STM32状态机编程实例——全自动洗衣机(下)

Posted 2022-07-31 码农爱学习

​​上篇文章​​，通过状态机编程，实现了全自动洗衣机的逻辑控制，并通过串口打印的方式显示各个状态。

本篇，为了更加直观的感受状态机的运行，使用0.96寸OLED来显示各个状态，并搭配对应的动态图标来体现洗衣机工作的各个状态。

先来看下演示效果：​​https://www.bilibili.com/video/BV1xT411E7pY​​

1 OLED图片显示

为了能方便的在OLED上显示文字和图片，可以借助一些图形库来帮我们显示，这里使用的是U8g2图形库。

1.1 U8g2库移植

U8g2库在STM32上的移植，之前的文章已经介绍过，具体的移植过程可以参考这篇：

移植成功后，可以使用测试例程验证U8g2库的显示效果。

1.2 图片显示

图片相比较文字，可以展示更加丰富的内容，因此本篇通过简单的单色图片来展示洗衣机的工作状态。

U8g2库显示图片，可以使用u8g2_DrawXBM函数，需要先将图片转为数组。

可以使用这个在线网页来进行图片数据的转换：​​https://tools.clz.me/image-to-bitmap-array​​

这里可以使用自己喜欢的图片，进行展示，比如我选取了不同水量的洗衣机图标来显示洗衣机的当前水量，使用多张图片的交替显示产生洗衣机在清洗的动画效果。

2 更多状态输出

OLED屏幕要想显示洗衣机的工作状态，就需要获取状态机的具体工作状态。这里自定义了一些展示需要用到的数据，组成一个结构体，状态机在运行过程中，对各个成员变量进行修改，然后OLED端获取这些数据，再进行展示。

typedef struct

  WASHER_STATUS washerStatus; /*洗衣机的工作状态*/
  int targetWaterLevel;       /*洗衣机的目标水位*/
  int targetWashTimes;        /*洗衣机的目标清洗次数*/
  int remainingTime;          /*洗衣机的剩余工作时间(暂未使用)*/
  int curWaterLevel;          /*洗衣机当前的水位*/
  bool hasNewData;            /*是否有新的数据(用于告诉OLED是否刷新显示)*/
WASHER_OUTPUT_DATA;

对于OLED的展示逻辑，这里是在状态机的每个循环结束后，调用下面的程序逻辑进行展示：

void show_washer_status(WASHER_OUTPUT_DATA washerOutPutData)

  if (washerOutPutData.hasNewData)
  
    WASHER_STATUS s = washerOutPutData.washerStatus;
    printf("u8g2 get status:%d(%s)\\r\\n", s, washer_status_name[s]);
    switch(s)
    
      case WS_INIT: showWasherInit(&u8g2, washerOutPutData); break;
      case WS_IDLE: showWasherIdle(&u8g2, washerOutPutData); break;
      case WS_ADD_WATER: showWasherAddWater(&u8g2, washerOutPutData); break;
      case WS_WASH: showWasherWash(&u8g2, washerOutPutData); break;
      case WS_DRAIN_WATER: showWasherDrainWater(&u8g2, washerOutPutData); break;
      case WS_SPIN_DRY: showWasherSpinDry(&u8g2, washerOutPutData); break;
      case WS_PAUSE: showWasherPause(&u8g2, washerOutPutData); break;
      case WS_DONE: showWasherDone(&u8g2, washerOutPutData); break;
      default: break;
    
  

当此轮状态循环有新的数据产生时，则根据状态机的主状态，分别显示对应状态下的图片或动画。

比如加水状态，会根据当前加的水位，不断更新图片展示的水位：

void drawCurWaterLevel(u8g2_t *u8g2, int level)

    switch(level)
    
        case 0: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_0); break;
        case 1: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_1); break;
        case 2: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_2); break;
        case 3: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_3); break;
        case 4: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_4); break;
        case 5: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_5); break;
        case 6: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_6); break;
        case 7: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_7); break;
        default: break;
    


void showWasherAddWater(u8g2_t *u8g2, WASHER_OUTPUT_DATA data)

    char strStatus[14] = "AddWater";
    u8g2_ClearBuffer(u8g2);
    u8g2_SetFont(u8g2,u8g2_font_ncenB10_tr);
    u8g2_DrawStr(u8g2,0,15,strStatus);
    
    drawCurWaterLevel(u8g2, data.curWaterLevel);
    
    u8g2_SendBuffer(u8g2);

对于主程序的结构，和上篇一样，只是增加了OLED的显示：

int main(void)
  
  delay_init();         //延时函数初始化   
  LED_Init();        //初始化与LED连接的硬件接口
  oled_init();
  
  KEY_Init();
  uart_init(115200);
  TIM3_Int_Init(500-1,7200-1); //调用定时器使得50ms产生一个中断

  printf("hello\\r\\n");
  
  while(1)
  
    washer_run_loop();
    
    WASHER_OUTPUT_DATA data = get_washer_output_data();
    
    show_washer_status(data);
    
    delay_ms(100);
  

在状态机每运行一个循环，获取一下具体的状态数据，然后使用OLED将具体的状态数据展示出来。

3 具体演示

再来对比看下这个状态图，实验测试状态机的执行。

• 正常的洗衣流程

不考虑暂停这个状态，洗衣机上点开始后，依次经历空闲、加水、清洗、排水、甩干这几个流程即结束，若清洗计数设置了不知1次，则加水、清洗、排水这3个动作会循环执行对应的次数。

• 洗衣流程中暂停再继续

在洗衣机的运行状态：加水、清洗、排水、甩干，通过暂停按钮，可以暂停这些状态的执行，此时状态机会运行于暂停模式，再按继续（暂停/继续的一个按钮），则会继续执行洗衣工作。

• 暂停后修改水量或次数后再继续

在洗衣过程中，如果想要修改洗衣的水量或次数，可以先通过暂停键来暂停洗衣机的运行，然后通过水位或次数按钮，使状态机从暂停状态先切换到空闲状态，进行水位或次数的调整后，再继续，即会按照新的设置参数继续运行洗衣程序。

比如本来的清洗水位是3，清洗次数是1，在第一次清洗的加水时按下暂停，再将清洗参数进行修改，比如水位设为5，次数设为2，再继续后，会再次进入加水状态，并将水位补到5后，继续清洗，并清洗2遍结束。

注：本状态机还有继续优化的空间，比如：

• 水量只会补加，多了此轮清洗不会排出。比如先设置的水位是5，在加到3个时候，暂停并修改为2，再继续后，判断大于目标水位则会直接开始清洗，不会先由水位3再排水到水位2再清洗
• 任何清洗状态（加水、清洗、排水）按下暂停调整水位后，再继续，都会默认跳到加水重新新的清洗循环，如果是在排水状态，调整了水位后，此次的水还没有排位，就又重新加水开始洗，不太合理

以上3种测试方式的演示效果，可以再对比看下演示视频：
​​​https://www.bilibili.com/video/BV1xT411E7pY​​

4 总结

本篇在上篇全自动洗衣机的状态机编程实例的基础上，增加了OLED来更新直观的展示洗衣机的工作状态，并通过3种测试场景来展示洗衣机工作状态机的执行。