玩转X-CTR100 l STM32F4 l 基础例程printf、LED、蜂鸣器、拨码开关、位带操作

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本文介绍X-CTR100控制器基础板载资源的使用，包括LED、蜂鸣器、拨码开关、USB串口、软件定时、位带操作等。

原理

针对X-CTR100控制器的基础操作，均包含在X工程模板的ax_basis文件中，后续例程都包含该文件，方便使用X-CTR100控制器基础资源。

本文包含过个例程，原理详见下文例程。

软件生态

X-SOFT软件生态，X-API文件如下。

ax_basis.c——X-CTR100板载基础资源操作源文件

ax_basis.h——X-CTR100板载基础资源操作头文件

下文例程接口函数均包含在上述文件中，接口函数如下：

void AX_Init(uint32_t baud); //X-CTR100初始化

                                //X-CTR100 LED操作函数宏定义

#define
AX_LEDG_Off()      GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11) //LEDG绿色熄灭

#define
AX_LEDG_On()        GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11) //LEDG绿色点亮

#define
AX_LEDG_Toggle() GPIO_WriteBit(GPIOD, GPIO_Pin_11, (BitAction) (1 - GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD, GPIO_Pin_11)))    //LEDG绿色状态翻转

#define
AX_LEDR_Off() GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10) //LEDR红色熄灭

#define
AX_LEDR_On()      GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10) //LEDR红色点亮

#define
AX_LEDR_Toggle() GPIO_WriteBit(GPIOD, GPIO_Pin_10, (BitAction) (1 - GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD, GPIO_Pin_10)))    //LEDR红色状态翻转

 

                                //X-CTR100 蜂鸣器操作函数宏定义

#define
AX_BEEP_Off() GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_6) //蜂鸣器不鸣

#define
AX_BEEP_On()        GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_6) //蜂鸣器鸣叫

#define
AX_BEEP_Toggle() GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_6, (BitAction) (1 - GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_6))) //蜂鸣器状态翻转

 

//X-CTR100 获取拨码开关状态函数

uint8_t AX_SW_GetSW12Status(void); //SW获得选择状态

uint8_t AX_SW_GetSW1Status(void); //SW1获得选择状态

uint8_t AX_SW_GetSW2Status(void); //SW2获得选择状态

 

//X-CTR100 软件延时函数

void AX_Delayus(__IO uint16_t us); //软件微妙延时

void AX_Delayms(__IO uint16_t ms); //软件毫秒延时

其中AX_Init()函数完成LED、蜂鸣器、串口1、拨码开关、滴答时钟的初始化。

例程 l Printf&Scanf例程

printf()和scanf()函数是C语音重要的格式化输入输出函数，一般用于信息数据的输入输出，同样X-CTR100也使用两个函数进行信息和数据的输入输出操作，方便进行功能调试和验证。

本例程实现printf()和scanf()输入输出操作。

硬件说明

硬件资源：

• 串口UART1

硬件连接：

使用MicroUSB数据线连接X-CTR100 COM接口。

软件说明

printf()和scanf()是C语言标准库函数，定义在stdio.h文件中。例程使用MDK软件提供微库，使用时需要勾选MDK工程选项"Use MicroLIB"，参考下图。

为了实现通过UART1进行信息输入输出，在ax_basis.c文件重定义fputc()和fgetc()函数，具体参考程序源码，printf()和scanf()输入输出格式说明请参考C语言相关书籍。

    

主程序，首先调用AX_Init()函数初始化X-CTR100控制器，AX_Init()函数包含UART1初始化，波特率设置为115200。进入while循环，首先打印提示信息，通过scanf()输入数值到x变量，并通过printf()函数输出x变量内容。

int main(void)

{

    int32_t tmp;

 

    /* X-CTR100初始化 */

    AX_Init(115200);

 

    printf("***X-CTR100 Printf & Scanf例程***\r\n\r\n");

 

    //X-API测试：Printf & Scanf测试

    printf("*Printf & Scanf测试\r\n");

 

    while (1)

    {

        printf("请输入范围0~1000的正整数X=");

        scanf("%d", &tmp);

        printf(" %d\r\n", tmp);

    }

}

实现效果

打开X-Assistant软件，选择对应串口，并保持默认串口参数设置（后续例程操作相同，不再重复描述）。根据提示，在发送窗口输入0~1000范围的数值，并按"发送"按钮，接收窗口显示对应的数值。以上操作循环执行，运行效果如下图所示。

    

例程 l LED例程

X-CTR100具有两个可编程LED灯，一个红色、一个绿色，通过控制LED灯亮灭可用于功能及程序状态指示。

本例程控制2个LED点亮、熄灭、翻转操作。

硬件说明

硬件资源：

• 串口UART1
• 板载LEDR、LEDG

硬件连接：

使用MicroUSB数据线连接X-CTR100 COM接口。

软件说明

主程序。

int main(void)

{

    /* X-CTR100初始化 */

    AX_Init(115200);

 

    printf("***X-CTR100 LED例程***\r\n\r\n");

 

    //X-API测试：红色、绿色LED交替闪烁

    printf("*LED测试\r\n");

    printf("*红色、绿色LED交替闪烁\r\n");

 

    AX_LEDG_On(); //绿色LED点亮

    AX_LEDR_Off(); //红色LED熄灭

 

    while (1)

    {

        AX_Delayms(100); //延时100ms

        AX_LEDG_Toggle(); //绿色LED翻转

        AX_LEDR_Toggle(); //红色LED翻转

    }

}

实现效果

程序实现红绿LED交替闪烁效果。

例程 l 蜂鸣器例程

X-CTR100具有一个可编程有源蜂鸣器，通过GPIO高低电平控制，可用于声音提示、报警、音乐等功能。本例程控制蜂鸣器鸣叫、不叫和状态翻转。

硬件说明

硬件资源：

• 串口UART1
• 板载蜂鸣器

硬件连接：

使用MicroUSB数据线连接X-CTR100 COM接口。

软件说明

主程序。

int main(void)

{

    /* X-CTR100初始化 */

    AX_Init(115200);

 

    printf("***X-CTR100 蜂鸣器例程***\r\n\r\n");

 

    //X-API测试：蜂鸣器鸣叫

    printf("*蜂鸣器测试\r\n");

    printf("*蜂鸣器长响1S后间隔鸣叫\r\n");

    AX_BEEP_On();

    AX_Delayms(1000);

    AX_BEEP_Off();

    AX_Delayms(500);

 

    while (1)

    {

        AX_Delayms(100);

        AX_BEEP_Toggle();

    }

}

实现效果

实现了蜂鸣器长响1S后间隔鸣叫，鸣叫频率5Hz。

例程 l 拨码开关例程

X-CTR100具有一个两位拨码开关，通过GPIO输入采集拨码开关状态，可用于参数设置、状态转换、分支选择等功能。

本例程获取SW1、SW2编码器状态，并将获取的状态printf输出。

硬件说明

硬件资源：

• 串口UART1
• 板载拨码开关

硬件连接：

使用MicroUSB数据线连接X-CTR100 COM接口。

软件说明

程序首先分别获取拨码开关SW1、SW2状态，然后在while循环中进行拨码开关状态循环检测，如果拨码开关状态有更新，则通过串口输出拨码开关更新后的状态。

int main(void)

{

    int32_t tmp;

 

    /* X-CTR100初始化 */

    AX_Init(115200);

 

    printf("***X-CTR100 拨码开关例程***\r\n\r\n");

 

    //X-API测试：获取拨码开关SW1 SW2状态

    printf("*拨码开关测试\r\n");

 

    //获取拨码开关SW1状态

    if (AX_SW_GetSW1Status())

        printf("*拨码开关SW1=1,开关在ON侧\r\n");

    else

        printf("*拨码开关SW1=0,开关在ON对侧\r\n");

 

    //获取拨码开关SW2状态

    if (AX_SW_GetSW2Status())

        printf("*拨码开关SW2=1,开关在ON侧\r\n");

    else

        printf("*拨码开关SW2=0,开关在ON对侧\r\n");

 

    while (1)

    {

        //获取拨码开关总状态，并判断是否发生变换

        if (AX_SW_GetSW12Status() != tmp)

        {

            tmp = AX_SW_GetSW12Status();

            printf("*拨码开关当前状态%d \r\n", tmp);

        }

        AX_Delayms(100);

    }

}

实现效果

运行效果如下图所示，可手动调整拨码开关状态，观察程序输出显示情况。

    

例程 l GPIO位带操作例程

51单片机相信各位都用过，假设P1.1的IO口上挂了一个LED，那么你单独对LED的操作就是P1.1 = 0或P1.1 = 1，注意，是你可以单独的对P1端的第一个IO口进行操作，然而STM32是不允许这样做的，那么为了像51单片机一样能够单独的对某个端的某一个IO单独操作，就引入了位带操作这样的概念，简单说就是为了去单独操作32里面PA端的第1个IO口，所以才有了位带这样的操作机制。

位带操作就是把每个比特膨胀为一个32位的字，当访问这些字的时候就达到了访问比特的目的，比如说GPIO的ODR寄存器有32个位，那么可以映射到32个地址上，我们去问这32个地址就达到访问32个比特的目的。这样我们往某个地址写1 就达到往对应比特位写1 的目的，同样往某个地址写0 就达到往对应的比特位写0 的目的。

通过位带操作实现了GPIO的输入输出操作，利用SW拨码开关控制LED灯的开关。

硬件说明

硬件资源：

• 串口UART1
• 板载LEDR、LEDG
• 板载拨码开关

硬件连接：

使用MicroUSB数据线连接X-CTR100 COM接口。

软件说明

位带相关操作宏定义，在ax_basis.h文件中。

//IO口操作宏定义

#define
BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

#define
MEM_ADDR(addr) *((volatile
unsigned
long *)(addr))

#define
BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))

 

//IO口地址映射

#define
GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+20) //0x40020014

#define
GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+20) //0x40020414

#define
GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+20) //0x40020814

#define
GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+20) //0x40020C14

#define
GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+20) //0x40021014

#define
GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+20) //0x40021414

#define
GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+20) //0x40021814

#define
GPIOH_ODR_Addr (GPIOH_BASE+20) //0x40021C14

#define
GPIOI_ODR_Addr (GPIOI_BASE+20) //0x40022014

#define
GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+16) //0x40020010

#define
GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+16) //0x40020410

#define
GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+16) //0x40020810

#define
GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+16) //0x40020C10

#define
GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+16) //0x40021010

#define
GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+16) //0x40021410

#define
GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+16) //0x40021810

#define
GPIOH_IDR_Addr (GPIOH_BASE+16) //0x40021C10

#define
GPIOI_IDR_Addr (GPIOI_BASE+16) //0x40022010

 

//IO口操作

#define
PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n) //输出

#define
PAin(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n) //输入

#define
PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n) //输出

#define
PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n) //输入

#define
PCout(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n) //输出

#define
PCin(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n) //输入

#define
PDout(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n) //输出

#define
PDin(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n) //输入

#define
PEout(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n) //输出

#define
PEin(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n) //输入

#define
PFout(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //输出

#define
PFin(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //输入

#define
PGout(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n) //输出

#define
PGin(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n) //输入

#define
PHout(n) BIT_ADDR(GPIOH_ODR_Addr,n) //输出

#define
PHin(n) BIT_ADDR(GPIOH_IDR_Addr,n) //输入

#define
PIout(n) BIT_ADDR(GPIOI_ODR_Addr,n) //输出

#define
PIin(n) BIT_ADDR(GPIOI_IDR_Addr,n) //输入

软件通过主程序实现AX_Init()函数已完成IO口初始化，SW和LED灯接口位带定义如下。

//LED端口定义

#define
GPIO_LED_G
PDout(11)    // 绿色LED

#define
GPIO_LED_R
PDout(10)    // 红色LED    

 

//SW拨码开关端口定义

#define
GPIO_SW1         PEin(15)     //拨码开关1

#define
GPIO_SW2         PEin(10)    //拨码开关2

主程序代码。

int main(void)

{

    /* X-CTR100初始化 */

    AX_Init(115200);

 

    printf("***X-CTR100 位带操作GPIO例程***\r\n\r\n");

 

    //位带控制LED输出

    GPIO_LED_G = 0;

    GPIO_LED_R = 0;

    AX_Delayms(500);

    GPIO_LED_G = 1;

    GPIO_LED_R = 1;

    AX_Delayms(500);

 

    //循环检测，通过拨码开关控制LED

    while (1)

    {

        //获取拨码开关1状态，控制LED绿灯

        if (GPIO_SW1 == 1)

            GPIO_LED_G = 1;

        else

            GPIO_LED_G = 0;

 

        //获取拨码开关2状态，控制LED红灯        

        if (GPIO_SW2 == 1)

            GPIO_LED_R = 1;

        else

            GPIO_LED_R = 0;

 

        AX_Delayms(200);

    }

}

实现效果

拨动SW1控制绿色LED灯亮灭，拨动SW2控制红色LED灯。

总结

通过本文学习，可以轻松掌握X-CTR100控制器基础板载资源LED、蜂鸣器、拨码开关、USB串口、位带操作、定时器的使用。

后续生态及例程，将以ax_basis为基础，会频繁使用这些基础X-API，请大家务必了解。