昆仑通态人机界面与单片机通信实战教程四：单片机程序的设计

芯知识学堂串口通信单片机

芯知识学堂SingleYork

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发布时间: 2020-01-06

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大家好，我是『芯知识学堂』的SingleYork，前面给大家介绍了“昆仑通态人机界面与单片机通信实战教程三：脚本驱动与HDMI工程的关联”，今天笔者就要来给大家介绍这个教程的最后一个内容，那就是：“昆仑通态人机界面与单片机通信实战教程四：单片机程序的设计”。
该例程笔者选用的是自己做的，以STC15W4k48S4这款单片机开发的一款带有14路输入和12路输出的控制板（3D图如下），软件开发平台为keil4。
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/98f066497f303ac7aa5f6a7d78bf007c.png)
那么，我们首先来开打keil软件，新建一个工程：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/c6b96c94687dd1ac49fc555f03b4949a.png)
我们给新建的工程名，命名为“MCGS_Demo”，并且保存到自定义的文件夹中：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/5af1db110b634d0bc3c5fc8db77db352.png)
选择单片机型号为STC15W4K32S4，准确的说，这应该是STC15W4K32S4这个系列，在后面单片机程序下载的时候，可以选择这个系列下的某一个型号的单片机。
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/a820ca43cbdd87f0e7c77770f392a0c9.png)
选定好单片机后，我们点击“OK”按钮即可，然后会弹出如下对话框，这个地方我们选择“是”或者“否”都没有太大的影响：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/6204cd935889b04116d02d8c85e12c3a.png)
笔者就以选择“是”为例，就这样，一个新的工程就建好了。刚建好的工程，默认只有这么一些东西：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/61d283229b42530e7d2f17233c3f2f9d.png)
那么，为了便于后续项目的管理，以及工程的移植，我们来对整个工程的文件夹做一些管理，在原来的工程目录中，我们新建了BSP、Project、ReadMe、STCLib、SYSTEM、USER几个文件夹：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/6cad9fbac56b6216207f8cbc7831cb92.png)
同时，我们将之前新建工程的时候生成的文件，全部移到了Project这个文件夹中：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/171757ebdf6a4cb5e10f1815bc39de36.png)
然后，在BSP文件夹中，主要是放置一些板级支持包文件，笔者偷了一下懒，就没建额外的文件夹区分头文件和C文件了，就统一放到这个BSP文件夹中了：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/8448841e27168f7481139054d28b309c.png)
ReadMe这个文件夹中，主要是放置了一个ReadMe.txt的说明文档，主要就是关于这个工程的一些说明，该例程中，笔者主要是添加了“通信协议”的说明：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/492dd3c480c58ff5e62aba2ed8a3def3.png)
STCLib文件夹中，主要是放置了一个config.h的配置文件，这个文件主要是配置了系统使用的晶振频率，以及包含了STC15系列单片机的头文件，这里需要说明的是，软件中晶振频率的配置，要跟实际下载时晶振频率的选择要一致，否则，有些功能就可能出问题：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/c14d5926eb49aac9c96dadf2a5c24b8a.png)
SYSTEM这个文件夹中，主要放置了STC15系列单片机的一些库文件，在这个文件夹中，单独设置了两个文件夹inc和src，其中，inc文件夹主要是放置了该项目用到的相关库的头文件（.h文件），src文件夹中主要放置了该项目用到的相关库的一些源文件（.c文件）：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/e7d30d0f06d39b4bb46a03ed793b5907.png)
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/79802d395839e29ace6ec378c8f10480.png)
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/88a3109917e3fea64955d8d61a2b125f.png)
最后就是USER这个文件夹了，这个文件夹里面其实就只放置了一个main.c文件：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/9ae878341bbba93347148b1794d73f3a.png)
接下来，我们在keil工程目录中，添加新的分组，并且将这些分组的组名，跟我们之前新建的文件夹名保持一致：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/79b9daa1d0289bc2dcbece786ffe9f36.png)
然后，我们逐一用鼠标左键双击每个组名，给改分组中添加我们需要的文件，以USER这个分组为例，往其中添加main.c这个文件：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/97660e6479053a4bf70fc83027738c8b.png)
那么，接下来，我们主要来看每个文件中的内容，说到这里，其实SYSTEM文件夹中的文件，我们基本不用管，因为这个是STC官方提供的一些库函数，只是有些库函数文件中有一些我们不需要的东西，直接删除就好了。我们最主要需要关心的就是USER和BSP这两个分组内的文件。
首先，我们来看bsp_gpio.h这个文件，这里主要是板载输入输出的一些宏定义：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/ec018e4aa1744155c96db1340152ae04.png)
bsp_gpio.c这个文件中，主要是对板载输入输出口模式进行了配置：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/9f08885add6f3f65da36b0fd719dc3ab.png)
bsp_timer.h和bsp_timer.c这两个文件，是对定时器进行了配置，不过，实际上本例中并没有用到定时器的相关功能，这里仅仅简单为大家介绍一下定时器的基本配置：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/95a06abff75a7f3eb984ac7b75f0e087.png)
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/86a55c55afa8e90600bb0a61d1937180.png)
bsp_usart.h和bsp_usart.c这两个文件，主要是对串口进行了配置，本例中使用的是串口1，波特率使用的是9600：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/9a9347539554b4ab08d34954481a7f39.png)
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/4d190fbf4a1209f57077dce2c94e8346.png)
重头戏主要是在bsp_run.c和bsp_run.h这两个文件中，其bsp_run.h功能可能比较简单一些，仅仅只是声明了两个函数：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/067e1070075947fc11216f2ce71ae0a1.png)
例程的主要功能，基本都是在bsp_run.c这个文件中实现：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/94551593aeec12c298a0783f96cfdd0a.png)
这里，我们重点来看一下UART1的中断函数，这个函数中，主要实现了数据帧的帧头检验、和校验以及数据的缓存。当帧头校验、和校验OK后，让标志位F_Uart1_RX_Finish置1，然后进入数据解析函数：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/3ff82a56be9d91727e299c47c5fd410a.png)
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/a67ac79534bc5f4ebe95a098a1272912.png)
该例程中，串口数据解析主要是解析两条指令，一个是触摸屏的“读指令”（轮询指令）、一个是触摸屏的“写指令”（按键操作）：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/a99b74cb463ef213cf943f6e722d6a6f.png)
其中，在接收到触摸屏的“读指令”（轮询指令）后，单片机会返回一条应答指令，该指令的具体含义请参考ReadMe.txt中的“通信协议”：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/286f210b61f4982a2dbb293b61539e15.png)
在接收到触摸屏的“写指令”（按键控制）时，单片机会根据指令的具体内容，让对应的输出口输出不同的状态（本例中，笔者仅仅只是将输入口电平做了翻转）：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/12589c0e2c556168ec86220dc31d7c3c.png)
好了，最后我们就是来看下main.c里面的内容，正因为大部分功能实现都放在了bsp_run.c里面了，所以main.c里面的内容就相对比较简单了，除了调用了定时器配置函数、串口配置函数、GPIO配置函数，然后就是在while循环里面直接跑Device_App_Run函数：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/ed4712d5408cb8ef09b64190ac9ff9fd.png)
程序部分就简单给大家分析到这里了，详细的代码大家可以下载本例的源码。现在，我们来开始下载单片机程序到我们的控制板中。
首先，我们打开STC的下载软件，单片机型号选择STC15W4K48S4，串口号根据大家电脑上的实际串口号选择，晶振勾选使用内部晶振，并且将内部晶振频率设置为11.0592MHz，然后点击“打开工程文件”，加载我们编译生成的.hex文件：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/736b77da88d12965bbfb864b4e5abd24.png)
找到我们工程目录下Project-&gt;Objects文件夹中的MCGS_Demo.hex文件，点击“打开”按钮即可：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/a621c10f05cd8103606a70722dbc8a68.png)
然后，我们点击“下载/编程”按钮，然后会出现“正在检测目标单片机”的提示：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/e6777d4876df8403a740800771ee3988.png)
这个时候，给板子断电再上电（如果之前板子未上电，这个时候仅仅需要上电即可），程序便开始下载了：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/1b8a63632b0ddb6e70afe88b7dbf87bc.png)
然后，静静地等待程序下载完成即可，当出现了“操作成功”的提示之后，就说明我们的程序成功下载了：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/e5789c2686cc1b3a41c5975bdfdca21e.png)
接下来，我们需要来验证一下程序是否正确。我们先打开MCGS的HDMI工程，在“设备窗口”的“通用串口父设备”中设置串口号和波特率：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/86f190f05681b3b3b94adf57571d82ac.png)
然后在“子设备”中，设置“最小采集周期”为200ms（这个大家可以根据实际需求设置，但是不宜设的太小）：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/a2b4fc1373f61fbe5ba7d307ddf8291a.png)
接下来，我们开始下载工程，准备模拟运行：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/49ec0ac7e772e6aa4a880ac5bbf6a02e.png)
当显示“工程下载成功”后，我们点击“启动运行”即可模拟运行了，这个时候，我们可以点击触摸屏上的几个输出控制按钮，便可以看到触摸屏和板子上的输出状态都在改变，同时我们可以给板子输入口接入低电平，同样也能看到，当板子上的输入口状态发送改变时，触摸屏上的输如口状态也在改变：
 ![](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202001/e6dc68d1028fe2d7c654f501472ab2f1.png)
至此，本节的内容就全部介绍完毕了，关于这节内容，要是有不明白的地方大家可以关注我们的微信公众号『芯知识学堂』，然后在公众号菜单“获取资源”-&gt;“联系我们”中加入我们的群即可交流。
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