if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) == RESET)
   
5.   {
   9 A8 e  G% V5 B' ?
6.     printf("normal run\r\n");
   8 q/ g' f6 q1 Y2 _, K+ `- C
7.     /* 打印RTC时间 */
   
8.     print_rtc_data();
   $ W2 G1 e$ l% ~0 t
9.     E_Paper_show_first_power_on_page();
   
10.   }
    
11.   /* 从standby唤醒后的复位 */
    7 ?) S$ S. J+ A6 C' G1 X- g( _
12.   else
      b/ V  d  r1 ~* A8 ~3 |$ e2 }1 Y
13.   {
    
14.     printf("wkup from standby run\r\n");
    
15.     /* 清除standby的标志位 */
    
16.     __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
    9 }( z2 _1 Z5 G. E& n4 u0 l! ]
17.     /* 清除闹钟标志位 */
    
18.     __HAL_RTC_ALARM_CLEAR_FLAG(&hrtc, RTC_FLAG_ALRAF);
    
19.     /* 刷新屏幕 */
    
20.     E_Paper_show_calendar();
    ! O+ I, n3 k- ^
21.     /* 进入standby模式 */
    
22.     HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    
23.   }

复制代码

- b9 H. e% z8 Q- h7 }* X; P1 U2 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.     {
   2 [. M7 ]9 v6 H" T2 {) R
3.       if(HAL_UART_Receive(&hcom_uart[COM1], (uint8_t*)&buffer[idx], 1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK)
   6 @8 y, B/ ?( L! W
4.       {
   % ^9 e4 U1 f$ y2 \: a' |5 d7 i
5.         if(buffer[idx] == '\n') // 假设\r\n'作为结束标志
   
6.         {
   . H9 a* z0 {2 I  s
7.           buffer[idx] = 0; // 添加字符串结束符
   
8.           idx = 0; // 重置缓冲区索引
   # t3 i/ O6 e4 g1 r+ s0 i
9.           if(ParseATCommandAndSetRTC(buffer))
   4 F2 F. ?: Z3 H# H& n9 Q
10.           {
    9 u: w8 k8 V/ f. o! u+ R" g
11.             printf("Parse AT Command success\r\n");
    
12.             /* 刷新屏幕 */
    - t9 h9 S! {% X3 I
13.             E_Paper_show_calendar();
    
14.             printf("enter standby\r\n");
    
15.             /* 进入standby模式 */
    
16.             HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    1 B4 g" j* s" f# W4 y/ d% @
17.           }
    3 b$ T8 Y  F' p' L
18.           else
    * n1 ?6 h. s* J! F- s  R
19.           {
    
20.             printf("Parse AT Command fail\r\n");
    ; _1 b6 ?7 k+ A. {# n% |
21.           }
    . m  C) e! ?* s  i+ K2 ?
22.         }
    8 M. S$ g5 |3 R% A
23.         else
    ) w7 z! N$ L! v
24.         {
    ' w" k3 w* j. A* m, _: g8 n8 N
25.           idx++; // 缓冲区索引增加
    2 O3 |0 x5 p+ R4 E
26.           if(idx >= sizeof(buffer) - 1) idx = 0; // 防止缓冲区溢出
    
27.         }
    
28.       }
    
29.     }
    

复制代码

  V! ~  k" D. _

- F/ X/ G' r8 W. z# _. U$ L- m4 S" 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};
   ) G" a% [- {% r# j  I
4.   RTC_DateTypeDef sDate = {0};
     z- T9 [2 ?+ G: a
5.   unsigned int temp_year;
   
6.   unsigned int temp_month;
   
7.   unsigned int temp_day;
   ) Z: U* X, h2 V. G( E
8.   unsigned int temp_weekDay;
   
9.   unsigned int temp_hour;
   
10.   unsigned int temp_min;
    
11.   unsigned int temp_sec;
    
12. 
    : I4 L' L% _9 ?4 _  i+ |, x4 R( x1 |, u
13.   /* 检查命令的头对不对 */
    
14.   if(strncmp(buffer, "AT+configRTCdata=", 17) != 0) return false;
    ' }+ o: o! N1 t! F2 e+ a, F9 @
15. 
    
16.   /* 跳过命令头部分，再跳过年的前2个数字 */
    ( f$ Z5 \6 @, N" W  q. b& L  ]9 b+ a
17.   char* dataPtr = buffer + 17 + 2;
    
18. 
    : @& X/ s* k% ~# Y* D# z) x5 W8 [, g
19.   /* 解析年、月、日... */
    5 r2 h5 D/ _: o  w" r
20.   if(sscanf(dataPtr, "%2u-%2u-%2u-%2u-%2u:%2u:%2u",
    
21.       &temp_year,
    - C/ D8 c8 z2 K3 Z$ R% L
22.       &temp_month,
    
23.       &temp_day,
    
24.       &temp_weekDay,
    
25.       &temp_hour,
    
26.       &temp_min,
      r! Y! ]0 t' a6 j( |$ ~1 Y4 b
27.       &temp_sec) != 7)
    2 b; a. l% e+ n" h; p) d
28.   {
    ; R, I3 C) {# T8 T8 w
29.       return false;
    
30.   }
    
31. 
    
32. 
    
33.   sDate.Year = uint_to_bcd(temp_year);
    
34.   switch (temp_month)
    1 k' o3 b* i- y/ N
35.   {
    3 a+ I0 j/ W9 m3 }1 ]* l; a( ^
36.     case 1: sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY; break;
    & ~; f/ }: b; A8 ~, d9 W! D% w
37.     case 2: sDate.Month = RTC_MONTH_FEBRUARY; break;
    
38.     case 3: sDate.Month = RTC_MONTH_MARCH; break;
    % }* s& Z- z7 J
39.     case 4: sDate.Month = RTC_MONTH_APRIL; break;
    5 S) L/ K/ u. I/ K
40.     case 5: sDate.Month = RTC_MONTH_MAY; break;
    # ~9 N; o7 o3 e/ L5 R( X0 K" i! _
41.     case 6: sDate.Month = RTC_MONTH_JUNE; break;
    6 O' f4 {( H5 k  z
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;
    2 {! ~/ d  j( e- H
45.     case 10: sDate.Month = RTC_MONTH_OCTOBER; break;
    & r6 B3 {- H4 }0 m& Y
46.     case 11: sDate.Month = RTC_MONTH_NOVEMBER; break;
    8 D* C! B0 E% e/ U% o2 v/ Q  C4 ]
47.     case 12: sDate.Month = RTC_MONTH_DECEMBER; break;
    
48.     default: return false;
    
49.   }
    ! C: Z0 B+ F* \  j* K
50.   sDate.Date = uint_to_bcd(temp_day);
    ( A6 v3 c& Z( y$ d" q2 P* m
51.   switch (temp_weekDay)
    
52.   {
    
53.     case 1: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY; break;
    
54.     case 2: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_TUESDAY; break;
    ; b. f1 \9 v/ T& X9 c' x, C
55.     case 3: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_WEDNESDAY; break;
    1 p+ r# M1 f  `7 y3 q
56.     case 4: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_THURSDAY; break;
    / \; c, l1 p1 C) I4 p/ s
57.     case 5: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_FRIDAY; break;
    
58.     case 6: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY; break;
    
59.     case 7: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SUNDAY; break;
    8 Z( x. b# s$ T" T7 P
60.     default: return false;
    - V  c5 C* R; u( x- a. g/ q
61.   }
    % i6 M5 b  J# P0 y5 z" @
62. 
    - m+ I3 J4 p: q' y7 S* x
63.   sTime.Hours = uint_to_bcd(temp_hour);
    
64.   sTime.Minutes = uint_to_bcd(temp_min);
    " u4 P  d8 s( l" V
65.   sTime.Seconds = uint_to_bcd(temp_sec);
      d4 S0 V: D+ k  `4 `5 t
66.   sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
    ; ^3 _, e2 S) P2 R# ~
67.   sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
    
68. 
    * D) `: i4 l+ n  E) N
69.   set_rtc_data(sTime, sDate);
    
70. 
    % G- d# E4 g! @- H" P
71.   print_rtc_data();
    $ \+ A! y" ^* x) T  X* @  t: q7 t$ d
72. 
    
73.   return true;
    
74. }
    

复制代码

如果解析成功就设置RTC，反之返回false。

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)
   % D" A; P, w1 N
5.   {
   % E% n  @' D9 i. W
6.     // printf("Error: Input out of range. Maximum 99 allowed.\n");
   + ~: v" n$ ?6 G
7.     return 0;
   + ]: o# p5 _* a3 V" r5 T
8.   }
   
9. 
   - n0 q, j# a$ v: c
10.   // 将十进制数转换为BCD
    
11.   uint8_t bcd = (num / 10) << 4 | (num % 10);
    & B  B8 w( O5 f. B
12. 
    
13.   return bcd;
    5 j9 Q4 |/ v# \1 U
14. }
    

复制代码

/ C/ [3 I0 A" L

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

2 ~0 T3 N: N7 c0 W6 \0 F

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）

: {. \. K% Y8 x+ i4 s( I/ o7 c" [6 g

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

$ b4 ?3 I+ L& \& D" x5 W  C( o

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

4 V  d. r5 v' C5 c

) i8 x9 C2 l6 ^

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

/ P) @) ?' U& P5 B" ^; q

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

  h$ }. C9 V' L4 r( l

# _  {; z3 u- x7 L

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

' p. w1 G! |* h& S! r

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

4 v  f- s2 D8 a( s# I  ]

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

( W9 \+ ~! L0 d8 c) q
4 k2 g6 x3 r: {; `1 A4 G

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

4 V0 {, e- g0 M1 O- w) B4 E4 I, \


$ n$ B7 H5 M' {; s; J7 Y

项目源码及上位机如下

! R6 e3 O5 Q% Q9 X0 q# b) v, b- I- h

STM32U0_RTC_E-Paper_calendar.rar (13.95 MB, 下载次数: 2)

2024-6-8 22:24 上传

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* O* k; {7 p2 M
- |0 _4 z  u; }% `

上位机源码.rar (3.48 KB, 下载次数: 0)

2024-6-8 22:22 上传

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8 q9 W. N6 @7 j% I2 j  x

上位机软件.rar (21.2 MB, 下载次数: 0)

2024-6-8 22:28 上传

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+ b# q/ ?+ N+ x5 }

1 `+ V1 V! o( L9 k* Q/ t: F1 J9 x+ C