基于STM32H743设计UI界面心得（还没写完）

Posted 2021-02-28 showtime20190824

原料

硬件：STM32H743最小系统板，显示屏（7寸，型号7016），SW下载器，PC，

软件：CUBEMX4.26.0 (软件包1.3.2), MDK5 (软件包版本2.3.1)

 

①环境配置

　　1-时钟配置

　　时钟来源是外部25MHZ的晶振，系统配置后，CPU运行主频400MHZ，其余各个外设的时钟如配置图所示

2-外设配置

根据我们需要用到的硬件设备，配置相应的外设。我们工程中需要用到的硬件设备有：超声波探针-输出模拟信号；7inch RGB显示屏(1024*600)-LTDC接口；wifi模块-UART；开发板自拓展的W9825G6KH(SDRAM)。因此需要用到的外设有：一个ADC，一个串口，FMC(扩展SDRAM)，LTDC，其他一些IO口-用于指示灯之类的。OK，了解目标以后，我们的配置就明确多了：

　　　　（1）配置SDRAM：

首先在Pinout界面进行如下的配置

  　　再进入configuration界面后，对FMC进行一定的配置（具体为什么这么配置参考FMC使用手册），IO映射没有问题，无需改动。点击Connectivity-FMC

 　　这是CUBEMX帮我配置的驱动，但是对于具体的硬件使用，这是不够的，我们还要对工程添加自己的驱动，再工程中添加以下一些文件，SDRAM部分主要是发送初始化序列。

之后我们打开工程验证一下。我们定义一个1024*1024的u8类型数组（大小为1MB），地址分配在0XC00000000（SDRAM地址起始位置），并在main中对其使用（赋值即可），可以发现，如果不使用外扩的内存，仅仅依靠芯片本身的1056MB（其中包含仅CPU和DMA访问的内存，并且地址不连续）的SRAM，系统是无法运行的，因为运行内存不够，但是经过我们外扩SDRAM后，内存扩展了32MB，此时可以满足运行条件，系统正常工作。

 至此，我们的SDRAM已经配置完成，可以将其用于液晶显示屏的显存运行内存。

　　　　（2）配置LTDC：

用CUBEMX帮我们配置的外设IO引脚和我们实际接口有出入（重映射），需要我们手动更改引脚配置以满足实际需求。我们对比正点原子写的驱动配置和CUBEMX的驱动配置：

  　　　　　　发现主要需要改动的引脚有：

• • • 引脚转换　　　　功能
    • PA8 -> PG11　　   LTDC_B3
    • PA5 -> PH10　　   LTDC_R4
    • PA6 -> PH13　　   LTDC_G2
    • PC9 -> PH14　　  LTDC_G3
    • PB10 -> PH15　　LTDC_G4
    • PH4 -> PI0　　     LTDC_G5
    • PI11->PI1　　       LTDC_G6　　
    • PA10 -> PI4　　    LTDC_B4
    • PA3 -> PI5　　      LTDC_B5
    • PB8 -> PI6　　     LTDC_B6
    • PB9 -> PI7　　     LTDC_B7

　　把所有的IO速度都配置为GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH，最后再添加PB5用于控制显示屏的背光，直接配置为OUTPUT即可

　　

其实到这一步，我们的配置是不完整的，我们再添加正点原子官方写的驱动，稍作修改，即完成配置（这里解释一下既然用的是别人的驱动，为什么上面还要这么复杂的配置：是因为CUBEMX生成工程文件后，我们的初始化中用到HAL_LTDC_MspInit函数存在重复定义，因此我们舍弃原子哥写的函数，不然每次都要再fmc.c中添加__weak，太麻烦了，所以我们对上面的IO配置后，相当于让软件配置的HAL_LTDC_MspInit代替原子哥的函数）。

至此，我们完成了LTDC接口的全部配置，在atk_ltdc.c中，我们声明了一个长度为1024*600的u16类型的二维数组（2*600*1024B=1200KB=1.2MB），用于RGB显示屏的运行显存，这也就体现了为什么使用RGB显示屏一定要先拓展内存的理由。

（3）QSPI

（4）USB OTG

  　　3-软件

（1）嵌入式操作系统

在一个复杂的嵌入式应用中，操作系统的使用可以极大提高系统运行的鲁棒性和效率，整个系统各任务的执行可以不用再拘泥于中断，事件等。本次实验是为了以后研发产品做基础，因此，操作系统的嵌入式是非常有必要的。小型嵌入式操作系统种类有很多，比如FREERTOS,UCOSII,UCOSIII,RTThread等，CUBEMX软件可以帮我们搭建FREERTOS的框架，只需要在图形配置界面简单操作，即可省区繁琐的系统驱动移植过程。下面就介绍如何在CUBEMX中配置我们的嵌入式操作系统。

我们在MiddleWares中Enable一下FREERTOS

将一个定时器配置为操作系统的滴答时钟，比如下面的配置中我们用的是TIM6，因为这个定时器功能最少，少一个也没什么影响

  进入configuration界面，点开freertos，进入配置界面，配置如下：

  红色框中的参数建议修改一下，这些分别是：单个任务配置的stack空间大小，任务名最大长度，是否使能计数信号量，操作系统总内存。其他参数按照默认的就行了，然后我们就可以开心的添加任务了，再配合信号量，计时器，互斥量等工具，就可以顺利地让操作系统运行起来了。

比如在我地另一个嵌入式应用中，我一共创建了十几个任务，通过共享一些信号量，可以保证整个进程有条不紊地运行，关于操作系统的工作原理，建议百度简单了解一下。

另外，我们还可以看到FreeRTOS中内存的分配情况，提醒一下，有些任务可能需要的运行内存较大，比如你在里面定义了一个长数组，如果分配的内存不足的话，系统运行会出现问题。

好了，现在我们添加两个任务，简单控制一下两个LED的Blink：

最后再生成工程文件，打开进入freertos.c中，再任务函数中简单加入控制LED的代码

void LED0Blink(void const * argument)
{

  /* USER CODE BEGIN LED0Blink */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    osDelay(500);
    LED1_Toggle;
  }
  /* USER CODE END LED0Blink */
}

/* LED1Blink function */
void LED1Blink(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN LED1Blink */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    osDelay(200);
    LED0_Toggle;
  }
  /* USER CODE END LED1Blink */
}

可以看到整个框架已经帮我们搭好了，加深的代码就是我们添加的控制代码。

至此，我们的嵌入式操作系统已经配置完了。

（2）-FATFS文件系统

文件系统可以让我们数据规范化的保存和传递，对于一般的小型嵌入式应用，如果需要实现数据可视化，一个好的文件系统可以提供极大的帮助。举个例子，比如我们做了一个记录空气温度，湿度的设备，数据记录后上传给服务器，再在后台处理，传递的方式一种是直接通过一些通讯方式，比如USART,SPI,IIC等，但是这些都会涉及到通讯协议，还有一种方式是直接将存有数据的文件，比如CSV,TXT文件，传递给后台。显然，传递文件的形式肯定更受欢迎，相应的API也方便调用，这就是使用文件系统的必要性。

说起文件系统，就必须要谈到内存的问题了，这个内存不是我们之前说的运行内存（RAM），因为这些内存掉电以后数据就消失了，而是硬盘内存。然而，STM32H743自带的FLASH只有2M，还要考虑到程序和常量的存放问题，所以我们一般是需要外部扩展内存的。这里需要用到QSPI接口拓展一个32MB的FLASH（NAND FLASH和SD卡也是不错的选择，这里选择SPI FLASH的原因是我们的最小系统板已经帮我们扩展好了这样一块内存，就直接拿来用了，当然你再买一块SD卡插在SD卡槽里也是没有问题的，外设需要再相应的配置一下）

 

 

 

 

②硬件

我们再复习一下上面提到的各种硬件设备，并附图：

1-显示屏

我们用的显示屏类型为RGB显示屏，色彩配置为RGB565（如果是ARGB8888，那需要的运行内存就要大一倍，小的嵌入式应用没有这个必要，565色彩已经很丰富了），大小为7inch，型号为7016（像素1024*600），通过LTDC接口与CPU交流，接线中通过40-pin的软排线连接

 

 

2-内存

（1）SDRAM

该内存主要用于申请显示屏的运行内存，也是我们的最小系统板帮我们拓展好的（贴心），大小32MB（实际只用到1.2MB左右），内存地址0XC0000000，通过FMC接口与CPU交流

下图我们程序的运行内存，可以看到，运行内存差不多也就1.2MB多一点，和我们的理论值差不多

（2）SPI FLASH

这部分的内存是给我们的文件系统的，或者存放中文字库也可以，可以用SD Card或者其他内存盘代替。所用硬件为W25Q256，通讯方式为SPI，大小32MB

（3）SD Card

等我什么时候买了SD卡再更新吧

3-USB

4-传感器

 

③算法