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。
" e+ r3 z0 q. a. U. W
( c5 g) ~" Q; n2 R
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
" I; F9 B" D+ k$ Z$ c/ y+ t

/ K2 d8 J1 o+ N5 `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 J( d* [3 C0 H$ f: Z( u
8 M- E( G4 I. ^' f一、简述功能
/ W' ^% ^# ?3 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）
5 F0 i, {6 G6 a9 R, G% 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

( |$ h* y6 e, g) G9 D7 ]( Q

. Y' ]5 Q) ]/ p% w: J: \

/ ?, \# A! z' U& J% x

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

: }! I6 A1 g8 e8 C

, D) _. _* G4 F) s  }) f3 I
3 C% b* j1 }8 a+ d* @4 P* k
7 W- E0 h, c) B9 X8 S- i1 P

二、硬件连线

; A1 E* g9 ]( }7 n) L+ Z( ]: @

" A' a# a& e7 o: L& K4 u

墨水屏驱动板     STM32

, B* o$ {5 K* s- D1 J

MOSI          PA7

CS            PC9

RST           PC8

1 y2 p+ y) B+ s1 T2 X6 V

CLK           PA1

) D8 l7 q1 O% s: g' e3 S$ w& M

DC            PC6

BUSY           PC5

照片不太看得清楚开发板上的接线，我把原理图放上来

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）

三、代码简单讲解

7 ?2 \" }2 B% _  ?/ A" h; Z

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。

. V8 s+ |6 R' \

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

" ^5 T2 \& G  r# p# u, n$ Q

5 |- a9 M* p; V- @: H+ z8 d1 r

% o7 }$ i6 M3 K" x: P( a+ O. [5 L

; C) e  J/ X) r
9 x& ~% N' q8 f; l. V. d

  \: A# g* x, O0 N+ N/ U+ s

3 q( Z8 q6 t5 S- `; l9 Z; M3 b. u

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

- X5 P# o; ?+ E( B8 B

, U7 ~- `: G( T2 c5 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

/ \, w) ?* r' m3 A: v  \0 M

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

6 ^0 l% f$ Y6 }  I9 B1 z

% ^0 h2 i, u  E3 _
# [; c) _7 e+ Q" }) E4 e% R, H

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

0 U; f. R( k8 d$ l- H

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);
   # w" T  z  }) T0 W6 c
3.   /* 是否为首次上电 */
   7 e2 A( v  z# S9 y/ e4 O6 @" ?& _
4.   if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) == RESET)
   
5.   {
   9 k6 v$ e/ X7 N- }
6.     printf("normal run\r\n");
   
7.     /* 打印RTC时间 */
   * r+ Q- i8 A: D" c* U. a- K( G' R
8.     print_rtc_data();
   * _9 C) P+ N) E5 f* y! }3 Y
9.     E_Paper_show_first_power_on_page();
   * i2 _) X8 T# \$ Z/ G+ l
10.   }
    . Y/ x% n: k1 I  t: G
11.   /* 从standby唤醒后的复位 */
    
12.   else
    " q# H) `$ @/ m# O
13.   {
    
14.     printf("wkup from standby run\r\n");
    - k! a7 N5 k. V+ w1 }
15.     /* 清除standby的标志位 */
    
16.     __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
    
17.     /* 清除闹钟标志位 */
    / E& K7 P. o- N* \& H" y5 ]% |
18.     __HAL_RTC_ALARM_CLEAR_FLAG(&hrtc, RTC_FLAG_ALRAF);
    3 ?; Z2 `6 r  I" G5 L. b
19.     /* 刷新屏幕 */
    ! I  `! V, ^% D/ z
20.     E_Paper_show_calendar();
    
21.     /* 进入standby模式 */
    
22.     HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    
23.   }

复制代码

% A# {# O  {/ @4 @# g  k

6 f9 n/ q$ b& Z3 e

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.     {
   . J# }* t. l# u$ P/ g" }
3.       if(HAL_UART_Receive(&hcom_uart[COM1], (uint8_t*)&buffer[idx], 1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK)
   . o# ~4 B8 r1 t
4.       {
   # X/ N# C& c: a2 ]8 Y
5.         if(buffer[idx] == '\n') // 假设\r\n'作为结束标志
   
6.         {
   ' A. o( u- b9 ]/ V% |/ t9 L
7.           buffer[idx] = 0; // 添加字符串结束符
   
8.           idx = 0; // 重置缓冲区索引
   5 L9 {3 T  I5 S3 R' R+ y
9.           if(ParseATCommandAndSetRTC(buffer))
   & _6 v/ S: w/ R; S& r8 R
10.           {
    
11.             printf("Parse AT Command success\r\n");
    
12.             /* 刷新屏幕 */
    / l9 P5 y2 H/ h8 ?
13.             E_Paper_show_calendar();
    1 Z" f1 M! b% c" W4 y+ Q' J. b
14.             printf("enter standby\r\n");
    
15.             /* 进入standby模式 */
    + l* Y/ O6 @' C% ~9 j; I  b6 L
16.             HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
    ) l9 f4 s/ v( M0 }5 W4 L
17.           }
    0 M/ y* m: D6 W% a3 {
18.           else
      W+ F6 y& s; O) q( Z% |
19.           {
    
20.             printf("Parse AT Command fail\r\n");
    3 u8 s5 H8 J) Y# r! R% i5 j$ V
21.           }
    ! I$ A) `8 @$ o5 n, a8 G
22.         }
    
23.         else
    , I; s" U% u$ @
24.         {
    * ^3 t3 }: Z8 C- ]7 B# u
25.           idx++; // 缓冲区索引增加
    $ ~9 Q5 P" w: i" h1 l; }
26.           if(idx >= sizeof(buffer) - 1) idx = 0; // 防止缓冲区溢出
    
27.         }
    3 ~9 t/ s- d9 a# m/ e, `4 p
28.       }
    
29.     }
    

复制代码

$ t; a6 c. r4 g6 Z

3 ?, t2 V- M* E) o% I* v8 e
- f7 z* i1 z, T; F7 z: c

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

3 D0 v* z+ Q5 P

下面看看解析函数

1. bool ParseATCommandAndSetRTC(char* buffer)
   
2. {
   
3.   RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
   
4.   RTC_DateTypeDef sDate = {0};
   
5.   unsigned int temp_year;
   5 Q0 E. F, m8 b" H- {- k
6.   unsigned int temp_month;
   - ~& K; J# Z6 Y" G3 e* c' }$ Q
7.   unsigned int temp_day;
   
8.   unsigned int temp_weekDay;
   
9.   unsigned int temp_hour;
   % c! T" |, u- ^6 U9 U
10.   unsigned int temp_min;
    
11.   unsigned int temp_sec;
    
12. 
    
13.   /* 检查命令的头对不对 */
    - L) Y( n# B% N6 X, ~
14.   if(strncmp(buffer, "AT+configRTCdata=", 17) != 0) return false;
    
15. 
    3 \5 D+ ?. I1 ?1 _+ k8 ~  }6 }
16.   /* 跳过命令头部分，再跳过年的前2个数字 */
    9 c) o0 u+ m" j4 d$ M4 m
17.   char* dataPtr = buffer + 17 + 2;
    
18. 
    
19.   /* 解析年、月、日... */
    
20.   if(sscanf(dataPtr, "%2u-%2u-%2u-%2u-%2u:%2u:%2u",
    
21.       &temp_year,
    
22.       &temp_month,
    3 h  i( ~- e9 l1 ^( x/ m, x# C! T+ c
23.       &temp_day,
    
24.       &temp_weekDay,
    : w2 g6 O) R' Z4 `8 {
25.       &temp_hour,
    
26.       &temp_min,
    ; e! ~' Q/ r  t, _
27.       &temp_sec) != 7)
    5 P, X# M1 I: A/ K" {
28.   {
    2 p0 ^3 `4 ~5 D# s, I& h" U
29.       return false;
    
30.   }
    % i; U, V+ Z( b/ {) D
31. 
    
32. 
    
33.   sDate.Year = uint_to_bcd(temp_year);
    7 c3 t' t. u- d: @# ?% l4 U/ }
34.   switch (temp_month)
    5 \8 i5 J/ l* e# Y9 J  e
35.   {
    & h: \9 _7 S1 Y* X3 G* \* }  e$ _
36.     case 1: sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY; break;
    . b9 Q6 n! D3 Y
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;
    # w4 x: _5 R9 c# ~" j1 T( x$ e6 I: ]
40.     case 5: sDate.Month = RTC_MONTH_MAY; break;
    1 b0 e. ^; s5 R5 v" M
41.     case 6: sDate.Month = RTC_MONTH_JUNE; break;
    2 [5 ~1 a8 x* ?
42.     case 7: sDate.Month = RTC_MONTH_JULY; break;
    & g  d/ l* K+ E( |( o% a+ O
43.     case 8: sDate.Month = RTC_MONTH_AUGUST; break;
    8 M$ t( A; d  a( p* ~) }* E- X
44.     case 9: sDate.Month = RTC_MONTH_SEPTEMBER; break;
    / {5 K/ e) n1 Y; N, U
45.     case 10: sDate.Month = RTC_MONTH_OCTOBER; break;
    
46.     case 11: sDate.Month = RTC_MONTH_NOVEMBER; break;
    
47.     case 12: sDate.Month = RTC_MONTH_DECEMBER; break;
    ) M# f! `  C) p& t
48.     default: return false;
    
49.   }
    4 ~. ?" Z1 D9 S+ F0 [* }6 F
50.   sDate.Date = uint_to_bcd(temp_day);
    
51.   switch (temp_weekDay)
    ! e0 i3 u0 s+ m6 L7 {
52.   {
    % S) T8 ?0 ]+ o! Q! j, Q3 Y# D
53.     case 1: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY; break;
    , o' c+ ^- `& Y( h% ~1 B3 M
54.     case 2: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_TUESDAY; break;
    . v2 o+ ~( _" u+ A
55.     case 3: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_WEDNESDAY; break;
    1 L; t7 `0 p: d/ ]3 ^/ \
56.     case 4: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_THURSDAY; break;
    " ~; {$ g. j; N, w! T" \- }
57.     case 5: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_FRIDAY; break;
    9 H* u" W+ m5 O, N# V! {
58.     case 6: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY; break;
    
59.     case 7: sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SUNDAY; break;
    8 H# p% I" C- T! |, i
60.     default: return false;
    
61.   }
    6 c* Z7 b, @/ ]  y6 A: b4 h
62. 
    ) m7 a9 i' W" G& B# n1 {6 X' |* l( f
63.   sTime.Hours = uint_to_bcd(temp_hour);
    ! L) ^; I8 u: m7 i1 R4 I
64.   sTime.Minutes = uint_to_bcd(temp_min);
    8 ]7 p% a( \1 H
65.   sTime.Seconds = uint_to_bcd(temp_sec);
    " F2 y4 b, @( _, S) k1 }$ x
66.   sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
    
67.   sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
    & g* r8 Y1 A7 M  o& b/ \
68. 
    
69.   set_rtc_data(sTime, sDate);
    6 u) U3 h/ b6 U. l" r) v
70. 
    9 O4 s" k) a0 o1 @( T$ r; C
71.   print_rtc_data();
    
72. 
    % m) }4 f/ m- W* ]0 n/ v% V. M; [$ K8 V
73.   return true;
    , T5 }- w) ~" G- T7 r4 Y
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)
   * A9 J( l" P% x: ?! K3 @6 n0 Y, Q5 A
2. {
   & q! K) ~: ~4 N
3.   // 检查输入范围，确保0-99之间
   
4.   if (num > 99)
   
5.   {
   
6.     // printf("Error: Input out of range. Maximum 99 allowed.\n");
   , S- }* O) L4 J- ]" o
7.     return 0;
   
8.   }
   2 Y; r  @7 L+ g( w) _* {8 ?
9. 
   # g! ~7 Y( e$ b% D9 l1 g
10.   // 将十进制数转换为BCD
    
11.   uint8_t bcd = (num / 10) << 4 | (num % 10);
    & l) x: v4 F9 g% a8 f. O
12. 
    
13.   return bcd;
    
14. }
    5 u2 `- Y& q9 {: O; T4 ~

复制代码

) q3 O. ~3 F# g/ b/ F" f4 V3 i

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

四、上位机注意事项

# U3 o8 G4 [# t1 z

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）

- d* A9 T* s+ g8 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

3 ~# E- d7 u3 }* e) `6 W/ [

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

$ d) Q2 w8 e7 q

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

: ^5 y# A  b/ a1 o
! g5 g9 M3 L4 m  q& I& E

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

2 {# j  W8 i2 H5 \" S2 j

$ z" W( f# D( v/ e

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。

" c0 O  R$ h# F+ h, D1 w# a# h

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

+ U" B. U+ K; S  y

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

3 F; Y5 P' ^3 q6 H: c2 {
' g' a. ~9 r6 }


7 E, {  D$ F. m

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

项目源码及上位机如下

3 P! I9 q1 D& X

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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2 X0 M5 T  R9 ^& w9 u

上位机源码.rar (3.48 KB, 下载次数: 0)

2024-6-8 22:22 上传

点击文件名下载附件

; F" {* L* a$ T( K- U/ o4 }

上位机软件.rar (21.2 MB, 下载次数: 0)

2024-6-8 22:28 上传

点击文件名下载附件