第十三届蓝桥杯嵌入式国赛真题(基于HAL库的巨简代码＋超级详解)_蓝桥杯嵌入式真题

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前言

相关说明：

开发板：CT117E-M4(STM32G431RBT6)
开发环境： CubeMX+Keil5
涉及题目：第十三届蓝桥杯嵌入式国赛真题
难点：双路AD测量电压、输入捕获测频率、LCD屏幕翻转、冒泡法、初始上电判断、按键长短按

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CubeMX配置、主要函数代码及说明：

一、CubeMX配置(第十三届国赛真题)

1.使能外部高速时钟：

2.配置时钟树：

3.GPIO：

4.TIM2(通道2 PA1输入捕获)：

5.TIM17(通道1 PA7输出PWM)：

6.ADC2(初始化通道17 自己复制通道17的函数进行通道13初始化)：

7.UART：

8.NVIC优先级配置

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二、代码相关定义、声明

1.变量声明

unsigned char jiemian;//显示界面  0为数据界面 1为参数界面 2为记录界面
unsigned char out_mode;//输出模式 0为倍频模式 1为分频模式
unsigned char disp_mode;//LCD显示模式  0为正向显示模式 1为翻转显示模式
unsigned char rec_chanel;//通道记录结果 0为PA4通道记录结果 1为PA5通道记录结果
unsigned char f=1;//频率参数
unsigned char v=1;//电压参数
unsigned int  PA1;//PUSL1测频变量
unsigned char uled;//LED显示参数
unsigned char tx[21],rx,rx_buf[21],dex;//串口相关变量
unsigned char e2prom[5];//EEPROM存储数组
typedef struct
{
	float value;//当前测量电压数据
	float memrory[100];//记录电压数据数组
	float all;//已测所有电压数据的总和
	float average;//当前所测电压数据的平均值
	unsigned int n;//电压数据记录次数
} AO;
AO PA4,PA5;
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2.函数声明

void Key_Proc();
void Lcd_Proc();
void Uart_Proc();
void Led_Proc();
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三、主要函数

1.函数初始化 上电判断并数据载入

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC2_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM17_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  LCD_Init();
  LCD_Clear(Black);
  LCD_SetBackColor(Black);
  LCD_SetTextColor(White);
	
  I2CInit();
  IIC_Read(e2prom,0,5);
  if((e2prom[2]==0x77)&&(e2prom[3]==0x7A)&&(e2prom[4]==0x64))//不是第一次上电
  {
		v=e2prom[0];//将EEPROM中存储的电压参数赋值给变量
		f=e2prom[1];//将EEPROM中存储的频率参数赋值给变量
  }
  else//是第一次上电
  {
		e2prom[0]=v;//将初始电压参数存储在EEPROM中
		e2prom[1]=f;//将初始频率参数存储在EEPROM中
		e2prom[2]=0x77;e2prom[3]=0x7A;e2prom[4]=0x64;//写入表示已经完成第一次上电的标志
		IIC_Write(e2prom,0,5);
  }
	
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim17,TIM_CHANNEL_1);
  HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_2);
  HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&rx,1);
  HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc2,ADC_SINGLE_ENDED);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		Key_Proc();
		Lcd_Proc();
		Uart_Proc();
		Led_Proc();
  }
  /* USER CODE END 3 */
}
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2.按键扫描 EEPROM存储

void Key_Proc()
{
	static __IO uint32_t Key_Tick,DKey_Tick;
	static unsigned char key_old,key_flag;
	unsigned char key_value,key_down,key_up;
	
	
	if(uwTick-Key_Tick<50)
		return;
	Key_Tick=uwTick;
	
	key_value=Key_Scan();
	key_down=key_value&(key_value^key_old);
	key_up=~key_value&(key_value^key_old);
	key_old=key_value;
	

	if(key_down!=0)
		DKey_Tick=uwTick;
	
	if(uwTick-DKey_Tick>1000)
	{
		switch(key_up)
		{
			case 4:
				B4_Long_Proc();
			break;
		}
	}
	else
	{
		switch(key_up)
		{
			case 1:
				if(++jiemian>2)//按下B1按键可以往复切换数据、参数和记录三个界面
					jiemian=0;
				rec_chanel=0;//每次从其它界面切换到记录界面，默认为PA4通道记录结果
				LCD_Clear(Black);
			break;
			
			case 2:
				if(jiemian==1)//参数界面
				{
					if(++f>4)//调整频率参数（X）的值
						f=1;
					IIC_Write(&f,1,1);//写入E2PROM内部地址1
				}
			break;
			
			case 3:
				if(jiemian==1)//参数界面
				{
					if(++v>4)//调整电压参数（Y）的值
						v=1;
					IIC_Write(&v,0,1);//写入E2PROM内部地址0
				}
			break;
			
			case 4:
				B4_Short_Proc();
			break;
		}
	}
}
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3.B4按键短按 双路AD测量电压 计算平均值、最大值、最小值、次数

void B4_Short_Proc()
{
	unsigned char i,j;
    float temp;
	
	if(jiemian==0)//数据界面
	{
		PA4.value=Get_PA4()*3.3/4095;PA5.value=Get_PA5()*3.3/4095;//启动一次电压测量
		
		PA4.memrory[PA4.n]=PA4.value;PA5.memrory[PA5.n]=PA5.value;//将测得的电压数据存入数组中
		
		for(i=0;i<PA4.n;i++)//冒泡法排序
		{
			for(j=i+1;j<PA4.n+1;j++)
			{
				if(PA4.memrory[i]>PA4.memrory[j])
				{
					temp=PA4.memrory[i];
					PA4.memrory[i]=PA4.memrory[j];
					PA4.memrory[j]=temp;
				}
			}
		}
		PA4.n++;//表示当前PA4的测量次数
		
		for(i=0;i<PA5.n;i++)//冒泡法排序
		{
			for(j=i+1;j<PA5.n+1;j++)
			{
				if(PA5.memrory[i]>PA5.memrory[j])
				{
					temp=PA5.memrory[i];
					PA5.memrory[i]=PA5.memrory[j];
					PA5.memrory[j]=temp;
				}
			}
		}
		PA5.n++;//表示当前PA5的测量次数
		
		for(i=0;i<PA4.n;i++)//计算当前已测量PA4电压数据的总和
		{
			PA4.all+=PA4.memrory[i];
		}
		PA4.average=PA4.all/PA4.n;//当前所测PA4电压数据的平均值
		PA4.all=0;//当前已测量PA4电压数据的总和清零  以防止下次计算出错
		
		for(i=0;i<PA5.n;i++)//计算当前已测量PA5电压数据的总和
		{
			PA5.all+=PA5.memrory[i];
		}
		PA5.average=PA5.all/PA5.n;//当前所测PA5电压数据的平均值
		PA5.all=0;//当前已测量PA5电压数据的总和清零  以防止下次计算出错
	}
	else if(jiemian==1)//参数界面
		out_mode^=1;//PA7脉冲输出模式切换
	else//记录界面
		rec_chanel^=1;//不同测量通道的记录结果切换
}
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4.B4按键长按 数据清零

void B4_Long_Proc()
{
	unsigned char i,j;
	
	if(jiemian==2)//记录界面
	{
		if(rec_chanel==0)//当前为PA4测量通道的记录结果
		{
			for(i=0;i<PA4.n;i++)
			{
				PA4.memrory[i]=0;//将数组中测得的PA4电压数据清零
			}
			PA4.average=0;//当前所测PA4电压数据的平均值清零
			PA4.value=0;//当前测量PA4电压数据清零
			PA4.n=0;//当前测量PA4电压数据次数清零
		}
		else//当前为PA5测量通道的记录结果
		{
			for(i=0;i<PA5.n;i++)
			{
				PA5.memrory[i]=0;//将数组中测得的PA5电压数据清零
			}
			PA5.average=0;//当前所测PA5电压数据的平均值清零
			PA5.value=0;//当前测量PA5电压数据清零
			PA5.n=0;//当前测量PA5电压数据次数清零
		}
	}
}
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5.LCD显示 PA7脉冲输出模式配置

void Lcd_Proc()
{
	static __IO uint32_t Lcd_Tick;
	unsigned char lcd_string[21];
	
	if(uwTick-Lcd_Tick<100)
		return;
	Lcd_Tick=uwTick;
		
	if(out_mode==0)//倍频模式
	{
		__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim17,PA1/f-1);//设置频率
		__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim17,TIM_CHANNEL_1,0.5*PA1/f);//设置占空比
	}
	else//分频模式
	{
		__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim17,PA1*f-1);//设置频率
		__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim17,TIM_CHANNEL_1,0.5*PA1*f);//设置占空比
	}
	
	if(jiemian==0)//数据界面
	{
		sprintf((char*)lcd_string,"        DATA");//显示界面名称DATA
		LCD_DisplayStringLine(Line1,lcd_string);
		sprintf((char*)lcd_string,"     PA4=%4.2f",PA4.value);//显示PA4电压数据
		LCD_DisplayStringLine(Line3,lcd_string);
		sprintf((char*)lcd_string,"     PA5=%4.2f",PA5.value);//显示PA5电压数据
		LCD_DisplayStringLine(Line4,lcd_string);
		sprintf((char*)lcd_string,"     PA1=%d    ",1000000/PA1);//显示PA1脉冲频率
		LCD_DisplayStringLine(Line5,lcd_string);
	}
	else if(jiemian==1)//参数界面
	{
		sprintf((char*)lcd_string,"        PARA");//显示界面名称PARA
		LCD_DisplayStringLine(Line1,lcd_string);
		sprintf((char*)lcd_string,"     X=%d",f);//显示频率参数（X）
		LCD_DisplayStringLine(Line3,lcd_string);
		sprintf((char*)lcd_string,"     Y=%d",v);//显示电压参数（Y）
		LCD_DisplayStringLine(Line4,lcd_string);
	}
	else//记录界面
	{
		if(rec_chanel==0)//当前为PA4测量通道的记录结果
		{
			sprintf((char*)lcd_string,"        REC-PA4");//显示界面名称REC-PA4
			LCD_DisplayStringLine(Line1,lcd_string);
			sprintf((char*)lcd_string,"     N=%d   ",PA4.n);//显示电压数据记录次数（N）
			LCD_DisplayStringLine(Line3,lcd_string);
			sprintf((char*)lcd_string,"     A=%4.2f",PA4.memrory[PA4.n-1]);//显示电压最大值（A）
			LCD_DisplayStringLine(Line4,lcd_string);
			sprintf((char*)lcd_string,"     T=%4.2f",PA4.memrory[0]);//显示电压最小值(T)
			LCD_DisplayStringLine(Line5,lcd_string);
			sprintf((char*)lcd_string,"     H=%4.2f",PA4.average);//显示平均值(H)
			LCD_DisplayStringLine(Line6,lcd_string);
		}
		else//当前为PA5测量通道的记录结果
		{
			sprintf((char*)lcd_string,"        REC-PA5");//显示界面名称REC-PA5
			LCD_DisplayStringLine(Line1,lcd_string);
			sprintf((char*)lcd_string,"     N=%d   ",PA5.n);//显示电压数据记录次数（N）
			LCD_DisplayStringLine(Line3,lcd_string);
			sprintf((char*)lcd_string,"     A=%4.2f",PA5.memrory[PA5.n-1]);//显示电压最大值（A）	
			LCD_DisplayStringLine(Line4,lcd_string);
			sprintf((char*)lcd_string,"     T=%4.2f",PA5.memrory[0]);//显示电压最小值(T) 
			LCD_DisplayStringLine(Line5,lcd_string);
			sprintf((char*)lcd_string,"     H=%4.2f",PA5.average);//显示平均值(H)
			LCD_DisplayStringLine(Line6,lcd_string);
		}
	}
}
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6.判断串口接收数据是否合法

unsigned char isRxCplt()
{
	if(dex==0)//未接收到数据
		return 0;
	else if((dex==1)&&(rx_buf[0]=='X'))//接收到1位数据 且该数据为X
		return 1;
	else if((dex==1)&&(rx_buf[0]=='Y'))//接收到1位数据 且该数据为Y
		return 2;
	else if((dex==3)&&(rx_buf[0]=='P')&&(rx_buf[1]=='A')&&(rx_buf[2]=='1'))//接收到3位数据 且该数据为PA1
		return 3;
	else if((dex==3)&&(rx_buf[0]=='P')&&(rx_buf[1]=='A')&&(rx_buf[2]=='4'))//接收到3位数据 且该数据为PA4
		return 4;
	else if((dex==3)&&(rx_buf[0]=='P')&&(rx_buf[1]=='A')&&(rx_buf[2]=='5'))//接收到3位数据 且该数据为PA5
		return 5;
	else if((dex==1)&&(rx_buf[0]=='#'))//接收到1位数据 且该数据为#
		return 6;
	else//接收到其他数据
		return 7;
}
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7.串口通讯 屏幕显示模式切换

void Uart_Proc()
{
	static __IO uint32_t Uart_Tick;
	
	if(uwTick-Uart_Tick<50)
		return;
	Uart_Tick=uwTick;
	
	if(isRxCplt()==1)//返回当前频率参数
	{
		sprintf((char*)tx,"X:%d\r\n",f);
		HAL_UART_Transmit(&huart1,tx,strlen(tx),50);
	}
	else if(isRxCplt()==2)//返回当前电压参数
	{
		sprintf((char*)tx,"Y:%d\r\n",v);
		HAL_UART_Transmit(&huart1,tx,strlen(tx),50);
	}
	else if(isRxCplt()==3)//返回PA1通道实时测量到的频率数据
	{
		sprintf((char*)tx,"PA1:%d\r\n",1000000/PA1);
		HAL_UART_Transmit(&huart1,tx,strlen(tx),50);
	}
	else if(isRxCplt()==4)//返回PA4通道当前测量到的电压数据
	{
		sprintf((char*)tx,"PA4:%4.2f\r\n",PA4.value);
		HAL_UART_Transmit(&huart1,tx,strlen(tx),50);
	}
	else if(isRxCplt()==5)//返回PA5通道当前测量到的电压数据
	{
		sprintf((char*)tx,"PA5:%4.2f\r\n",PA5.value);
		HAL_UART_Transmit(&huart1,tx,strlen(tx),50);
	}
	else if(isRxCplt()==6)//切换LCD屏幕显示模式
	{
		disp_mode^=1;
		if(disp_mode==0)//正向显示模式
		{
			LCD_WriteReg(R1  , 0x0000);
			LCD_WriteReg(R96 , 0x2700);
			LCD_Clear(Black);
		}
		else//翻转显示模式
		{
			LCD_WriteReg(R1  , 0x0100);
			LCD_WriteReg(R96 , 0xA700);
			LCD_Clear(Black);
		}
	}
	else if(isRxCplt()==7)//接收错误数据  返回ERROR
	{
		sprintf((char*)tx,"ERROR\r\n");
		HAL_UART_Transmit(&huart1,tx,strlen(tx),50);
	}
	
	dex=0;//串口缓冲数组索引清零
}
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8.LED点亮、熄灭、闪烁

void Led_Proc()
{
	static __IO uint32_t Led_Tick;
	
	if(uwTick-Led_Tick<100)//以0.1秒为间隔扫描
		return;
	Led_Tick=uwTick;
	
	if(out_mode==0)//脉冲输出模式为倍频时点亮
		uled|=0x01;
	else//否则熄灭
		uled&=~0x01;
	
	if(out_mode==1)//脉冲输出模式为分频时点亮
		uled|=0x02;
	else//否则熄灭
		uled&=~0x02;
	
	if(PA4.value>PA5.value*v)//当VPA4>VPA5*电压参数时，指示灯LD3以0.1秒为间隔切换亮灭状态
		uled^=0x04;
	else//否则熄灭
		uled&=~0x04;
	
	if(disp_mode==0)//正向显示模式点亮
		uled|=0x08;
	else//翻转显示模式熄灭
		uled&=~0x08;
	
	Led_Disp(uled);//LED显示函数
}
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9.输入捕获回调函数 频率测量范围100Hz-10kHz

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if(htim->Instance==TIM2)//发生中断的定时器为定时器2
	{
		if(htim->Channel==HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2)//发生中断的通道为通道2
		{
			PA1=HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim,TIM_CHANNEL_2)+1;//读取当前定时器的数值
			if(1000000/PA1>10000)//频率<100时 钳制在100
				PA1=100;
			else if(1000000/PA1<100)//频率>10k时 钳制在10k
				PA1=10000;
		}
	}
}
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10.串口中断回调函数

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	rx_buf[dex++]=rx;//一位一位存入缓存数组，索引＋1
	
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&rx,1);//重新开启接收中断
}
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四、经验与感受 细节剖析（后续补充）

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五、链接

1.第十三届蓝桥杯嵌入式国赛PDF

2.第十三届蓝桥杯嵌入式省赛第一场真题(基于HAL库的巨简代码＋超级详解)

3.第十三届蓝桥杯嵌入式省赛第二场真题(基于HAL库的巨简代码＋超级详解)

4.第十二届蓝桥杯嵌入式省赛第一场真题(基于HAL库的巨简代码＋超级详解)