STM32F103C8T6第6天：adc、iic、spi、温湿度dht11在lcd1602显示

1. ADC介绍

ADC是什么？

  • Analog-to-Digital Converter，指模拟/数字转换器
    在这里插入图片描述

ADC的性能指标

  • 量程：能测量的电压范围
  • 分辨率：ADC能辨别的最小模拟量，通常以输出二进制数的位数表示，比如：8、10、12、16 位等；位数越多，分辨率越高，一般来说分辨率越高，转化时间越长
  • 转换时间：从转换开始到获得稳定的数字量输出所需要的时间称为转换时间

ADC特性

  • 12 位精度下转换速度可高达 1MHZ
  • 供电电压：V SSA ：0V，V DDA ：2.4V~3.6V
  • ADC 输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+（0–3.6V）
  • 采样时间可配置，采样时间越长，转换结果相对越准确，但是转换速度就越慢
  • ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中

ADC通道

  • 总共 2 个 ADC（ADC1，ADC2），每个 ADC 有 18 个转换通道: 16 个外部通道、 2 个内部通道（温度传感器、内
    部参考电压）。
    在这里插入图片描述
  • 外部的 16 个通道在转换时又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有 16 路，注入通道最多有 4 路。
  • 规则组：正常排队的人；
  • 注入组：有特权的人（军人、孕妇）

ADC转换顺序

  • 每个 ADC 只有一个数据寄存器，16 个通道一起共用这个寄存器，所以需要指定规则转换通道的转换顺序。
  • 规则通道中的转换顺序由三个寄存器控制：SQR1、SQR2、SQR3，它们都是 32 位寄存器。
  • SQR 寄存器控制着转换通道的数目和转换顺序，只要在对应的寄存器位 SQx 中写入相应的通道，这个通道就是第 x 个转换。
    在这里插入图片描述
  • 和规则通道转换顺序的控制一样，注入通道的转换也是通过注入寄存器来控制，只不过只有一个 JSQR 寄存器
    来控制，控制关系如下：
    在这里插入图片描述
  • 注入序列的转换顺序是从JSQx[ 4 : 0 ]（x=4-JL[1:0]）开始。只有当JL=4的时候，注入通道的转换顺序才会按
    照JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4的顺序执行。

ADC触发方式

  1. 通过向控制寄存器ADC-CR2的ADON位写1来开启转换，写0停止转换。
  2. 也可以通过外部事件（如定时器）进行转换。

ADC转化时间

  • ADC 是挂载在 APB2 总线（PCLK2）上的，经过分频器得到 ADC 时钟（ADCCLK），最高 14 MHz。
  • 转换时间=采样时间+12.5个周期
  • 12.5 个周期是固定的，一般我们设置 PCLK2=72M，经过 ADC 预分频器能分频到最大的时钟只能是 12M，
    采样周期设置为 1.5 个周期，算出最短的转换时间为 1.17us。

ADC转化模式

扫描模式

  • 关闭扫描模式：只转换 ADC_SQRx 或 ADC_JSQR 选中的第一个通道
  • 打开扫描模式：扫描所有被 ADC_SQRx 或 ADC_JSQR 选中的所有通道

单次转换/连续转换

  • 单次转换：只转换一次
  • 连续转换：转换一次之后，立马进行下一次转换

2. 使用ADC读取烟雾传感器的值（351.55）

  • STM32CubeMx工程配置
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  • 代码（21.adc_test/MDK-ARM）
	uint32_t smoke_value = 0;
while (1)
{HAL_ADC_Start(&hadc1);           //启动ADC单次转换HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);   //等待ADC转换完成smoke_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //读取ADC转换数据printf("smoke_value = %f\r\n", 3.3/4096 * smoke_value);//电压值//printf("smoke_value = %d \r\n", smoke_value);//多少个刻度HAL_Delay(500);
}

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3. llC介绍及OLED写数据函数封装（352.56）

  • 笔记参照：上官一号笔记第5章节；
  • 视频参照：上官一号92~103节

函数封装

  • 用到的库函数：
HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c,uint16_t DevAddress,uint16_t MemAddress,uint16_t MemAddSize,uint8_t *pData,uint16_t Size,uint32_t Timeout)

参数一：I2C_HandleTypeDef *hi2c，I2C设备句柄
参数二：uint16_t DevAddress，目标器件的地址，七位地址必须左对齐
参数三：uint16_t MemAddress，目标器件的目标寄存器地址
参数四：uint16_t MemAddSize，目标器件内部寄存器地址数据长度
参数五：uint8_t *pData，待写的数据首地址
参数六：uint16_t Size，待写的数据长度
参数七：uint32_t Timeout，超时时间
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

  • 向OLED写命令的封装：
void Oled_Write_Cmd(uint8_t dataCmd)
{HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x00, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&dataCmd, 1, 0xff);
}
  • 向OLED写数据的封装：
void Oled_Write_Data(uint8_t dataData)
{HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x40, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&dataData, 1, 0xff);
}
  • STM32CubeMx工程配置
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4. 重做上官一号的IIC实验（353.57）

  • 接线：
    • SCL – PB6
    • SDA – PB7
  • 代码（22.oled_test/MDK-ARM）（重新封装了Oled_Write_Cmd、Oled_Write_Data，其他和51代码一样）

5. SPI及W25Q128介绍（354.58）

SPI 是什么？

  • SP I是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且
    在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为 PCB 的布局上节省空间，提供方便，正是出于这
    种简单易用的特性，越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如 AT91RM9200 。

SPI 物理架构

在这里插入图片描述

  • SPI 包含 4 条总线，SPI 总线包含 4 条总线，分别为 SS、SCK、MOSI、MISO。它们的作用介绍如下 ：
    (1) MISO – Master Input Slave Output，主设备数据输入，从设备数据输出
    (2) MOSI – Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入
    (3) SCK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生
    (4) CS – Chip Select，片选信号，由主设备控制

SPI 工作原理

在这里插入图片描述

SPI 工作模式

  • 时钟极性（CPOL）：
    • 没有数据传输时时钟线的空闲状态电平
    • 0：SCK在空闲状态保持低电平
    • 1：SCK在空闲状态保持高电平
  • 时钟相位（CPHA）：
    • 时钟线在第几个时钟边沿采样数据
    • 0：SCK的第一（奇数）边沿进行数据位采样，数据在第一个时钟边沿被锁存
    • 1：SCK的第二（偶数）边沿进行数据位采样，数据在第二个时钟边沿被锁存
      在这里插入图片描述
  • 模式 0 和模式 3 最常用。
  • 模式 0 时序图：
    在这里插入图片描述
  • 模式 3 时序图：
    在这里插入图片描述

什么是 W25Q128 ？

  • W25Q128 是华邦公司推出的一款 SPI 接口的 NOR Flash 芯片，其存储空间为 128 Mbit，相当于 16M 字
    节。
  • Flash 是常用的用于储存数据的半导体器件，它具有容量大，可重复擦写、按“扇区/块”擦除、掉电后数据可
    继续保存的特性。
  • Flash 是有一个物理特性：只能写 0 ，不能写 1 ，写 1 靠擦除。

W25Q128 存储架构

在这里插入图片描述

  • 一般按扇区（4k）进行擦除。
  • 可以按 章 – 节 – 页 – 字 进行理解。

W25Q128 常用指令

  • W25Q128 全部指令非常多，但常用的如下几个指令：
    在这里插入图片描述
  • 写使能 (06H)
    • 执行页写，扇区擦除，块擦除，片擦除，写状态寄存器等指令前，需要写使能。
    • 拉低 CS 片选 → 发送 06H → 拉高 CS 片选
  • 读状态寄存器（05H）
    • 拉低CS片选 → 发送05H→ 返回SR1的值 → 拉高CS片选
  • 读时序（03H）
    • 拉低CS片选 → 发送03H→ 发送24位地址 → 读取数据（1~n） → 拉高CS片选
  • 页写时序 (02H)
    • 页写命令最多可以向FLASH传输256个字节的数据。
    • 拉低CS片选 → 发送02H→ 发送24位地址 → 发送数据（1~n） → 拉高CS片选
  • 扇区擦除时序（20H）
    • 写入数据前，检查内存空间是否全部都是 0XFF ，不满足需擦除。
    • 拉低CS片选 → 发送20H→ 发送24位地址 → 拉高CS片选

W25Q128 状态寄存器

  • W25Q128 一共有 3 个状态寄存器，它们的作用是跟踪芯片的状态。
  • 其中，状态寄存器 1 较为常用。
    在这里插入图片描述
  • BUSY：指示当前的状态，0 表示空闲，1 表示忙碌
  • WEL：写使能锁定，为 1 时，可以操作页/扇区/块。为 0 时，写禁止。

W25Q128 常见操作流程

  • 以下流程省略了拉低/拉高片选信号CS。
  • 读操作：
    在这里插入图片描述
  • 擦除扇区：
    在这里插入图片描述
  • 写操作：
    在这里插入图片描述

5. 使用SPI通讯读写W25Q128模块（355.59）

硬件接线

  • VCC – 3.3V
  • CS – PA4
  • CLK – PA5
  • DO – PA6
  • DI – PA7

cubeMX配置

在这里插入图片描述

w25q128_write_nocheck流程图

在这里插入图片描述

  • 代码（27.spi_test/MDK-ARM）

6. LCD1602介绍及实战（356.60）

项目需求

  • 使用温湿度传感器模块（DHT11）获取温度及湿度，并将值显示在LCD1602上，同时通过蓝牙模块透传到手
    机。

项目框图

在这里插入图片描述

硬件清单

  • DHT11
  • LCD1602
  • HC-08
  • 继电器
  • 杜邦线

LCD1602硬件接线

  • D0 ~ D7 – A0 ~ A7
  • RS – B1
  • RW – B2
  • EN – B10
  • V0 – GND（正视看不到显示结果，需要侧着看。否则需要接可调电阻）
  • VSS – GND
  • VDD – 5V（工作电源）
  • BLA – 5V（背光灯电源）
  • BLK – GND

cubemx配置

在这里插入图片描述
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引脚封装

  • RS、RW、EN三根信号线经常需要进行拉高/拉低操作，可以进行封装
#define RS_GPIO_Port GPIOB
#define RW_GPIO_Port GPIOB
#define EN_GPIO_Port GPIOB
#define RS_Pin GPIO_PIN_1
#define RW_Pin GPIO_PIN_2
#define EN_Pin GPIO_PIN_10
#define RS_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RS_LOW HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define RW_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RW_LOW HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define EN_HIGH HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define EN_LOW HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_RESET)
  • 如何将一个字节的数据按位一次性发送到GPIOA的8个管脚？
GPIOA->ODR = cmd;

代码实现

代码（24.lcd1602_test/MDK-ARM）

#define RS_GPIO_Port GPIOB
#define RW_GPIO_Port GPIOB
#define EN_GPIO_Port GPIOB
#define RS_Pin GPIO_PIN_1
#define RW_Pin GPIO_PIN_2
#define EN_Pin GPIO_PIN_10
#define RS_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RS_LOW HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define RW_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RW_LOW HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define EN_HIGH HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define EN_LOW HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_RESET)
void Write_Cmd_Func(uint8_t cmd)
{RS_LOW;RW_LOW;EN_LOW;GPIOA->ODR = cmd;HAL_Delay(5);EN_HIGH;HAL_Delay(5);EN_LOW;
}
void Write_Data_Func(uint8_t dataShow)
{RS_HIGH;RW_LOW;EN_LOW;GPIOA->ODR = dataShow;HAL_Delay(5);EN_HIGH;HAL_Delay(5);EN_LOW;
}
void LCD1602_INIT(void)
{
//（1）延时 15msHAL_Delay(15);
//（2）写指令 38H(不检测忙信号)Write_Cmd_Func(0x38);
//（3）延时 5msHAL_Delay(5);
//（4）以后每次写指令，读/写数据操作均需要检测忙信号
//（5）写指令 38H：显示模式设置Write_Cmd_Func(0x38);
//（6）写指令 08H：显示关闭Write_Cmd_Func(0x08);
//（7）写指令 01H：显示清屏Write_Cmd_Func(0x01);
//（8）写指令 06H：显示光标移动设置Write_Cmd_Func(0x06);
//（9）写指令 0CH：显示开及光标设置}Write_Cmd_Func(0x0c);
}
void LCD1602_showLine(char row, char col, char *string)
{switch(row){case 1:Write_Cmd_Func(0x80+col);while(*string){Write_Data_Func(*string);string++;}break;case 2:Write_Cmd_Func(0x80+0x40+col);while(*string){Write_Data_Func(*string);string++;}break;}
}
//main函数里：//char position = 0x80 + 0x05;//char dataShow = 'C';LCD1602_INIT();//Write_Cmd_Func(position);//选择要显示的地址//Write_Data_Func(dataShow);//发送要显示的字符LCD1602_showLine(1,6,"NO.2");LCD1602_showLine(2,0,"Jessie handsome");

7. DHT11介绍及实战（357.61）

硬件接线

  • VCC – 5V
  • GND – GND
  • DAT – PB7
  • 注意：PB7既作为输入，也作为输出，则不能直接在CubeMX里配置，需要自己写代码

cubemx配置

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代码实现

#define DHT_HIGHT HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET)
#define DHT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET)
#define DHT_VALUE HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7)
uint8_t datas[5];
void delay_us(uint16_t cnt)
{uint8_t i;while(cnt){for (i = 0; i < 10; i++){}cnt--;}
}
void DHT_GPIO_Init(uint32_t Mode)
{  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;GPIO_InitStruct.Mode = Mode;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}
void DHT11_Start(void)
{DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_OUTPUT_PP);DHT_HIGHT;DHT_LOW;HAL_Delay(30);DHT_HIGHT;DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_INPUT);while(DHT_VALUE);while(!DHT_VALUE);while(DHT_VALUE);
}
void Read_Data_From_DHT()
{int i;//轮int j;//每一轮读多少次char tmp;char flag;DHT11_Start();DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_INPUT);for(i= 0;i < 5;i++){for(j=0;j<8;j++){while(!DHT_VALUE);//等待卡g点delay_us(40);if(DHT_VALUE == 1){flag = 1;while(DHT_VALUE);}else{flag = 0;}tmp = tmp << 1;tmp |= flag;}datas[i] = tmp;}
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{   unsigned char temp[1]={ch};HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff); return ch;
}
int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();
printf("Jessie handsome\r\n");
HAL_Delay(2000);while (1){Read_Data_From_DHT();printf("Humi: %d.%d%% ", datas[0], datas[1]);printf("Temp: %d.%d\r\n ", datas[2], datas[3]);HAL_Delay(2000);}
}

在这里插入图片描述

8. 整合DHT11及LCD1602（358.62）

项目设计

  • 继电器数据线插在PB6上，DHT11及LCD1602接线与上述相同。

项目实现

  • 注意点：
  1. 将Use MicroLIB的勾打上；
  2. 在main函数把串口中断打开；
  3. 使用蓝牙模块时，将波特率设置为9600
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9. 温湿度LCD显示并占传服务器项目完结（359.63）

在这里插入图片描述

char message[16];
while (1)
{Read_Data_From_DHT();if(datas[2] >= 24)HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);memset(message, 0, sizeof(message));sprintf(message, "Humi: %d.%d%%", datas[0], datas[1]);LCD1602_showLine(1,0, message);sprintf(message, "Temp: %d.%d", datas[2], datas[3]);LCD1602_showLine(2,0, message);HAL_Delay(2000);
}

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