1. 介紹

本項目利用FreeRTOS和STM32CubeIDE，在RT- thread RT- Spark開發(fā)板上實現(xiàn)了一個簡單的實時操作系統(tǒng)(RTOS)應用。

單板上運行4個并發(fā)任務(線程)：

?通過AHT21傳感器在LCD上顯示溫度

?使用電位器調(diào)整RGB LED亮度

?在LCD上顯示遞增計數(shù)器

?閃爍狀態(tài)指示燈

LCD是在任務之間共享的，因此使用互斥鎖來保護獨占訪問。所有任務都在無限循環(huán)中運行，并在每次更新后延遲自己，以便其他任務可以運行。

2. 硬件和軟件要求

2.1硬件

?RT- thread RT- Spark開發(fā)板(基于stm32)

?板載1.3" 240×240 LCD (ST7789， FSMC/8080接口)

?1板載AHT2溫濕度傳感器(I2C)

?外置RGB LED

?外部電位計(連接到ADC引腳)

?板載用戶LED

?Micro USB電纜，用于電源和編程

2.2軟件

?STM32CubeIDE(用于ioc和C代碼)

?FreeRTOS(通過STM32CubeMX / CubeIDE集成)

3. 項目概述和任務設計

該應用程序使用四個FreeRTOS任務：

1.溫度顯示任務

?通過I2C從AHT21傳感器讀取溫度

?將值轉(zhuǎn)換為人類可讀的格式

?使用LCD互斥鎖安全地將溫度寫入LCD

2.RGB亮度控制任務

?使用ADC讀取電位器

?將ADC值映射到PWM占空比

?更新一個或多個通道的RGB LED改變亮度

3.計數(shù)器顯示任務

?維護一個遞增的整數(shù)計數(shù)器

?定期鎖定LCD互斥鎖，更新LCD上的計數(shù)器，并解鎖互斥鎖

4.LED閃爍任務

?以固定的間隔切換一個簡單的狀態(tài)LED

?用作顯示RTOS正在運行的視覺心跳

主要功能：

?初始化硬件和外設

?清除LCD

?創(chuàng)建所有四個任務

?啟動調(diào)度程序。

?可選配置低功耗/休眠模式

4. 一步- -步驟指南

4.1創(chuàng)建STM32CubeIDE項目

1.在STM32CubeIDE中創(chuàng)建一個新的STM32項目。

?文件→新建→STM32項目

?選擇RT - Spark板使用的MCU(如果在板數(shù)據(jù)庫中出現(xiàn)，則選擇RT - Spark板本身)。

?給它起一個名字，比如FreeRTOS_RT_Spark_Project。

2.生成啟用HAL驅(qū)動程序的基本項目。

?最初接受默認的時鐘設置。

?完成向?qū)б源蜷_。ioc配置。

4.2.Ioc引腳和外設配置

4.2.1配置AHT20傳感器I2C

1.打開.ioc文件中的Pinout & Configuration選項卡。

2. 啟用I2C外設(例如，I2C1或I2C2，取決于RT - Spark原理圖和文檔)。

3. 設置引腳以匹配RTSpark AHT21連接：

?SCL引腳：GPIO AHT SCL(來自原理圖1.3)

?SDA引腳：GPIO AHT SDA

4. 在I2C設置中：

?選擇“I2C”模式

?配置速度(例如，標準模式100 kHz，除非你改變它)

添加：I2C配置和所用引腳的屏幕截圖。

4.2.2配置LCD接口(FSMC/8080)

1. 使能通過8080并行接口驅(qū)動ST7789 LCD的FSMC/FMC (Flexible Static Memory Controller)。

2. 根據(jù)RT - Spark原理圖(圖1.1)配置數(shù)據(jù)線db0 - db7、控制線CS、DC、WR、RD和背光引腳(LCD_BL)。

3. 根據(jù)您使用的現(xiàn)有LCD庫的要求設置相應的引腳(這應該與repo代碼匹配)。

4. 確保GPIO的速度和輸出類型符合LCD驅(qū)動代碼的要求。

4.2.3配置RGB LED和電位器

1.RGB led (pwm)：

?選擇一個TIMx定時器，并在連接到RGB LED引腳(由RTSpark板定義)的通道上啟用PWM模式。

?將每個顏色通道配置為PWM輸出，具有合適的頻率(例如，1-10 kHz)。

?將引腳映射到RGB LED焊盤。

2.電位計(ADC):

?使能ADC外設(如ADC1)。

?選擇連接到電位器的通道(請參閱文檔/電路板手冊)。

?根據(jù)代碼的讀取方式設置連續(xù)或單一轉(zhuǎn)換模式。

4.2.4配置狀態(tài)指示燈和其他gpio

1. 識別用于閃爍的LED引腳(板載用戶LED)。

2. 在Pinout中設置為GPIO Output。

3. 配置代碼所需的任何其他gpio(例如，重置引腳，背光啟用等)。

4.3在STM32CubeMX中啟用FreeRTOS

1. 在。iocMiddleware部分，啟用FreeRTOS。

2. 選擇一個與您的項目設置匹配的基本堆方案(例如，heap_4)。

3. 配置:

?每個任務的最小堆棧大小

?總堆大小(足夠4個任務+其他分配)

4.4生成代碼和集成庫

1. 點擊項目→生成代碼(或按齒輪圖標)，讓STM32CubeIDE基于ioc生成源文件。

2. 在項目中添加/導入LCD驅(qū)動程序和AHT21傳感器驅(qū)動程序：

?復制LCD驅(qū)動程序。c和。h文件到Core/Src和Core/Inc(或適當?shù)奈募A)。

?也復制AHT21驅(qū)動程序的。c和。h文件。

?確保項目屬性→C/ c++通用→路徑和符號中的包含路徑是正確的。

3. 將這些驅(qū)動程序包含在應用程序代碼中(例如，main.c或?qū)Ｓ玫腶pp.c)：

4.5實現(xiàn)互斥鎖和任務

現(xiàn)在我們用FreeRTOS把所有的東西捆綁在一起。

4.5.1創(chuàng)建LCD互斥鎖

在你的應用程序代碼中(例如，main.c的頂部附近)：

在main()中啟動調(diào)度器之前：

任何時候你訪問LCD在一個任務：

4.5.2溫度顯示任務

偽結(jié)構(gòu)(適應你現(xiàn)有的代碼)：

4.5.3 RGB亮度任務(鍋控)

4.5.4計數(shù)器顯示任務

4.5.5 LED閃爍任務

4.6創(chuàng)建任務并啟動調(diào)度程序

在硬件初始化之后和vTaskStartScheduler()之前的main()中：

4.7構(gòu)建、flash和測試

1.在STM32CubeIDE中構(gòu)建項目。

?修復任何缺失的包含或類型錯誤，使用您的repo作為參考。

2.通過USB連接RT - Spark板。

3. 選擇正確的調(diào)試配置并刷新固件。

4. 復位單板，觀察：

?液晶顯示溫度和計數(shù)器(在不同的區(qū)域或風格)。

?RGB LED亮度隨著電位器的轉(zhuǎn)動而變化。

?狀態(tài)指示燈以正常速率閃爍。

5. 它是如何工作的(摘要)

?FreeRTOS管理四個任務，每個任務都有一個無限循環(huán)和自己的職責。

?任務通過調(diào)用vTaskDelay()來進行協(xié)作，這將產(chǎn)生CPU，以便其他任務可以運行。

?LCD互斥鎖確保一次只有一個任務使用LCD，防止重復寫入。

?AHT21傳感器提供超過I2C的實時溫度數(shù)據(jù)。

?電位器輸入通過ADC讀取并映射到PWM占空比以控制RGB亮度。

?LED閃爍任務為RTOS調(diào)度器提供了一個簡單的視覺心跳。

6. 可能的改進

?你可以把這個實驗擴展成一個更高級的RTOS項目：

?從AHT21添加濕度顯示，并在LCD上顯示溫度/濕度。

?使用隊列在任務之間發(fā)送數(shù)據(jù)(例如，傳感器任務→顯示任務)。

?添加按鈕輸入以更改顯示模式或RGB模式。

?更積極地實現(xiàn)低功耗模式，并在定時器或中斷時喚醒。

7. 結(jié)果和輸出

本文編譯自hackster.io