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。

- e7 \( H+ G* ]7 h
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 W; O) B0 K0 |

1 U5 U% _2 a* M7 P  l3 N" 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

; ?# a0 J+ \+ z3 R* P4 d; G
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）
! ^8 y* o. }- c6 u4 k; i  ?5 m

. ^. M! x' z1 L! Z
: e" J/ z+ R1 d

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# V1 p* O, W% ?0 V. w6 J2 w

- q9 q4 D# P% I2 Z

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

( y# q! @6 \3 X" l/ n* C$ B# T

) S/ u2 F1 |. v3 W! |

, [4 w) R' Z9 `3 u# D) A1 ?9 `

二、硬件连线

( @1 G% y1 N, N" T2 E

墨水屏驱动板     STM32

, f6 r) T/ _  N* ~# i0 C7 e

MOSI          PA7

CS            PC9

/ U* p) j: M3 x( I

RST           PC8

+ }. J$ W1 h/ E$ |  c$ @

CLK           PA1

DC            PC6

& G4 h6 V  j- K/ H% A

BUSY           PC5

% r; C. A3 n4 m2 s$ v

照片不太看得清楚开发板上的接线，我把原理图放上来

7 [5 n7 v6 b  D- a" ]4 j

5 O7 {# J& L! V) c9 C( s+ v) ^% M

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）

) e7 W: p6 y" K! f
3 Q$ M1 m* K# M! h

三、代码简单讲解

# \. h# R, H9 k& [$ u: \  h& {( B( U& Z7 b

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。

8 W* D+ O  z5 g; W2 q# L+ o$ k

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

$ G0 n; `5 M/ o" ?0 ]- B" u

, L( ]6 c( P. [+ H. X

/ Y, I; d5 @% w- C( s. F/ G

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

& _( y/ r4 z0 j0 H/ k" `9 f7 D

# U0 [+ h; y1 Q7 w% @8 [

***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

- V% P, i3 F- k5 H# ]$ o7 C, ~8 v

第一个是在main.h中，红框这个没有换行，会导致编译报错

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

0 q7 {& i  y; }& Y& Q8 U( v

: h- h+ K0 ^! W1 l3 g

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

( P" v! q; Q( g2 V4 ~0 x

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 */
   5 k8 c, L! e% B( z1 V. c, ~
4.   if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) == RESET)
   
5.   {
   : c6 e+ _! z* B. f; ?: ?% z/ l
6.     printf("normal run\r\n");
   ; p& B2 c2 v$ q: n' ?9 {
7.     /* 打印RTC时间 */
   0 S2 J2 _5 l1 b% {- Z
8.     print_rtc_data();
   * J: P7 Q0 p+ f7 i
9.     E_Paper_show_first_power_on_page();
   
10.   }
    
11.   /* 从standby唤醒后的复位 */
    
12.   else
    3 U2 u8 K. y, R' N9 }  r6 k1 A
13.   {
    3 R3 U9 E1 b8 g4 u2 r
14.     printf("wkup from standby run\r\n");
    7 n- U( w2 a% h2 Q
15.     /* 清除standby的标志位 */
    
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);
    
19.     /* 刷新屏幕 */
    0 r- t+ n& h- Y) H6 _) n$ J3 h
20.     E_Paper_show_calendar();
    5 {7 ^4 S8 E4 v/ U1 S5 A! s
21.     /* 进入standby模式 */
    $ E/ ?  r1 c1 h" h7 {, @
22.     HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    4 Y! r$ W# c4 _( C
23.   }

复制代码

7 E- f1 e( L5 P9 U+ P) w& g+ d

3 d: q4 a7 l+ Z8 x2 p/ {

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)
   : h. T& ]" c1 N
2.     {
   
3.       if(HAL_UART_Receive(&hcom_uart[COM1], (uint8_t*)&buffer[idx], 1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK)
   
4.       {
   
5.         if(buffer[idx] == '\n') // 假设\r\n'作为结束标志
   
6.         {
   
7.           buffer[idx] = 0; // 添加字符串结束符
   
8.           idx = 0; // 重置缓冲区索引
   - T0 C/ a$ b/ c, s/ U% Y
9.           if(ParseATCommandAndSetRTC(buffer))
   
10.           {
    
11.             printf("Parse AT Command success\r\n");
    
12.             /* 刷新屏幕 */
    1 m* L  ?. f2 v) Q
13.             E_Paper_show_calendar();
    5 K, c  S9 H3 T! o2 R
14.             printf("enter standby\r\n");
    3 W7 a* Z9 X1 C' @3 b/ h; @
15.             /* 进入standby模式 */
    9 f7 q$ t' e2 S2 S& D
16.             HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    & }! e. O5 n2 `, s
17.           }
    
18.           else
    * O: Y5 A0 i* B3 f' J# M* B) U
19.           {
    1 K# Z9 V6 R3 ~6 K# V: ?+ L% Y
20.             printf("Parse AT Command fail\r\n");
    ) W$ K* `, r# |  d6 D# P, _( H2 z: n6 l
21.           }
    
22.         }
    ! y& I' [8 S" S+ s& j3 j
23.         else
    
24.         {
    ' j& @3 V3 d& y* C
25.           idx++; // 缓冲区索引增加
    
26.           if(idx >= sizeof(buffer) - 1) idx = 0; // 防止缓冲区溢出
    
27.         }
    - f  W6 V) i7 R9 v# u( R  ]
28.       }
    2 o" v) H8 c; [
29.     }
    

复制代码

' S$ {) u& N5 I  m; n

- {) ~% V# i  w( R! O4 N. d

8 L. v* D4 z# F! j. A8 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

. N# u6 |6 d! r6 e! c

下面看看解析函数

1. bool ParseATCommandAndSetRTC(char* buffer)
   . u! X& j3 A/ e& ?$ d1 y
2. {
   1 H' R5 c, K* j
3.   RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
   5 v  `7 {  B4 F1 ^4 A
4.   RTC_DateTypeDef sDate = {0};
   
5.   unsigned int temp_year;
   
6.   unsigned int temp_month;
   ( z, p8 E: D) H' |) m! i2 l
7.   unsigned int temp_day;
   2 `/ C) X2 p& o  S) V
8.   unsigned int temp_weekDay;
   
9.   unsigned int temp_hour;
   & c! x; _1 w0 Q
10.   unsigned int temp_min;
    ! X4 ~3 k5 n  C: ]. E
11.   unsigned int temp_sec;
    0 B0 s  X( ~, p0 i- {# X8 G. Y
12. 
    
13.   /* 检查命令的头对不对 */
    : i- F( }; d; ~, X
14.   if(strncmp(buffer, "AT+configRTCdata=", 17) != 0) return false;
    
15. 
    # j" E! W2 q: P9 }- L$ T
16.   /* 跳过命令头部分，再跳过年的前2个数字 */
    
17.   char* dataPtr = buffer + 17 + 2;
    
18. 
    
19.   /* 解析年、月、日... */
    " i9 n( z- m! ?! G& w/ \
20.   if(sscanf(dataPtr, "%2u-%2u-%2u-%2u-%2u:%2u:%2u",
    
21.       &temp_year,
    & K6 S* O# N: Q) L$ S
22.       &temp_month,
    
23.       &temp_day,
    + r- }8 k( h' f4 m( Q4 F, A
24.       &temp_weekDay,
    8 v: n) U8 c. G  ^7 C9 X% z# Q
25.       &temp_hour,
    . A" M! i4 J$ L- E
26.       &temp_min,
    
27.       &temp_sec) != 7)
    + _; G2 [7 y% m
28.   {
    
29.       return false;
    ' w2 g3 p+ a- }8 Z; C# o$ m
30.   }
    . T( `" h4 K% i2 ]: j1 t" `
31. 
    
32. 
    $ Y9 g  F( I! S, S" v" G. n
33.   sDate.Year = uint_to_bcd(temp_year);
    8 N# T  i0 o. a! c. U! D
34.   switch (temp_month)
    
35.   {
    - j; M1 U! d1 ]6 ~$ Z- l
36.     case 1: sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY; break;
    
37.     case 2: sDate.Month = RTC_MONTH_FEBRUARY; break;
    4 Y1 m! Y$ u/ s* o4 r: Q( F5 Y
38.     case 3: sDate.Month = RTC_MONTH_MARCH; break;
    
39.     case 4: sDate.Month = RTC_MONTH_APRIL; break;
    . C  x7 F- Q" J
40.     case 5: sDate.Month = RTC_MONTH_MAY; break;
    . t( Z( n  j# k) }
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;
    , [+ Q: A! W) k: Y
44.     case 9: sDate.Month = RTC_MONTH_SEPTEMBER; break;
    * b# \# d: Z5 l3 l2 y
45.     case 10: sDate.Month = RTC_MONTH_OCTOBER; break;
    8 L/ Y9 Q. p/ v9 m
46.     case 11: sDate.Month = RTC_MONTH_NOVEMBER; break;
    
47.     case 12: sDate.Month = RTC_MONTH_DECEMBER; break;
    ( q& x1 r. c0 U" c9 Q
48.     default: return false;
    
49.   }
    5 ]# U: u5 V- t: c
50.   sDate.Date = uint_to_bcd(temp_day);
    
51.   switch (temp_weekDay)
    & v$ v2 u: ?6 b* }; v& ^: l
52.   {
    
53.     case 1: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY; break;
    
54.     case 2: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_TUESDAY; break;
    ) Q: I6 l% l* J* E4 R5 S5 @8 V
55.     case 3: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_WEDNESDAY; break;
    $ X3 e, I+ z/ r6 w: ]
56.     case 4: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_THURSDAY; break;
    
57.     case 5: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_FRIDAY; break;
    
58.     case 6: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY; break;
    # }% Z% H$ h# c0 E" n& @$ n1 f8 L
59.     case 7: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SUNDAY; break;
    , F) ?( b( n0 j7 \) I, z( {
60.     default: return false;
    6 Z7 ~9 k" n  l% [
61.   }
    2 h6 h) L& O+ D3 k/ C" \
62. 
    
63.   sTime.Hours = uint_to_bcd(temp_hour);
    3 h- _% E2 P% y2 g) }3 k; R
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;
    
68. 
    ) r$ V4 s9 _5 V. Q8 {2 H" c0 `
69.   set_rtc_data(sTime, sDate);
    - X3 j, s& x9 ], w
70. 
    
71.   print_rtc_data();
    , v* v) X8 \1 B
72. 
      a5 y3 @. ^( q# R$ r) d* E
73.   return true;
      _* S; u1 y% R) w# c
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)
   ; U1 d( E( O. B6 S! C, K5 A
2. {
   7 U; f$ F! F( e) ^, L
3.   // 检查输入范围，确保0-99之间
   
4.   if (num > 99)
   9 K7 g$ [  m4 ~8 i0 a$ @& q
5.   {
   
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);
      t* T7 |, Y9 t0 c* e1 M
12. 
    % |' W& U% [. Z
13.   return bcd;
    & x. g/ A4 a. c; \
14. }
    

复制代码

/ y# t8 s6 U5 w+ v3 y* 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

4 \  F8 W: t" d
! L: B! F% n: }7 z: ~) F3 P7 s$ y# |' y

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）

" i$ d. A. p1 L0 P

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

: S- l8 s' i9 ^9 Y# s

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

- J) p" C5 u5 Q( j: a' C4 B5 r

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

, G. Q8 m+ q' J

. m9 m/ I1 _9 `% N& M$ ~8 a) m
$ O4 E# L; n( J

五、后续改进想法

  [- ]' f3 n8 ^! E2 p8 L( O

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

6 K1 c5 h$ ?+ H

1.LED3这个灯要干掉，他一直亮着耗电

- K5 d2 M9 D! n. [$ Y/ _1 H

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

/ e* F! v1 o. z. A) n% c- J* j5 \5 }

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

/ E0 r. A8 E* y7 }! R( F

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

' o! D' U! F1 A  M, c, R
0 r$ y9 G: }2 g/ _' S, S

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

& j) L  [, P! t5 L
2 M/ ^( v' `; }* v
$ a. B: x: l/ _/ T$ o0 y

项目源码及上位机如下

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

2 R3 x. r" B& L. O

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

" N5 n2 T; O# C" E# z' }% }
- P. u/ {3 ?$ |; X  E8 s

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

+ ?) t* T) `4 H1 V9 j

9 H# a: D; Q0 D/ O8 F: ]: d

详细👍