外观
四、代码介绍
总体概述
项目使用STM32F407VET6作为主控芯片，代码使用HAL库、STM32Cubemx进行图形化配置+Keil5进行编译，用户仅需关注逻辑代码实现即可。
该项目代码并不复杂，整个项目结构可分为四个部分，按键扫描、波形输出、波形自检、示波器输入；每个部分各司其职，尽量不相互传递参数，实现起来就比较简单了；相关屏幕数据的显示这里不做介绍，都是调用显示字符串与显示汉字函数实现的。
按键扫描&处理
按键处理比较简单，先扫描三个按键的状态，需注意这里有对按键长短按、双击进行判断，随后返回对应的值即可，由于我们波形输出、波形自检、示波器输入均需要使用按键，这里是采用分任务的思维，每个任务独立去对按键结果仅处理的，而不是一个处理结果给多个任务进行使用。
C
/*
函数内容：按键扫描
函数参数：无
返回值：按键1、2、3长按、双击、单击值
*/
uint8_t key_scanf(void)
{
uint8_t ret = KEY_ERROR; //按键返回值
static uint8_t keyCnt[3] = {0}; //用于按键计时消抖
static uint8_t keyFcnt[3] = {0}; //用于判断按键多久间隔算双击
static uint8_t keyCount[3] = {0}; //按键按下的次数
static uint8_t keyLongFlag[3] = {0}; //按键长按标志位，只有初级进入时判断长按才有效
if(GET_KEY1_IN == GPIO_PIN_RESET){
keyCnt[KEY1]++; //计时变量，记录按键按下低电平时间
if(keyCnt[KEY1] >= 120){
//防止数据越界
keyCnt[KEY1] = 120;
}
}
if(GET_KEY1_IN == GPIO_PIN_SET)
{
//如果按键抬起
if((keyCnt[KEY1] >= 100) && (keyLongFlag[KEY1] == 0)){
//按键大于1s且之前没有多击，证明是长按
ret = Key1LongPress;
}
else if(keyCnt[KEY1] >= 2)
{
//按键按下时间大于20ms，证明是一次按下
keyCount[KEY1]++; //按键按下的次数增加
keyFcnt[KEY1] = DOUBLE_TIME; //在300ms内再次按下算双击
keyLongFlag[KEY1] = 1; //已经有一次短按了，才能等待多击结束后才可长按
}
keyCnt[KEY1] = 0;
if(keyFcnt[KEY1])
{
keyFcnt[KEY1]--; //间隔时间不断减少
if(keyFcnt[KEY1] <= 0)
{
//间隔时间到了
if(keyCount[KEY1] == 1){
//单击
ret = Key1Press;
}
else if(keyCount[KEY1] ==2){
//双击
ret = Key1DoublePress;
}
keyFcnt[KEY1] = 0;
keyCount[KEY1] = 0;
keyLongFlag[KEY1] = 0;
}
}
}
if(GET_KEY2_IN == GPIO_PIN_RESET){
keyCnt[KEY2]++; //计时变量，记录按键按下低电平时间
if(keyCnt[KEY2] >= 120){
//防止数据越界
keyCnt[KEY2] = 120;
}
}
if(GET_KEY2_IN == GPIO_PIN_SET)
{
//如果按键抬起
if((keyCnt[KEY2] >= 100) && (keyLongFlag[KEY2] == 0)){
//按键大于1s且之前没有多击，证明是长按
ret = Key2LongPress;
}
else if(keyCnt[KEY2] >= 2)
{
//按键按下时间大于20ms，证明是一次按下
keyCount[KEY2]++; //按键按下的次数增加
keyFcnt[KEY2] = DOUBLE_TIME; //在300ms内再次按下算双击
keyLongFlag[KEY2] = 1; //已经有一次短按了，才能等待多击结束后才可长按
}
keyCnt[KEY2] = 0;
if(keyFcnt[KEY2])
{
keyFcnt[KEY2]--; //间隔时间不断减少
if(keyFcnt[KEY2] <= 0)
{
//间隔时间到了
if(keyCount[KEY2] == 1){
//单击
ret = Key2Press;
}
else if(keyCount[KEY2] ==2){
//双击
ret = Key2DoublePress;
}
keyFcnt[KEY2] = 0;
keyCount[KEY2] = 0;
keyLongFlag[KEY2] = 0;
}
}
}
if(GET_KEY3_IN == GPIO_PIN_RESET){
keyCnt[KEY3]++; //计时变量，记录按键按下低电平时间
if(keyCnt[KEY3] >= 120){
//防止数据越界
keyCnt[KEY3] = 120;
}
}
if(GET_KEY3_IN == GPIO_PIN_SET)
{
//如果按键抬起
if((keyCnt[KEY3] >= 100) && (keyLongFlag[KEY3] == 0)){
//按键大于1s且之前没有多击，证明是长按
ret = Key3LongPress;
}
else if(keyCnt[KEY3] >= 2)
{
//按键按下时间大于20ms，证明是一次按下
keyCount[KEY3]++; //按键按下的次数增加
keyFcnt[KEY3] = DOUBLE_TIME; //在300ms内再次按下算双击
keyLongFlag[KEY3] = 1; //已经有一次短按了，才能等待多击结束后才可长按
}
keyCnt[KEY3] = 0;
if(keyFcnt[KEY3])
{
keyFcnt[KEY3]--; //间隔时间不断减少
if(keyFcnt[KEY3] <= 0)
{
//间隔时间到了
if(keyCount[KEY3] == 1){
//单击
ret = Key3Press;
}
else if(keyCount[KEY3] ==2){
//双击
ret = Key3DoublePress;
}
keyFcnt[KEY3] = 0;
keyCount[KEY3] = 0;
keyLongFlag[KEY3] = 0;
}
}
}
return ret;
}1
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波形输出任务
波形输出任务中，会对输出波形进行切换、以及放大倍数进行切换，同时，也会显示对应的频率。在该任务中，会去读取按键值，随后对AD9834以及模拟开关进行对应的切换。详细的代码会有点长，此处仅展示部分，重点介绍该任务做了什么。
C
/*
函数内容：波形输出任务按键处理
函数参数：keyValue - 按键值
返回值：无
*/
void waveOutTask_keyHandle(uint8_t keyValue,uint8_t *cur_task)
{
static uint8_t setState = 0; //是否进入设置状态
switch(keyValue)
{
case Key1Press:
{
if(task_index == out_wave_index)
{
//切换波形输出
if(out_wave_info == Square_Wave)
{
out_wave_info = Sine_Wave;
}
else if(out_wave_info == Triangle_Wave)
{
out_wave_info = Square_Wave;
}
else if(out_wave_info == Sine_Wave)
{
out_wave_info = Triangle_Wave;
}
}
else if(task_index == out_freq_index)
{
//减少输出频率
if(out_freq_info > FREQ_MIN){
out_freq_info-=500;
}
if(out_freq_info <= 0)
{
out_freq_info = FREQ_MIN;
}
}
else if(task_index == gain_factor_index)
{
//切换增益倍数
if(gain_factor == Magnification_2){
gain_factor = Magnification_4;
}
else{
gain_factor = Magnification_2;
}
}
setMagnification(gain_factor); //设置放大输出
AD9834_Select_Wave(out_wave_info); //设置输出波形
AD9834_Set_Freq(FREQ_0, out_freq_info); //设置输出频率
waveOutTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key1DoublePress:
{
if(task_index == out_wave_index)
{
//切换波形输出
if(out_wave_info == Square_Wave)
{
out_wave_info = Triangle_Wave;
}
else if(out_wave_info == Triangle_Wave)
{
out_wave_info = Sine_Wave;
}
else if(out_wave_info == Sine_Wave)
{
out_wave_info = Square_Wave;
}
}
else if(task_index == out_freq_index)
{
//减少输出频率
if(out_freq_info > FREQ_MIN){
out_freq_info-=1000;
}
if(out_freq_info <= 0)
{
out_freq_info= FREQ_MIN;
}
}
else if(task_index == gain_factor_index)
{
//切换增益倍数
if(gain_factor == Magnification_2){
gain_factor = Magnification_4;
}
else{
gain_factor = Magnification_2;
}
}
setMagnification(gain_factor); //设置放大输出
AD9834_Select_Wave(out_wave_info); //设置输出波形
AD9834_Set_Freq(FREQ_0, out_freq_info); //设置输出频率
waveOutTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key1LongPress:
break;
case Key2Press:
{
//切换设置选项
task_index++;
if(task_index == unselected_index)
{
//如果是切换到最末尾，就回到最开始
task_index = gain_factor_index;
}
waveOutTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key2DoublePress:
{
if(setState == 0){
//进入设置状态，为增益倍数选项
setState++;
task_index = gain_factor_index;
waveOutTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
else
{
//退出设置状态，为不选中选项
setState = 0;
task_index = unselected_index;
waveOutTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
}
break;
case Key2LongPress:
{
//退出设置状态，为不选中选项
setState = 0;
task_index = unselected_index;
*cur_task = PAGE_SEL_TASK;
pageSel_Show();
}
break;
case Key3Press:
{
if(task_index == out_wave_index)
{
//切换波形输出
if(out_wave_info == Square_Wave)
{
out_wave_info = Triangle_Wave;
}
else if(out_wave_info == Triangle_Wave)
{
out_wave_info = Sine_Wave;
}
else if(out_wave_info == Sine_Wave)
{
out_wave_info = Square_Wave;
}
}
else if(task_index == out_freq_index)
{
//增加输出频率
if(out_freq_info < FREQ_MAX)
{
out_freq_info+=500;
}
if(out_freq_info >= FREQ_MAX)
{
out_freq_info = FREQ_MAX;
}
}
else if(task_index == gain_factor_index)
{
//切换增益倍数
if(gain_factor == Magnification_2){
gain_factor = Magnification_4;
}
else{
gain_factor = Magnification_2;
}
}
setMagnification(gain_factor); //设置放大输出
AD9834_Select_Wave(out_wave_info); //设置输出波形
AD9834_Set_Freq(FREQ_0, out_freq_info); //设置输出频率
waveOutTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key3DoublePress:
{
if(task_index == out_wave_index)
{
//切换波形输出
if(out_wave_info == Square_Wave)
{
out_wave_info = Triangle_Wave;
}
else if(out_wave_info == Triangle_Wave)
{
out_wave_info = Sine_Wave;
}
else if(out_wave_info == Sine_Wave)
{
out_wave_info = Square_Wave;
}
}
else if(task_index == out_freq_index)
{
//增加输出频率
if(out_freq_info < FREQ_MAX)
{
out_freq_info+=1000;
}
if(out_freq_info >= FREQ_MAX)
{
out_freq_info = FREQ_MAX;
}
}
else if(task_index == gain_factor_index)
{
//切换增益倍数
if(gain_factor == Magnification_2){
gain_factor = Magnification_4;
}
else{
gain_factor = Magnification_2;
}
}
setMagnification(gain_factor); //设置放大输出
AD9834_Select_Wave(out_wave_info); //设置输出波形
AD9834_Set_Freq(FREQ_0, out_freq_info); //设置输出频率
waveOutTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key3LongPress:
break;
default:
break;
}
}1
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波形自检任务
波形自检任务中，延用波形输出任务的参数，支持对波形进行切换，以及显示输出的频率，与之不同的是，波形自检是控制模拟开关使信号输入到adc引脚中，通过单片机采集数据，然后转化成为波形显示在屏幕上，以此进行简单观察，看输出与输入是否一致。
C
/*
函数内容：adc输入任务按键处理
函数参数：keyValue - 按键值
返回值：无
*/
void adcInTask_keyHandle(uint8_t keyValue,uint8_t *cur_task)
{
static uint8_t setState = 0; //是否进入设置状态
switch(keyValue)
{
case Key1Press:
{
if(task_index == out_wave_index)
{
//切换波形输出
if(out_wave_info == Triangle_Wave)
{
out_wave_info = Sine_Wave;
}
else if(out_wave_info == Sine_Wave)
{
out_wave_info = Triangle_Wave;
}
}
else if(task_index == out_freq_index)
{
//减少输出频率
if(out_freq_info > FREQ_MIN){
out_freq_info-=500;
}
if(out_freq_info <= 0)
{
out_freq_info = FREQ_MIN;
}
}
else if(task_index == gain_factor_index)
{
//切换增益倍数
if(gain_factor == Magnification_2){
gain_factor = Magnification_4;
}
else{
gain_factor = Magnification_2;
}
}
set_adcSamplingTime(out_freq_info); //根据频率设置采样率
setMagnification(gain_factor); //设置放大输出
AD9834_Select_Wave(out_wave_info); //设置输出波形
AD9834_Set_Freq(FREQ_0, out_freq_info); //设置输出频率
adcInTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key1DoublePress:
{
if(task_index == out_wave_index)
{
//切换波形输出
if(out_wave_info == Triangle_Wave)
{
out_wave_info = Sine_Wave;
}
else if(out_wave_info == Sine_Wave)
{
out_wave_info = Triangle_Wave;
}
}
else if(task_index == out_freq_index)
{
//减少输出频率
if(out_freq_info > FREQ_MIN){
out_freq_info-=1000;
}
if(out_freq_info <= 0)
{
out_freq_info = FREQ_MIN;
}
}
else if(task_index == gain_factor_index)
{
//切换增益倍数
if(gain_factor == Magnification_2){
gain_factor = Magnification_4;
}
else{
gain_factor = Magnification_2;
}
}
set_adcSamplingTime(out_freq_info); //根据频率设置采样率
setMagnification(gain_factor); //设置放大输出
AD9834_Select_Wave(out_wave_info); //设置输出波形
AD9834_Set_Freq(FREQ_0, out_freq_info); //设置输出频率
adcInTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key1LongPress:
break;
case Key2Press:
{
//切换设置选项
task_index++;
if(task_index == unselected_index)
{
//如果是切换到最末尾，就回到最开始
task_index = gain_factor_index;
}
adcInTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key2DoublePress:
{
if(setState == 0){
//进入设置状态，为增益倍数选项
setState++;
task_index = gain_factor_index;
adcInTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
else
{
//退出设置状态，为不选中选项
setState = 0;
task_index = unselected_index;
adcInTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
}
break;
case Key2LongPress:
{
//退出设置状态，为不选中选项
setState = 0;
task_index = unselected_index;
*cur_task = PAGE_SEL_TASK;
pageSel_Show();
}
break;
case Key3Press:
{
if(task_index == out_wave_index)
{
//切换波形输出
if(out_wave_info == Triangle_Wave)
{
out_wave_info = Sine_Wave;
}
else if(out_wave_info == Sine_Wave)
{
out_wave_info = Triangle_Wave;
}
}
else if(task_index == out_freq_index)
{
//增加输出频率
if(out_freq_info < FREQ_MAX)
{
out_freq_info+=500;
}
if(out_freq_info >= FREQ_MAX)
{
out_freq_info = FREQ_MAX;
}
}
else if(task_index == gain_factor_index)
{
//切换增益倍数
if(gain_factor == Magnification_2){
gain_factor = Magnification_4;
}
else{
gain_factor = Magnification_2;
}
}
set_adcSamplingTime(out_freq_info); //根据输出频率设置采样率
setMagnification(gain_factor); //设置放大输出
AD9834_Select_Wave(out_wave_info); //设置输出波形
AD9834_Set_Freq(FREQ_0, out_freq_info); //设置输出频率
adcInTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key3DoublePress:
{
if(task_index == out_wave_index)
{
//切换波形输出
if(out_wave_info == Triangle_Wave)
{
out_wave_info = Sine_Wave;
}
else if(out_wave_info == Sine_Wave)
{
out_wave_info = Triangle_Wave;
}
}
else if(task_index == out_freq_index)
{
//增加输出频率
if(out_freq_info < FREQ_MAX)
{
out_freq_info+=1000;
}
if(out_freq_info >= FREQ_MAX)
{
out_freq_info = FREQ_MAX;
}
}
else if(task_index == gain_factor_index)
{
//切换增益倍数
if(gain_factor == Magnification_2){
gain_factor = Magnification_4;
}
else{
gain_factor = Magnification_2;
}
}
set_adcSamplingTime(out_freq_info); //根据输出频率设置采样率
setMagnification(gain_factor); //设置放大输出
AD9834_Select_Wave(out_wave_info); //设置输出波形
AD9834_Set_Freq(FREQ_0, out_freq_info); //设置输出频率
adcInTask_Show(task_index); //修改显示内容
}
break;
case Key3LongPress:
break;
default:
break;
}
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示波器任务
示波器任务与波形自检任务类似，此时是检测外部输入信号然后进行采集显示，需要通过控制数字电位器对外部信号进行放大缩小，使其能够被adc良好的采样转换到。
C
/*
* 函数内容：示波器波形数据显示
* 函数参数：无
* 返回值： 无
*/
void osc_waveShow(void)
{
uint16_t i = 0,t = 0;
int16_t prePos = 0; //前一个点坐标
float v_max = 0,v_min = 999;
if(osc_complete_flag == 1)
{
//如果adc数据采集完成了
for(i=0;i<ADC_NUM;i++)
{
//将adc数据转换为电压值并放大20倍，3.3V变成66，方便绘制波形
adc_value[i] = (adc_value[i] * 3.3f * 20) / 4095.0f;
if(v_min > adc_value[i]){
v_min = adc_value[i];
}
else if(v_max < adc_value[i]){
v_max = adc_value[i];
}
adc_value[i] = 95 - adc_value[i];
}
for(i=100;i<ADC_NUM;i++)
{
//得到一个起始波形位置
if((adc_value[i] < volThreshold) && (adc_value[i+2] > volThreshold))
{
if(i > (ADC_NUM - wave_width))
{
t = 100;
}
else
{
t = i;
}
break;
}
}
for(i=0;i<wave_width;i++)
{
//获取显示波形数据，从起始波形位置开始
newWave[i] = adc_value[t+i];
}
prePos = newWave[0];
for(i=1;i<wave_width-2;i++)
{
TFT_DrawLine(i,oldWave[i],i+1,oldWave[i+1],BLACK); //清除上一个线段
TFT_DrawLine(i,prePos,i+1,newWave[i],GREEN); //显示当前线段
prePos = newWave[i];
}
for(i=1;i<wave_width;i++)
{
//记录上一次波形数据
oldWave[i] = newWave[i-1];
}
maxVol = v_max / 20.0f;
minVol = v_min / 20.0f;
}
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主函数处理
大部分初始化操作cubemx已经帮我们处理完成了，这里对屏幕、ad9834、定时器、adc等外设进行初始化以及启动，随后在主循环中，通过按键扫描进行任务切换或显示处理。
C
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint8_t keyValue = 0; //按键扫描值
uint8_t cur_task = PAGE_SEL_TASK; //当前任务为页面选择任务
/* 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_DMA_Init();
MX_ADC1_Init();
MX_DAC_Init();
MX_SPI1_Init();
MX_TIM3_Init();
MX_TIM4_Init();
MX_ADC2_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
TFT_Init(); //初始化屏幕
pageSel_Show(); //页面选择显示
AD9834_Init(); //初始化ad9834
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); //开始消息定时器倒计时
HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 400); //设置1.799v输出进行迟滞比较
HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
if(keyTimer >= 10)
{
keyTimer = 0;
//每隔10ms扫描按键
keyValue = key_scanf();
}
if(cur_task == WAVE_OUT_TASK)
{
//如果是波形输出任务
if(keyValue != KEY_ERROR){
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim3); //停止消息定时器倒计时
waveOutTask_keyHandle(keyValue,&cur_task);
keyValue = KEY_ERROR;
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); //开始消息定时器倒计时
}
}
else if(cur_task == ADC_IN_TASK)
{
if(adcInTimer>= 100)
{
//波形自检显示时间间隔--100ms
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim3); //停止消息定时器倒计时
adcInTimer = 0;
adc_waveShow();
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); //开始消息定时器倒计时
}
//如果是ADC波形输入检测任务
if(keyValue != KEY_ERROR){
//进入按键处理前先关闭dma采集，并清除数据
HAL_ADC_Stop_DMA(&hadc1);
Clear_adcShowData();
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim3); //停止消息定时器倒计时
adcInTask_keyHandle(keyValue,&cur_task);
keyValue = KEY_ERROR;
//处理完成，重新开始采集
adcInTimer = 0;
Register_adcShowData();
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); //开始消息定时器倒计时
}
}
else if(cur_task == PAGE_SEL_TASK)
{
//如果是页面切换任务
if(keyValue != KEY_ERROR){
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim3); //停止消息定时器倒计时
pageSelTask_keyHandle(keyValue,&cur_task);
keyValue = KEY_ERROR;
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); //开始消息定时器倒计时
}
}
else if(cur_task == OSC_IN_TASK)
{
if(oscInTimer >= 100)
{
//示波器波形显示间隔时间--100ms
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim3); //停止消息定时器倒计时
oscInTimer = 0;
drawNetwork(); //画网格
if(osc_state == 0){
osc_waveShow();
}
osc_showInfo();
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); //开始消息定时器倒计时
}
//如果是示波器任务
if(keyValue != KEY_ERROR){
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim3); //停止消息定时器倒计时
oscInTask_keyHandle(keyValue,&cur_task);
keyValue = KEY_ERROR;
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); //开始消息定时器倒计时
}
}
}
/* USER CODE END 3 */
}1
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