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【蓝桥杯嵌入式】第十四届蓝桥杯嵌入式[模拟赛2]程序设计试题及详细题解

☞黑心萝卜三条杠☜ 2023-04-20 原文

文章目录

原题展示



试题简析

这次的模拟赛试题模块还是一些常见模块：LCD、LED、按键、定时器以及串口，相对比较常规，相比于真正的省赛也比较简单。但是它适合刚刚学完各个模块需要做真题的同学，可以借此来巩固自己之前所学；对于已经能够掌握各个模块的同学也是有帮助的，就是平台上提供的测试环境咱可以白嫖一下😂😂😂。

题解

LED相关

通过查询产品手册知，LED的引脚为PC8~PC15，外加锁存器74HC573需要用到的引脚PD2。（由于题目要求除LED1、LED2、LED3、LED4外的其他LED都处于熄灭状态，此处特意将所有的LED都初始化以便于管理其他的LED灯）
CubeMX配置:

代码样例
由于G431的所有LED都跟锁存器74HC573连接，因此每次更改LED状态时都需要先打开锁存器，写入数据后再关闭锁存器。

/*****************************************************
* 函数功能：改变所有LED的状态
* 函数参数：
*			char LEDSTATE: 0-表示关闭 1-表示打开
* 函数返回值：无
******************************************************/
void changeAllLedByStateNumber(char LEDSTATE)
{
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15|GPIO_PIN_8
					|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12,(LEDSTATE==1?GPIO_PIN_RESET:GPIO_PIN_SET));
	//打开锁存器    准备写入数据
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
	//关闭锁存器 锁存器的作用为 使得锁存器输出端的电平一直维持在一个固定的状态
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
}

/*****************************************************
* 函数功能：根据LED的位置打开或者是关闭LED
* 函数参数：
*			uint16_t LEDLOCATION:需要操作LED的位置
*			char LEDSTATE: 0-表示关闭 1-表示打开
* 函数返回值：无
******************************************************/
void changeLedStateByLocation(uint16_t LEDLOCATION,char LEDSTATE)
{
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,LEDLOCATION,(LEDSTATE==1?GPIO_PIN_RESET:GPIO_PIN_SET));
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
}

试题要求的LED显示其条件都比较单一，在满足点亮条件时直接点亮，否则，就直接熄灭即可，至于闪烁的周期控制，可以借助与sysTick中断实现，如果就因此再开一个定时器就有点浪费资源了。（虽然小编以前经常这样子干🤣🤣🤣）

小编写的LED工作逻辑函数：

/***************************************
* 函数功能：LED显示逻辑函数
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
***************************************/
static void ledPro(void)
{
	// PA1数据界面  LED1点亮
	if(displayCount == 0 && flag != 1)
		changeLedStateByLocation(LED1,1);
	else if(displayCount == 1 && flag != 1)
		changeLedStateByLocation(LED1,0);
	// PA7数据界面  LED2点亮
	if(displayCount == 1 && flag != 2)
		changeLedStateByLocation(LED2,1);
	else if(displayCount == 0 && flag != 2)
		changeLedStateByLocation(LED2,0);
	// 按键控制模式下
	if(contrlMod == 0)
		changeLedStateByLocation(LED3,1);
	else
		changeLedStateByLocation(LED3,0);
	// PA1频率大于PA7  LED1以0.1秒闪烁
	if(displayData[0].f > displayData[1].f)
		flag = 1;
	// PA1频率小于于PA7  LED2以0.1秒闪烁
	else if(displayData[0].f < displayData[1].f)
		flag = 2;
	else
		flag = 0;
	// 对LED1 LED2进行闪烁
	if(flag == 1 && count[0] >= 100)
	{
		rollbackLedByLocation(LED1);
		count[0] = 0;
	}
	if(flag == 2 && count[0] >= 100)
	{
		rollbackLedByLocation(LED2);
		count[0] = 0;
	}
}

LCD相关

样例代码
为了更方便地显示数据，小编在程序中定义了一个结构体存储PWM的相关信息：

// LCD显示数据的结果提
struct data{
	char name;
	int f;
	int d;
};

由于LCD的相关代码在官方给的比赛资源数据包中存在，因此，可以直接调用资源包中的.c、.h文件来完成LCD的相关初始化以及显示。这是一个简单的LCD初始化函数，其功能是将LCD显示屏初始化为一个背景色为黑色、字体颜色为白色的屏幕，具体代码如下：

/******************************************************************************
* 函数功能：LCD初始化
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*******************************************************************************/
void lcdInit(void)
{
	//HAL库的初始化
	LCD_Init();
	//设置LCD的背景色
	LCD_Clear(Black);
	//设置LCD字体颜色
	LCD_SetTextColor(White);
	//设置LCD字体的背景色
	LCD_SetBackColor(Black);
}

在显示时，可以借助于sprintf()函数将需要显示的数据格式成一个字符串，再在LCD上显示这个字符串。

	char temp[20];
	sprintf(temp,"       PA%d",displayData[displayCount].name); 
	LCD_DisplayStringLine(Line1,(u8*)temp);

为了操作LED与LCD显示方便，不让其相互干扰，小编这里对LCD进行了部分源码改写，使得每次LCD显示时不改变LED的显示状态，具体的方法各位可以点击查看【蓝桥杯】一文解决蓝桥杯嵌入式开发板(STM32G431RBT6)LCD与LED显示冲突问题，并讲述LCD翻转显示。

按键相关

    通过查询产品手册知，开发板上的四个按键引脚为PB0~PB2、PA0。
CubeMX配置

样例代码
由于主板上的按键数量较少，因此小编这里的按键读取操作相对简单粗暴，其实现步骤为：

  • 步骤一：判断按键是否按下以及按键锁是否打开，在两者同时满足的情况下进入下一步；
  • 步骤二：关闭按键锁并且延时10ms，实现按键的延时消抖；
  • 步骤三：再次读取每个按键的值，判断按键按下的位置；
  • 步骤四：读取每个按键的状态，如果都处于松开状态就打开按键锁；

具体代码实现：

/*********************************************
 * 函数功能：按键扫描 含按键消抖 无长按短按设计
 * 函数参数：无
 * 函数返回值：按键的位置
 *            返回值说明：B1-1 B2-2 B3-3 B4-4
*********************************************/
unsigned char scanKey(void)
{
	//按键锁
	static unsigned char keyLock = 1;
    //记录按键消抖时间
    // static uint16_t keyCount = 0;

	//按键按下
    if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0) == RESET || HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) == RESET
      || HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_2) == RESET || HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == RESET) 
      && keyLock == 1){
        //给按键上锁 避免多次触发按键
        keyLock = 0;
        
        //按键消抖 这里最好不要使用延时函数进行消抖 会影响系统的实时性
        // if(++keyCount % 10 < 5) return 0;
        // if(HAL_GetTick()%15 < 10) return 0;
        HAL_Delay(10);

        //按键B1
        if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0) == RESET){
            return 1;
        }
        //按键B2
        if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) == RESET){
            return 2;
        }
        //按键B3
        if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_2) == RESET){
            return 3;
        }
        //按键B4
        if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == RESET){
            return 4;
        }
    }
    //按键松开
    if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0) == SET && HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) == SET
      && HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_2) == SET && HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == SET) 
      && keyLock == 0){
        //开锁
        keyLock = 1;
    }
    return 0;
}

调用上述函数后，即可判断每次按键按下的位置，之后的按键逻辑函数就相对简单了，大家一起来看看吧！

/***************************************
* 函数功能：按键逻辑函数
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
***************************************/
static void keyPro(void)
{
	// 按键扫描
	unsigned char keyValue = scanKey();
	switch(keyValue)
	{
		// B1 频率增加
		case 1:
			if(contrlMod) return ;
			displayData[displayCount].f += 1000;
			if( displayData[displayCount].f == 11000 )
					displayData[displayCount].f = 1000;
			break;
		// B2 占空比增加
		case 2:
			if(contrlMod) return ;
			displayData[displayCount].d += 10;
			if( displayData[displayCount].d == 100 )
				displayData[displayCount].d = 10;
			break;
		// B3 切换PA1 PA7界面
		case 3:
			if(contrlMod) return ;
			displayCount ^= 1;
			break;
		// B4 切换模式
		case 4:
			contrlMod ^= 1;
			break;
		default :break;
	}
}

定时器相关

CubeMX配置
本届试题定时器的功能为PWM输入，PWM输出时，如果大家不需要改变其占空比或者是频率，那么大家就可以不用再管理这些个定时器了。

大家一起来看看定时器的PWM输出的配置吧！

另一个定时器输出PWM波相关的配置是一样的，小编在此处就不过多展示啦！😁😁😁

样例代码
模拟题中，需要大家能够改变PWM输出的频率或占空比，相比大家对这个也非常感兴趣吧，那么大家一起来看看吧！😉😉😉

/***************************************
* 函数功能：按键逻辑函数
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
***************************************/
static void changePWM(void)
{
	/***设置重装载值 与 设置比较值 用于得到占空比***/

	// 设置PA1 TIM2
	if(oldData[0].f != displayData[0].f || oldData[0].d != displayData[0].d)
	{
		__HAL_TIM_SetAutoreload(&htim2,1000000/displayData[0].f-1);
		
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim2,TIM_CHANNEL_2,(1000000/displayData[0].f+1)*displayData[0].d/100);
		// 更新寄存器里的值
//		TIM2->EGR = TIM_EGR_UG;
		HAL_TIM_GenerateEvent(&htim2, TIM_EVENTSOURCE_UPDATE);
		oldData[0].d = displayData[0].d;
		oldData[0].f = displayData[0].f;
	}
	
	// 设置PA7 TIM3
	if(oldData[1].f != displayData[1].f || oldData[1].d != displayData[1].d)
	{
		__HAL_TIM_SetAutoreload(&htim3,1000000/displayData[1].f-1);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,(1000000/displayData[1].f+1)*displayData[1].d/100);
		HAL_TIM_GenerateEvent(&htim3, TIM_EVENTSOURCE_UPDATE);
		oldData[1].f = displayData[1].f;
		oldData[1].d = displayData[1].d;
	}
}

哦！对了，大家在使用定时器前还需要使用函数开启定时器的PWM功能嗷（其实这里我更喜欢说初始化） HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);

还有一个重要的东西，小编在更改PWM周期后更新了定时器，因为小编发现不更新改变定时器输出PWM的频率是没啥用的。这里的更新有两种方法：

  • 方法一：直接更改定时器的寄存器——TIM2->EGR = TIM_EGR_UG;
  • 方法二：使用函数更新，这里我们使用的触发源为计时器更新事件——HAL_TIM_GenerateEvent(&htim2, TIM_EVENTSOURCE_UPDATE)

串口相关

CubeMX配置
    配置时一定一定记得改引脚！！！
样例代码
本程序中小编使用的是中断接收PC发送的数据其函数原型为：

// 函数原型：
HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
// 参数解析：
UART_HandleTypeDef *huart：串口通道;
uint8_t *pData：存放数据的buff;
uint16_t Size:一次接收数据的长度

在使用时还需要使用该函数“中断初始化”，否则不能够进入中断接收数据；

下面就是一个串口接收定长数据的demo:

/**********************************************串口相关************************************/

//定义一个串口信息的结构
uint8_t _ucRxbuff[1];

/***使用HAL_UART_Receive_IT中断接收数据 每次接收完成数据后就会执行该函数***/
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{	
	if(huart->Instance == USART1){
		// 重新使能中断		
		HAL_UART_Receive_IT(huart,(uint8_t *)&_ucRxbuff,sizeof(_ucRxbuff)); 
	}
}

本届试题要求的是定长数据，因此我们只要使用HAL_UART_Receive_IT(huart,(uint8_t *)&_ucRxbuff,sizeof(_ucRxbuff)); 触发中断即可，不需要改变串口接收数据的长度。

题中要求串口功能不仅仅是接收数据这么简单，其还需要能够解析串口接收的数据，并且以此为指令将合适的结果发送给PC。下面就是小编写的一个简单的数据处理demo:

/***************************************
* 函数功能：串口逻辑函数
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
***************************************/
static void usartPro(void)
{
	// 判断是否接收到串口数据
	if(strlen((char*)_ucRxbuff) == 0)
		return ;
	
	// 按键控制模式下接收到串口数据
	if(contrlMod == 0) 
		HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t*)"KEY CONTROL\r\n",sizeof("KEY CONTROL\r\n")); 
	
	// 串口模式下接收到数据
	if(contrlMod == 1)
	{
		if(strcmp((char*)_ucRxbuff,"@") == 0)
			displayCount = 0;
		else if(strcmp((char*)_ucRxbuff,"#") == 0)
			displayCount = 1;
		else 
			HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)"ERROR\r\n",sizeof("ERROR\r\n"),20); 
	}
	memset(_ucRxbuff,0,sizeof((char*)_ucRxbuff));
}

大家注意：在使用串口接收时，还需要使用函数启动一次串口中断接收嗷，因为中断的第一次执行也是需要打开相关的嘛（这里我也习惯于说成初始化 哈哈哈哈哈）HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)&_ucRxbuff,sizeof(_ucRxbuff));

(写在后面：小编在四梯平台上提交后当时没有分数哈，听说这平台测评需要很久😅😅😅因此这玩意仅做参考哈！)

文章福利

下边是小编个人整理出来免费的蓝桥杯嵌入式福利，有需要的童鞋可以自取哟！🤤🤤🤤
省赛：

国赛：

其他：

也欢迎大家留言或私信交流，共同进步哟！😉😉😉

蓝桥模拟赛spanclasstoken蓝桥杯单片机stm32

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