基于FreeRTOS的智能家居系统

还有哈针对PWM的初始化开启内部时钟开两个也行哈然后我定义了PA0 PA2 还有PA6（LED1 MOTOR 舵机）

weixin_48206394

2036人浏览 · 2023-08-21 20:50:04

weixin_48206394 · 2023-08-21 20:50:04 发布

材料

STM32F103C8T8最小开发版，直流电机，舵机，OLED，LED两个，蜂鸣器，光敏传感器，按键两个，面包板，若干杜邦线

功能描述

按下Key1，电机的速度增加，一共20 40 60 60 100 、 -（20 40 60 60 100）和 0一共11个挡位；按下Key2，LED1的亮度增加，一共20 40 60 80 100 5个挡位；
创建了定时器,每隔两秒进行舵机的驱动，30 60 90 180 四个转动方向，舵机转动的同时，也带着电机进行旋转；从而实现了”摇头风扇“。。当然定时器的开启和关门可以使用Key2和Key1进行控制；
受光敏传感器的控制，当检测到当前的光线比较暗，LED2可以实现自我开启，模拟傍晚来临，门外路灯开启的情况
LED显示电机速度信息，LED亮度信息，舵机的角度信息，AD1的光敏转换信息
当LED1的亮度为100，电机的速度为100，LED2(门外的路灯)也为亮状态，会触发蜂鸣器报警，说明用电功率过大；

程序设计

所使用的Keil5编写；

int main()
{
//	TaskHandle_t xHandleTask1;
	/* create Event_Group */
	xEventGroupCalc = xEventGroupCreate();
	/* create Task_Init , Delete(NULL) */
	xTaskCreate(Task_Init, "Task_Init", 256, NULL, 3, NULL);
	/* create MOTOR TASK */
	xTaskCreate(Button2_MOTOR, "Button2_MOTOR", 256, NULL, 1, NULL);
	/* create LED1 TASK */
	xTaskCreate(Button1_LED, "Button1_LED", 256, NULL, 1, NULL);
	/* create ADC TASK */
	xTaskCreate(TaskADC1_Channel1, "TaskADC1_Channel1", 256, NULL, 1, NULL);
	/* create BUZZER TASK */
	xTaskCreate(Task_Buzzer, "Task_Buzzer", 256, NULL, 2, NULL);
	/* create TimerCMD_KEY1&KEY2 TASK */
	xTaskCreate(TaskTimercmd, "TaskTimercmd", 256, NULL, 1, NULL);
	/*¶¨Ê±Æ÷×Ô¶¯¼ÓÔØ pdTRUE£¬¼ÓÔØÒ»´Î pdFALSE */
	xMyHandleTimer = xTimerCreate("mytimer",100,pdTRUE,NULL,vCallbackFunction);
	
	/* Start the scheduler. */
	vTaskStartScheduler();
}

首先在主函数中，创建任务，我们一共有以下几个任务

初始化程序， MOTOR转动， LED1的亮暗，光敏传感器ADC, 蜂鸣器的报警装置，

定时器开启和关闭的控制，定时器的开启（守护任务，执行舵机角度的转换），

初始化程序

/*Init progress*/
void Task_Init(void *param)
{
	Key_Init();
	LED_Init();
	Motor_Init();
	OLED_Init();
	PWM_Init();
	Servo_Init();
	AD_Init();
	Buzzer_Init();
	vTaskDelete(NULL);/* Delete myself*/

	while(1)
	{
	}
}

MOTOR转动

/* °´ÏÂPB11£LMOTOR ËÙ¶ÈÔö¼Ó*/
void Button2_MOTOR(void *param)
{	
	OLED_ShowString(1, 1, "Sp:");
	OLED_ShowString(1, 10, "Ld:");
	OLED_ShowString(2, 1, "NUM:");
	OLED_ShowString(2, 8, "Ang:");
	OLED_ShowString(3, 1, "AD1:");
	while (1)	
	{
		KeyNum = Key_GetNum();
		if(KeyNum == 2)
		{
			Speed += 20;
			if (Speed > 100)
			{
//				xEventGroupSetBits(xEventGroupCalc, (1<<0));
				Speed = -100;
			}
			Motor_SetSpeed(Speed);
			OLED_ShowSignedNum(1, 4, Speed, 3);
			vTaskDelay(1);
		}
		if(Speed >= 100){xEventGroupSetBits(xEventGroupCalc, (1<<0));}
	}
}

LED1的亮暗

/* °´ÏÂPB1£LLED ÁÁ¶ÈÔö¼Ó */
void Button1_LED(void *param)
{
	while(1)
	{		
		KeyNum = Key_GetNum();
		if(KeyNum == 1)
		{
			Light+=20;
			if (Light > 100)
			{				
				Light = 0;
			}
			PWM_SetCompare1(Light);
			OLED_ShowNum(1, 13, Light, 3);

			vTaskDelay(1);
		}
		if(Light >= 100){xEventGroupSetBits(xEventGroupCalc, (1<<1));}
	}
}

光敏传感器ADC

/* ADC1 Channel PA1  ¹âÃô´«¸ÐÆ÷*/
void TaskADC1_Channel1(void *param)
{	
	while(1)
	{
		AD1 = AD_GetValue(ADC_Channel_1);
		vTaskDelay(10);
		OLED_ShowNum(3, 5, AD1, 4);
		if(AD1 > 2000)
		{
			xEventGroupSetBits(xEventGroupCalc, (1<<2));
			LED2_ON();
		}
		else if(AD1 >1000)
		{
			LED2_OFF();
		}
	}
	
	
}

蜂鸣器的报警装置

void Task_Buzzer(void *param)
{
	while(1)
	{
		xEventGroupWaitBits(xEventGroupCalc, (1<<0)|(1<<1)|(1<<2),pdTRUE, pdTRUE,portMAX_DELAY);

//		if(Speed >= 80&& Light >= 80 && AD1 > 1800)
//		{
		Buzzer_ON();
		vTaskDelay(100);
		Buzzer_OFF();
		vTaskDelay(100);
//		}
	}
}

定时器开启和关闭的控制

void TaskTimercmd(void *param)
{
	while(1)
	{	
		KeyNum = Key_GetNum();
		if(KeyNum == 1)
		{
			/* start Timer*/
			xTimerStart(xMyHandleTimer,0);
		}
		else if(KeyNum == 2)
			/* stop Timer*/
			xTimerStop(xMyHandleTimer,0);
	}
}

定时器的开启（守护任务，执行舵机角度的转换）

void vCallbackFunction( TimerHandle_t xTimer )
{
	LED2_Turn();
	NUM++;
	OLED_ShowNum(2,5,NUM,2);
	OLED_ShowNum(2, 13, Angle, 3);
	vTaskDelay(1);
	if(NUM >= 2)
	{
		Angle = 60;
	}
	if(NUM >= 4)
	{
		Angle = 90;
	}
	if(NUM >= 6)
	{
		Angle = 120;
	}
	if(NUM >= 8)
	{
		Angle = 180;
	}
	if(NUM >= 9)
	{
		Angle = 0;
		NUM = 0;
	}
	Servo_SetAngle(Angle);
}

涉及的知识点

FreeRTOS的并发性，优先级情况一样的情况下，各个任务看似在同时运行，其实也不是的，每隔任务执行1s，切换的非常快，给人的感觉就是在同时执行，因此裸机开发不同。主函数中没有while(1),主函数中仅仅进行了任务的创建；

任务与任务，怎么交流呢? ok 队列，信号量，互斥量，任务通知和事件组，互斥量就是二进制信号量的一种，二进制信号量的初始值为0，用的时候需要先give一下，然后下一个在take;互斥量的初始值为1，直接Take，我Take了，我要使用临界资源啦，你们不允许来哈；

还有报警系统我采用的事件组的形式，比如Task1执行完之后，我给事件组bit0一个标志位， Task2的执行完任务，给bit1一个标志位，在Task3里面，等待这两个任务全部完成，或是其中一个完成我就开始执行task3里面的程序；如果Task3的优先级比Task1 和 Task2的优先级高，Task3也是要等待前两个任务执行完成奥、

在这里，MOTOR的速度达到100，LED1的亮度达到100，同时LED2也是发亮的，ok 这时候我就开始执行BUZZER啦，开始疯狂的响啊。由于程序的并发执行，嘿嘿，然后你改动一下任意一个，他就不响啦

pdTRUE：AND

pdTRUE：完事之后，清除标志位

portMAX_DELAY：等啊等；如果设置为0，他就会立刻就响

还有一个是关于定时器的创建开和关

两个模式欸：自动加载和一次的我们使用的是自动加载 pdTRUE

创建

开启

关闭

守护任务，定时器里面需要执行的程序呀，注意他的优先级在FreeCONfig,h文件中是需要定义的，优先级一定要高于开启定时器的任务的优先级，要不然她无法抢占开启定时器的任务，也就是无法执行守护任务里面的程序代码哈、、、具体的可以看这里13-2_定时器的一般使用 (100ask.net)

程序接口配置

LED1	PA0	使用PWM波形驱动	TIM2_CH0
MOTOR	PA2	使用PWM波形驱动	TIM2_CH2
ADC1光敏传感	PA1	channel_1	ADC12_IN1
舵机	PA6	使用PWM波形驱动	TIM3_CH1
LED2	PA9	低电平
BUZZER	PA12	低电平

NOTE：在引脚复用表中，一定要注意引脚重复定义，这样你都不知道那里出的问题。

还有哈针对PWM的初始化

开启内部时钟开两个也行哈然后我定义了PA0 PA2 还有PA6（LED1 MOTOR 舵机）

总的PWM初始化程序如下：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void PWM_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_6;		//GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);

	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;		//ARR
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;		//PSC
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure3;
	TIM_TimeBaseInitStructure3.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure3.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure3.TIM_Period = 20000 - 1;		//ARR
	TIM_TimeBaseInitStructure3.TIM_Prescaler = 72 - 1;		//PSC
	TIM_TimeBaseInitStructure3.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure3);
	
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;		//CCR
	
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure3;
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure3);
	TIM_OCInitStructure3.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
	TIM_OCInitStructure3.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	TIM_OCInitStructure3.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OCInitStructure3.TIM_Pulse = 0;		//CCR
	// Êä³öÍ¨µÀ1
	TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
	TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure3);

	// Êä³öÍ¨µÀ2
//	TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);

	// Êä³öÍ¨µÀ3
	TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);//TIM2 OC3
	
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

}

/*LED  PA0*/ 
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);
}

// ÓÖÖØÐÂÑ¡ÔñÁËÒ»¸ö¶¨Ê±Æ÷ TIM3
/*Servo  PA1*/
void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM3, Compare);
}


/*Servo  PA1*/
//void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
//{
//	TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);
//}


/*Motor PA2*/
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare3(TIM2, Compare);
}

OK 今天到这里啦，freeRTOS其实也不是很明白，哎，我八月10号开始看的，韦东山老师的，7天看完了入门课程；然后八月19号基于STM32F103移植了FreeRTOS系统；20 21两天做完了整个小项目。如有不足，欢迎批评指正哈！