stm32F103上基于FreeRTOS系统的亮度可调小台灯

tech2026-03-09 4

在FreeRTOS系统上做一个亮度可调的小台灯

项目要求

1）小台灯可以手动进行点亮和熄灭； 2）小台灯具有手动切换模式功能，模式一“强光”，此时两个LED 灯发光；模式二“弱光”，此时一个LED灯发光； 3）小台灯亮度可调，在模式一时，两个LED灯同时可调，在模式二时，仅有一个LED灯可调； 4）小台灯功能按键被按下时，蜂鸣器“滴答”一声； 5）定时器记录小台灯工作时间，并发送至串口；

项目拆解

对于板子上面的三个按键，进行功能划分：

按键KEY_0：控制LED0的工作。包括四个挡位，暗、中、亮以及灭，每按一下会按照顺序对应切换到下一个挡位。对应蜂鸣器“哔——”一声。按键KEY_1: 控制LED1和LED0共同工作。分为同时亮和同时灭两个挡位，随按键按下进行切换。对应蜂鸣器“哔——两声”。按键KEY_UP：当小灯工作时，记录该模式工作的时间，当这个按键按下时，向串口发送当前工作模式的工作时间。当工作模式切换时，将从零计数。

结果展示

使用工具

keil5c语言正点原子STM32F103开发板FreeRTOS

参考历程

蜂鸣器按键输入定时器中断pwm输入实验FreeRTOS任务运行时间统计实验

主要代码

//<main.c> #include "sys.h" #include "delay.h" #include "usart.h" #include "led.h" #include "timer.h" #include "lcd.h" #include "beep.h" #include "key.h" #include "string.h" #include "FreeRTOS.h" #include "task.h" #define FreeRTOSRunTimeTicks 1 //任务优先级 #define START_TASK_PRIO 1 //任务堆栈大小 #define START_STK_SIZE 128 //任务句柄 TaskHandle_t StartTask_Handler; //任务函数 void start_task(void *pvParameters); //任务优先级 #define TASK1_TASK_PRIO 2 //任务堆栈大小 #define TASK1_STK_SIZE 128 //任务句柄 TaskHandle_t Task1Task_Handler; //任务函数 void task1_task(void *pvParameters); //任务优先级 #define TASK2_TASK_PRIO 2 //任务堆栈大小 #define TASK2_STK_SIZE 128 //任务句柄 TaskHandle_t Task2Task_Handler; //任务函数 void task2_task(void *pvParameters); //任务优先级 #define RUNTIMESTATS_TASK_PRIO 3 //任务堆栈大小 #define RUNTIMESTATS_STK_SIZE 128 //任务句柄 TaskHandle_t RunTimeStats_Handler; //任务函数 void RunTimeStats_task(void *pvParameters); char RunTimeInfo[1000]; //保存任务运行时间信息 int rtime=0; int main(void) { delay_init(); //延时函数初始化 uart_init(115200); //初始化串口 LED_Init(); //初始化LED KEY_Init(); //初始化按键 BEEP_Init(); //初始化蜂鸣器端口 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 TIM3_PWM_Init(399,719); //time=4ms ARR=399 PSC=719 time=(arr+1)(psc+1)/Tclk //创建开始任务 xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task, //任务函数 (const char* )"start_task", //任务名称 (uint16_t )START_STK_SIZE, //任务堆栈大小 (void* )NULL, //传递给任务函数的参数 (UBaseType_t )START_TASK_PRIO, //任务优先级 (TaskHandle_t* )&StartTask_Handler); //任务句柄 vTaskStartScheduler(); //开启任务调度 } //开始任务任务函数 void start_task(void *pvParameters) { taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区 //创建TASK1任务 xTaskCreate((TaskFunction_t )task1_task, (const char* )"task1_task", (uint16_t )TASK1_STK_SIZE, (void* )NULL, (UBaseType_t )TASK1_TASK_PRIO, (TaskHandle_t* )&Task1Task_Handler); //创建TASK2任务 xTaskCreate((TaskFunction_t )task2_task, (const char* )"task2_task", (uint16_t )TASK2_STK_SIZE, (void* )NULL, (UBaseType_t )TASK2_TASK_PRIO, (TaskHandle_t* )&Task2Task_Handler); //创建RunTimeStats任务 xTaskCreate((TaskFunction_t )RunTimeStats_task, (const char* )"RunTimeStats_task", (uint16_t )RUNTIMESTATS_STK_SIZE, (void* )NULL, (UBaseType_t )RUNTIMESTATS_TASK_PRIO, (TaskHandle_t* )&RunTimeStats_Handler); vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务 taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区 } //task1任务函数 void task1_task(void *pvParameters) { vu8 key=0; u8 led0pwmval=0; vu8 key_forward=0; //LED0=1; while(1) { key=KEY_Scan(0); //得到键值 if(key) { switch(key) { case KEY0_PRES: //控制LED0 TIM2_Int_Init(50-1,72-1); //初始化TIM3 BEEP=!BEEP; delay_ms(200); BEEP=!BEEP; LED1=1; if(key_forward==KEY1_PRES) { led0pwmval=0; } if(led0pwmval>3) led0pwmval=0; led0pwmval++; if(led0pwmval==1) { TIM_SetCompare2(TIM3,10); TIM2_Int_Init(50-1,72-1); rtime=0; TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); }//使能TIMx else if(led0pwmval==2) { TIM_SetCompare2(TIM3,100); TIM2_Int_Init(50-1,72-1); rtime=0;TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); } //使能TIMx else if(led0pwmval==3) { TIM_SetCompare2(TIM3,399); TIM2_Int_Init(50-1,72-1); rtime=0; TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); } //使能TIMx else { TIM_SetCompare2(TIM3,0); rtime=0; TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); } break; } key_forward=key; } } } //task2任务函数 void task2_task(void *pvParameters) { vu8 key=0; u8 led1pwmval=0; vu8 key_forward=0; // LED0=1; // LED1=1; while(1) { key=KEY_Scan(0); //得到键值 if(key) { switch(key) { case KEY1_PRES: //同时控制LED0,LED1 TIM2_Int_Init(50-1,72-1); //初始化TIM3 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIMx BEEP=!BEEP; delay_ms(150); BEEP=!BEEP; delay_ms(100); BEEP=!BEEP; delay_ms(150); BEEP=!BEEP; if(key_forward==KEY0_PRES) { led1pwmval=0; } led1pwmval++; if(led1pwmval%2) { LED1=0; TIM_SetCompare2(TIM3,399); TIM2_Int_Init(50-1,72-1);rtime=0; TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); } else { LED1=1; TIM_SetCompare2(TIM3,0);rtime=0; TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); } break; } key_forward=key; } } } //RunTimeStats任务 void RunTimeStats_task(void *pvParameters) { u8 key=0; float i=0; while(1) { key=KEY_Scan(0); if(key==WKUP_PRES) { BEEP=!BEEP; delay_ms(200); BEEP=!BEEP; i=(float)rtime*0.00005; printf("The light runtime is %fs\r\n",i); } vTaskDelay(10); //延时10ms，也就是1000个时钟节拍 } } ```javascript // <timer.c> #include "timer.h" #include "led.h" #include "usart.h" // //本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途 //ALIENTEK战舰STM32开发板 //定时器驱动代码 //正点原子@ALIENTEK //技术论坛:www.openedv.com //修改日期:2012/9/4 //版本：V1.1 //版权所有，盗版必究。 //Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2009-2019 //All rights reserved //******************************************************************************** //V1.1 20120904 //1,增加TIM3_PWM_Init函数。 //2,增加LED0_PWM_VAL宏定义，控制TIM3_CH2脉宽 // extern rtime; //FreeRTOS时间统计所用的节拍计数器 volatile unsigned long long FreeRTOSRunTimeTicks; //TIM3 PWM部分初始化 //PWM输出初始化 //arr：自动重装值 //psc：时钟预分频数 void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器3时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射 TIM3_CH2->PB5 //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形 GPIOB.5 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO //初始化TIM3 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位 //初始化TIM3 Channel2 PWM模式 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高 TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2 TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM3 } //初始化TIM3使其为FreeRTOS的时间统计提供时基 void ConfigureTimeForRunTimeStats(void) { //定时器3初始化，定时器时钟为72M，分频系数为72-1，所以定时器3的频率 //为72M/72=1M，自动重装载为50-1，那么定时器周期就是50us // FreeRTOSRunTimeTicks=0; // TIM2_Int_Init(50-1,72-1); //初始化TIM3 } //通用定时器3中断初始化 //这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为36M //arr：自动重装值。 //psc：时钟预分频数 //这里使用的是定时器2! void TIM2_Int_Init(u16 arr,u16 psc) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //时钟使能 //定时器TIM2初始化 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位 TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断 //中断优先级NVIC设置 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //TIM3中断 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //先占优先级4级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级0级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化NVIC寄存器 TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); //使能TIMx } //定时器2中断服务函数 void TIM2_IRQHandler(void) { if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中断 { rtime=rtime+1; } TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update); //清除中断标志位 }

最后感谢和我一起做这个项目的朋友，也感谢你们愿意让我分享我们的成果。

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