STM32入门教程：智能床垫
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智能床垫是一种利用传感器与微控制器协同工作的设备，用于监测并记录用户的睡眠数据。它有助于让人们更深入地了解自身的睡眠质量，并据此制定个性化睡眠方案以及进行健康管理。
本教程将指导开发一个基于STM32微控制器的智能床垫系统。该系统将配备压力传感器与温度传感器等常用设备以监测床垫使用状态及环境参数。随后通过STM32的ADC模块采集各传感器数据 并利用UART通信模块实现数据传输至PC端进行处理与可视化展示
首先, 我们需要配置一些硬件设备. 除了基于STM32的微控制器之外, 我们还需要配置压力传感器和温度传感器. 此外, 这些传感器可通过I2C或SPI接口实现与基于STM32的微控制器的连接.
随后,我们将建立一个新的STM32工程，并相应地设置各引脚和外设参数.通过CubeMX平台,我们能够较为简便地完成这些设置.为了获取传感器模拟信号的数据,ADC模块需要被配置起来.同时安排UART模块用于与计算机系统进行数据传输.此外,在硬件设计中还应考虑相应的时钟源以及中断处理机制的设定.
在编码过程中，我们计划将其划分为若干模块以执行不同功能。首要任务是开发一套用于系统初始化与配置的编码方案。接着是设计并实现专门处理传感器数据读取的部分。最后则是构建专门处理数据传输至PC端的编码模块。
为了实现系统初始化和配置，在系统的代码开发过程中必须设置时钟模块，并完成GPIO引脚的配置工作。此外还需要分别初始化ADC模块和UART模块的具体代码实现细节将在后续章节中详细讲解
void SystemClock_Config(void);
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_ADC1_Init();
MX_USART1_UART_Init();
while (1)
{
}
}
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |
RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq() / 1000);
HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
}
代码解读在处理传感器数据的过程中，在单片机程序中我们需要做的是：首先启动ADC模块，并将其配置为工作状态；随后系统会进入持续采集模拟信号的状态，并完成采样与转换过程。完成采样与转换后，在主控板上可以通过串口输出的方式将采集到的数字信号传输至PC端进行显示和分析。例如，在编写硬件连接程序时可以按照以下步骤：启动ADC模块→配置采样参数→开始数据采集→完成采样与转换→开始数据传输→接收并显示数据
#define ADC1_CHANNEL_0 0
void MX_ADC1_Init(void)
{
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
hadc1.Instance = ADC1;
hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.NbrOfDiscConversion = 0;
hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
hadc1.Init.EOCSelection = DISABLE;
if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
sConfig.Rank = ADC_RANK_CHANNEL_NUMBER;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
if(adcHandle->Instance==ADC1)
{
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
/**ADC1 GPIO Configuration
PA0/WKUP ------> ADC1_IN0
*/
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
}
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{
uint16_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
char str[50];
sprintf(str, "ADC value: %d\r\n", adc_value);
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)str, strlen(str), HAL_MAX_DELAY);
}
代码解读在向PC传输数据的代码中, 我们需要配置UART模块以启用串口通信, 并通过串口端口发送相应的数据. 代码示例如下:
void MX_USART1_UART_Init(void)
{
huart1.Instance = USART1;
huart1.Init.BaudRate = 115200;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
if(uartHandle->Instance==USART1)
{
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
/**USART1 GPIO Configuration
PA9 ------> USART1_TX
PA10 ------> USART1_RX
*/
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
}
void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{
if(uartHandle->Instance==USART1)
{
/* Peripheral clock disable */
__HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();
/**USART1 GPIO Configuration
PA9 ------> USART1_TX
PA10 ------> USART1_RX
*/
HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);
}
}
void Error_Handler(void)
{
}
代码解读借助上述代码实现从传感器获取数据并传输至PC端的功能。通过安装在PC端的串口调试工具可实时监控床垫传感器的数据状态。
此外，在实际应用中这些功能中的一部分可能还包含温湿度控制、睡眠分析以及报警等功能；通过利用不同的传感器以及相应的算法设计与实现这些功能；根据用户的个性化需求进行设计并实现这些功能
希望这个教程对你有帮
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