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STM32+FreeRTOS模拟手机PWM调光、屏幕解锁、定时休眠小项目_freertos pwm

作者：IT小白 | 2024-07-14 18:14:48

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freertos pwm

本人初学freertos，手里只有一块STM32MP157裸板，屏幕都没有，显示都是通过串口模拟的，自己想了一个实验项目，可以用来熟悉freertos的基本内容。谢谢

目录

概述：

主要程序:

实验效果

源码

概述：

//使用百问网STM32MP157(仅使用M4内核）开发板移植FreeRTOS

//利用板载AP3216C传感器收集光和距离数据

//模拟实现手机的密码解锁功能

//模拟实现手机的实时PWM调光功能

//模拟实现手机或平板的合盖息屏（保护套息屏）功能

//模拟实现手机自动休眠锁屏功能

//硬件外设使用：key1：改变密码数字

//             key2：确定密码并切换密码位置

//             led（yellow）：模拟手机屏幕

//             led（green）：提示手机是否解锁成功

//             AP3216C:收集光和距离数据

//涉及相关外设功能：FreeRTOS（队列，任务状态，软件定时器）、I2C、串口、标准IO、定时器PWM

效果：双键一起按唤醒屏幕后，可进行输入密码解锁屏幕，同时黄色LED（模拟手机屏幕）随环境光亮暗变化，若有物体贴紧传感器，则会锁屏并熄灭屏幕，若唤醒屏幕后20秒未按按键，则自动休眠锁屏。

主要程序:

app_freertos.c

defaulttask:运行解锁屏幕程序

task02:模拟手机PWM自适应调光

task03 :模拟合盖息屏程序

  1. /*app_freertos.c*/
  2. void StartDefaultTask(void *argument)           //任务一defaultTask中运行解锁屏幕程序
  3. {
  4.   /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
  5.   /* Infinite loop */
  6.   for(;;)
  7.   {
  8.     vTaskSuspend(defaultTaskHandle);         //在屏幕未唤醒时挂起任务一，等待双键点亮屏幕
  9. 		osTimerStart(myTimer01Handle,20000);      //开启软件定时器（自动重装载），定时为20s，用于模拟手机自动锁屏
  10. 		mycodefunc();                              //调用密码输入屏幕解锁程序
  11.     osDelay(1);
  12.   }
  13.   /* USER CODE END StartDefaultTask */
  14. }
  15.  
  16. /* USER CODE BEGIN Header_StartTask02 */
  17. /**
  18. * @brief Function implementing the myTask02 thread.
  19. * @param argument: Not used
  20. * @retval None
  21. */
  22. /* USER CODE END Header_StartTask02 */
  23. void StartTask02(void *argument)          //task02任务为模拟手机PWM自适应调光，用黄色LED模拟手机屏幕
  24. {
  25.   /* USER CODE BEGIN StartTask02 */
  26.   /* Infinite loop */ 
  27.   for(;;)
  28.   {
  29.     vTaskSuspend(myTask02Handle);             //在屏幕未唤醒时挂起任务二，等待双键点亮屏幕
  30. 		mypwmfunc();                              //调用PWM实时自适应调光程序
  31.     osDelay(1);
  32.   } 
  33.   /* USER CODE END StartTask02 */
  34. }
  35.  
  36. /* USER CODE BEGIN Header_StartTask03 */
  37. /**
  38. * @brief Function implementing the myTask03 thread.
  39. * @param argument: Not used
  40. * @retval None
  41. */
  42. /* USER CODE END Header_StartTask03 */
  43. void StartTask03(void *argument)            //task03任务为双键唤醒屏幕程序和实时模拟合盖熄灭屏幕程序(利用距离传感器)
  44. {
  45.   /* USER CODE BEGIN StartTask03 */
  46.   /* Infinite loop */
  47.   for(;;)
  48.   {
  49. 		if(key_1==down&&key_2==down){           //当开发板双按键同时按下，软件消抖
  50.       vTaskDelay(5);
  51.       if(key_1==down&&key_2==down){
  52.         vTaskResume(defaultTaskHandle);     //此时恢复defaulttask和task02，屏幕正常使用，进行正常解锁和输入密码等
  53.         vTaskResume(myTask02Handle);
  54.         //ledon();
  55.         vTaskDelay(1000);
  56.       }
  57.     }
  58. 		mypsfunc();                       //调用模拟合盖息屏程序
  59.     osDelay(1);
  60.   } 
  61.   /* USER CODE END StartTask03 */
  62. }
  63.  
  64. /* Callback01 function */
  65. void Callback01(void *argument)           //软件定时器回调程序（利用freertos自带软件定时器功能）
  66. {                                         //当超过20s未使用按键重置软件定时器时间，则会调用回调函数
  67.   /* USER CODE BEGIN Callback01 */
  68.         ledoff();                         //绿色LED熄灭，表示已上锁，解锁需要重新输入密码
  69.         vTaskSuspend(myTask02Handle);     //挂起task02，实时PWM调光功能关闭
  70.         pwmoff();                         //黄色LED熄灭，表示屏幕熄灭
  71.         printf("************屏幕上边界************\r\n");     //串口打印此时屏幕状态，什么都没有
  72.         printf("  \n");
  73.         printf("  \n");
  74.         printf("  \n");
  75.         printf("  \n");
  76.         printf("  \r\n");
  77.         printf("************屏幕下边界************\r\n");
  78.         printf("已锁屏  \r\n"); 
  79. 		    vTaskSuspend(defaultTaskHandle);        //挂起defaulttask任务，暂停按键输入任务
  80.   /* USER CODE END Callback01 */
  81. }

my_key.c

defaulttask中调用的解锁屏幕程序 

  1. uint8_t code[5]={'X','X','X','X'};                              //设定四位密码，默认显示为XXXX
  2. uint8_t temp[11]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'};     //数字密码0-9
  3. uint8_t rightcode[]="1234";                                     //在这里设定密码，默认为1234
  4. extern osThreadId_t defaultTaskHandle;                          //外部声明相关句柄
  5. extern osTimerId_t myTimer01Handle;
  6. void mycodefunc(){
  7.     printf("************屏幕上边界*********\r\n");              //屏幕亮起，提示输密码
  8.     printf("请输入密码，按KEY2确定.\n");
  9.     printf("  \n");
  10.     printf("  \n");
  11.     printf("  \n");
  12.     printf("  \n");
  13.     printf("  \r\n");
  14.     printf("************屏幕下边界*********\r\n");
  15.     vTaskDelay(500);
  16.     uint8_t i=0,j=0;
  17.     while(i<4){                                             
  18.         if(key_1==down){                                //按key1更改数字
  19.             vTaskDelay(5);
  20.             if(key_1==down){
  21.                 xTimerReset(myTimer01Handle,100);
  22.                 if(j==11){
  23.                     code[i]=temp[0];
  24.                     j=0;
  25.                     myprint();
  26.                 }
  27.                 else{
  28.                     code[i]=temp[j++];
  29.                     myprint();
  30.                 }      
  31.                 vTaskDelay(500); 
  32.             }
  33.         } 
  34.         if(key_2==down){                            //按key2确认并切换到下一位
  35.              vTaskDelay(5);
  36.              if(key_2==down){
  37.                 xTimerReset(myTimer01Handle,100);
  38.                 i++;
  39.                 j=0;
  40.                 //myprint();
  41.                 vTaskDelay(500);
  42.             }
  43.         }
  44.     }
  45.     if(i==4&&strcmp(code,rightcode)!=0)     printf("密码错误!请重新输入.\r\n"),mycodefunc(); //检测密码是否正确
  46.     if(i==4){                                           //密码正确，提示已解锁，绿色LED亮代表已经解锁
  47.         ledon();
  48.         printf("*******************************\r\n");
  49.         printf("屏幕已解锁. \r\n");
  50.     }
  51. }
  52. void myprint(){
  53.     for(uint8_t i=0;code[i]!='\0';i++)   
  54.         printf("%c",code[i]);
  55.     printf("\r\n");
  56. }

my_pwm.c

实时PWM调光和合盖息屏模拟程序

  1. void mypwmfunc(){                   //PWM调光函数，黄色LED会随外部光照情况调整自身亮暗
  2.     uint16_t als,ps;
  3.     while(1){
  4.         AP3216_Read_ALS_Data(&als);     //读光照和距离数据
  5.         AP3216_Read_PS_Data(&ps);
  6.         if(myQueue01Handle!=0){           //将ps数据通过队列传给task03
  7.             if(xQueueSend(myQueue01Handle,&ps,1)!=pdTRUE){
  8.                 xQueueReset(myQueue01Handle); 
  9.             }
  10.         } 
  11.         sprintf(dec,"%x",als);
  12.         uint16_t ret=hexToDec(dec);         //将十六进制als数据转换为十进制
  13.         pwmon();                            
  14.         __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,ret); //通过改变PWM的CCR值改变占空比调节亮度
  15.         if(key_1==down||key_2==down){       //若在运行过程中有按键被按下，重置软件定时器，代表此时正在使用屏幕，不锁屏
  16.             xTimerReset(myTimer01Handle,100);
  17.         }
  18.     } 
  19. }
  20. void mypsfunc(){                //模拟合盖息屏程序
  21.     uint16_t ps=0;
  22. 	if(myQueue01Handle!=0){         //从队列读取task02发出的ps数据
  23. 	 if(xQueueReceive(myQueue01Handle,&ps,1)==pdTRUE){
  24. 		if(ps>0x1000){              //当距离过近时熄灭屏幕
  25. 			vTaskDelay(50);
  26. 			if(ps>0x1000){
  27.         		ledoff();     //绿色LED熄灭，表示锁屏
  28. 				vTaskSuspend(myTask02Handle);   //调光程序挂起
  29.         		pwmoff();     //屏幕熄灭
  30.         		printf("************屏幕上边界*********\r\n");
  31.         		printf("  \n");
  32.         		printf("  \n");
  33.         		printf("  \n");
  34.         		printf("  \n");
  35.         		printf("  \r\n");
  36.         		printf("************屏幕下边界*********\r\n");
  37.         		printf("已锁屏.  \r\n");
  38. 				vTaskSuspend(defaultTaskHandle);
  39. 				xQueueReset(myQueue01Handle);
  40. 			}
  41.     	}
  42. 	 } 
  43. 	}
  44. }
  45.

my_AP3216C.c

芯片驱动部分 

  1. oid AP3216_Read_PS_Data(uint16_t *pPS)			//读距离传感器数据
  2. {
  3. 	taskENTER_CRITICAL();						//特别注意此时任务应进入临界段，否则读i2c会容易卡死
  4. 	uint8_t ps_l = 0, ps_h = 0;
  5.  
  6. 	ps_l = AP3216_ReadOneByte(PS_L_ADDR);
  7. 	ps_h = AP3216_ReadOneByte(PS_H_ADDR);
  8.  
  9. 	if( (ps_l&0x40)==0x40)
  10. 	{
  11. 		*pPS = 0;
  12. 	}
  13. 	else	
  14. 	{
  15. 		*pPS = ((ps_h&0x1F)<<8) | (ps_l&0x0F);
  16. 	}
  17. 	taskEXIT_CRITICAL();
  18. }
  19.  
  20. void AP3216_Read_ALS_Data(uint16_t *pALS)      //读光传感器数据
  21. { 
  22. 	taskENTER_CRITICAL();						//特别注意此时任务应进入临界段，否则读i2c会卡死
  23. 	uint8_t als_l = 0, als_h = 0;
  24.  
  25. 	als_l = AP3216_ReadOneByte(ALS_L_ADDR);
  26. 	als_h = AP3216_ReadOneByte(ALS_H_ADDR);
  27.  
  28. 	*pALS = (als_h<<8) | (als_l);
  29. 	taskEXIT_CRITICAL();
  30. }

实验效果

 【基于FreeRTOS模拟手机屏幕自动调光，屏幕保护，屏幕解锁功能实验演示视频】 https://www.bilibili.com/video/BV1LW4y147fE/?share_source=copy_web&vd_source=02efc9b8955e0c6589b36882af845feb

源码

https://github.com/fredning/freertos-phone-sim

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