大彩串口屏RT-Thread Nano STM32表驅(qū)動(dòng)法產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)

最近在優(yōu)化公司的一款基于RT-Thread操作系統(tǒng)的液體探測(cè)儀產(chǎn)品。關(guān)于RT-Thread，我最開始用的是RT-Thread Nano，所以這款產(chǎn)品也是基于RT-Thread nano進(jìn)行開發(fā)的，關(guān)于RT-Thread之前也寫了一些文章，如下：

RT-Thread編程高階用法-函數(shù)擴(kuò)展之$Sub$$與$Super$$

移植一個(gè)實(shí)時(shí)OS很難？那就手把手教你如何快速移植一個(gè)RT-Thread Nano吧!

在這個(gè)項(xiàng)目中就運(yùn)用到了大彩串口屏，大彩串口屏是我們的優(yōu)質(zhì)合作廠家，他們的技術(shù)實(shí)力相當(dāng)牛逼，所以在我們的產(chǎn)品上運(yùn)用了很多年，質(zhì)量相當(dāng)可觀！在很早以前我在公眾號(hào)和CSDN博客就寫過大彩串口屏使用的相關(guān)文章：

帶串口屏顯示的Bootloader

大彩串口屏是基于類似消息隊(duì)列的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的:

詳情可以看之前的文章或者參考大彩科技官方提供的文檔。

我們的產(chǎn)品是基于多頁(yè)面進(jìn)行開發(fā)的，在每個(gè)頁(yè)面上又有N多個(gè)按鈕控件，用于實(shí)現(xiàn)界面的交互。

1、串口屏解析邏輯

1.1、STM32CubeMX配置

我在CubeMX上將串口配置為DMA模式，以便于高效的進(jìn)行串口屏數(shù)據(jù)的處理和接收。

1.2、軟件處理邏輯

串口接收數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

#define?HMI_LCD_U2_BUFFER_SIZE?100
typedef?struct{
????uint8_t??HMI_LCD_U2_Buffer[HMI_LCD_U2_BUFFER_SIZE];
}HMI_LCD_HandleTypeDef;
extern?HMI_LCD_HandleTypeDef?HMI_LCD_Handler?;

暫時(shí)定義為以上規(guī)格，方便以后拓展和維護(hù)；串口屏中斷處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

/**
??*?@brief?This?function?handles?USART2?global?interrupt.
??*/
void?USART2_IRQHandler(void)
{
??/*?USER?CODE?BEGIN?USART2_IRQn?0?*/
????uint32_t?i?;
????uint32_t?uart2_dma_rxlen?;
????/*獲取空閑中斷*/
????if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart2,?UART_IT_IDLE)?!=?RESET)
????{
????????__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart2);
????????HAL_UART_DMAStop(&huart2);
????????/*獲取此次接收到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度*/
????????uart2_dma_rxlen?=?HMI_LCD_U2_BUFFER_SIZE?-?(__HAL_DMA_GET_COUNTER(huart2.hdmarx));
????????/*將數(shù)據(jù)丟進(jìn)大彩科技實(shí)現(xiàn)的環(huán)形隊(duì)列里*/
????????for(i?=?0;?i?????????{
????????????queue_push(HMI_LCD_Handler.HMI_LCD_U2_Buffer[i]);
????????}
????????/*重新打開DMA和空閑中斷，進(jìn)行新的一輪數(shù)據(jù)接收*/
????????__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2,?UART_IT_IDLE);
????????HAL_UART_Receive_DMA(&huart2,?HMI_LCD_Handler.HMI_LCD_U2_Buffer,?HMI_LCD_U2_BUFFER_SIZE);
????}

??/*?USER?CODE?END?USART2_IRQn?0?*/
??HAL_UART_IRQHandler(&huart2);
??/*?USER?CODE?BEGIN?USART2_IRQn?1?*/

??/*?USER?CODE?END?USART2_IRQn?1?*/
}

在主任務(wù)中，我定義了一個(gè)串口屏任務(wù)以及信號(hào)量方式用于處理和同步串口屏上報(bào)的數(shù)據(jù)，關(guān)于創(chuàng)建和使用任務(wù)，創(chuàng)建信號(hào)量以及使用信號(hào)量的方法可以參考RT-Thread官方文檔：

為什么要采用RTOS多任務(wù)？

對(duì)于普通的項(xiàng)目來(lái)說，比如密碼鎖類項(xiàng)目，單獨(dú)的一個(gè)傳感器模塊的開發(fā)，某些簡(jiǎn)單的儀器儀表等等，對(duì)于這類場(chǎng)景單一，業(yè)務(wù)需求也單一的項(xiàng)目來(lái)說，使用狀態(tài)機(jī)或者事件驅(qū)動(dòng)的方式就足以完成項(xiàng)目的基本功能了。

但是如果開發(fā)一個(gè)巨量代碼的工程項(xiàng)目，項(xiàng)目可能設(shè)計(jì)到傳感器數(shù)據(jù)讀取、無(wú)線數(shù)據(jù)上傳與接收、數(shù)據(jù)傳輸、UI實(shí)時(shí)刷新、算法處理等等，功能諸多還需要相互配合的情況下，那么如果還在用裸機(jī)的思想去完成，那么開發(fā)者一般會(huì)面臨以下兩個(gè)問題：

• 設(shè)計(jì)思路過于復(fù)雜，光怎么想程序的設(shè)計(jì)思路就得想好久了
• 設(shè)計(jì)下來(lái)的各個(gè)功能，要考慮相互配合的問題，實(shí)時(shí)性可能得不到要求

RTOS的多任務(wù)就可以解決對(duì)應(yīng)的問題，它既能讓項(xiàng)目開發(fā)起來(lái)思路清晰，方便易維護(hù)；同時(shí)RTOS也能保證整個(gè)產(chǎn)品運(yùn)行的實(shí)時(shí)性。

為什么要采用RTOS信號(hào)量?

信號(hào)量，俗話說就是信號(hào)的數(shù)量，它是一種任務(wù)間傳遞系統(tǒng)可用資源的機(jī)制；舉一個(gè)生產(chǎn)者與消費(fèi)者的問題；也就是說消費(fèi)者在消費(fèi)了一個(gè)資源之前需要等待資源釋放，生產(chǎn)者生產(chǎn)資源以后要即時(shí)去通知其它的消費(fèi)者，簡(jiǎn)單的說就是凡事都要有個(gè)先來(lái)后到，所以信號(hào)量最常用的地方就是實(shí)現(xiàn)任務(wù)間同步。

以下是我寫的串口屏任務(wù)以及信號(hào)量的同步處理:

/***************串口液晶屏解析任務(wù)*************/
rt_sem_t?lcd_sem?=?RT_NULL;
#define?HMI_LCD_THREAD_PRIORITY?????????5
#define?HMI_LCD_THREAD_STACK_SIZE???????512
#define?HMI_LCD_THREAD_TIMESLICE????????5
static?rt_thread_t?hmi_lcd_thread?=?RT_NULL;
/*串口液晶屏線程入口函數(shù)?*/
static?void?hmi_lcd_thread_entry(void?*parameter);
/***************串口液晶屏解析任務(wù)*************/

int?main(void)
{
????rt_kprintf("create?main_thread\n");
????//.....省略其它代碼
????/*3、創(chuàng)建串口屏解析任務(wù)*/
????hmi_lcd_thread?=?rt_thread_create("lcd_thread",
??????????????????????????????????????hmi_lcd_thread_entry,?RT_NULL,
??????????????????????????????????????HMI_LCD_THREAD_STACK_SIZE,
??????????????????????????????????????HMI_LCD_THREAD_PRIORITY,?HMI_LCD_THREAD_TIMESLICE);

????/*?如果獲得線程控制塊，啟動(dòng)這個(gè)線程?*/
????if?(hmi_lcd_thread?!=?RT_NULL)
????????rt_thread_startup(hmi_lcd_thread);
????//.....省略其它代碼
????while?(1)
????{
????????rt_thread_mdelay(100);
????}
}

/*串口液晶屏線程入口函數(shù)?*/
static?void?hmi_lcd_thread_entry(void?*parameter)
{
????rt_kprintf("create?lcd_thread\n");
????rt_err_t?result;
????queue_reset();
????rt_thread_mdelay(500);
????/*?創(chuàng)建一個(gè)動(dòng)態(tài)信號(hào)量，初始值是?0?*/
????lcd_sem?=?rt_sem_create("lcd_sem",?0,?RT_IPC_FLAG_FIFO);

????if?(lcd_sem?==?RT_NULL)
????{
????????rt_kprintf("create?lcd_sem?failed.\n");
????????return?;
????}
????/*使能空閑中斷，打開DMA接收*/
????__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2,?UART_IT_IDLE);
????HAL_UART_Receive_DMA(&huart2,?HMI_LCD_Handler.HMI_LCD_U2_Buffer,?HMI_LCD_U2_BUFFER_SIZE);
????while?(1)
????{
????????/*獲取LCD信號(hào)量*/
????????result?=?rt_sem_take(lcd_sem,?RT_WAITING_FOREVER);
????????if?(RT_EOK?==?result)
????????{
????????????//進(jìn)行消息處理
????????????ProcessMessage((PCTRL_MSG)lcd_handler_def.buffer,?lcd_handler_def.size);
????????}
????}
}

那么這個(gè)信號(hào)量是從哪里發(fā)來(lái)的呢？在大彩串口屏提供的tft_cmd_queue.c文件中，有一個(gè)queue_find_cmd的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)的作用就是將接收的隊(duì)列進(jìn)行整合的過程，在整合完畢，確認(rèn)數(shù)據(jù)是大彩串口屏協(xié)議規(guī)格的時(shí)候，即是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀，我們就可以在這個(gè)位置發(fā)送信號(hào)量，主任務(wù)接收到信號(hào)量，此時(shí)就完成了數(shù)據(jù)同步的過程，主任務(wù)將我自己定義的拷貝數(shù)組拿出來(lái)后，放到消息處理函數(shù)ProcessMessage里，即完成一幀數(shù)據(jù)的解析和應(yīng)用。

/*我自己定義的，用來(lái)拷貝完整的數(shù)據(jù)幀*/
typedef?struct
{
????qsize??size;
????qdata?buffer[CMD_MAX_SIZE]?;
}?lcd_handler?;
extern?lcd_handler?lcd_handler_def?;
/*大彩科技實(shí)現(xiàn)的*/
qsize?queue_find_cmd(qdata?*buffer,?qsize?buf_len)
{
????qsize?cmd_size?=?0;
????qdata?_data?=?0;

????while(queue_size()?>?0)
????{
????????//取一個(gè)數(shù)據(jù)
????????queue_pop(&_data);

????????if(cmd_pos?==?0?&&?_data?!=?CMD_qhead)?//指令第一個(gè)字節(jié)必須是幀頭，否則跳過
????????{
????????????continue;
????????}

????????if(cmd_pos?????????????buffer[cmd_pos++]?=?_data;

????????cmd_state?=?((cmd_state?<
????????//最后4個(gè)字節(jié)與幀尾匹配，得到完整幀
????????if(cmd_state?==?CMD_TAIL)
????????{
????????????cmd_size?=?cmd_pos;?//指令字節(jié)長(zhǎng)度
????????????cmd_state?=?0;??//重新檢測(cè)幀尾巴
????????????cmd_pos?=?0;?//復(fù)位指令指針

????????????#if(CRC16_ENABLE)

????????????//去掉指令頭尾EE，尾FFFCFFFF共計(jì)5個(gè)字節(jié)，只計(jì)算數(shù)據(jù)部分CRC
????????????if(!CheckCRC16(buffer?+?1,?cmd_size?-?5))?//CRC校驗(yàn)
????????????????return?0;

????????????cmd_size?-=?2;//去掉CRC16（2字節(jié)）
????????????#endif
????????????/*發(fā)送隊(duì)列*/
????????????lcd_handler_def.size?=?cmd_size?;
????????????memcpy(lcd_handler_def.buffer,?buffer,?cmd_size);
????????????/*給出一個(gè)信號(hào)量*/
????????????rt_sem_release(lcd_sem);
????????????queue_reset();
????????????return?cmd_size;
????????}
????}
????//沒有形成完整的一幀
????return?0;
}

由于我的項(xiàng)目涉及多個(gè)頁(yè)面以及多個(gè)按鈕控件的交互，所以按鈕控件的處理函數(shù)用得是最多的：

/*!
?*??\brief??按鈕控件通知
?*??\details??當(dāng)按鈕狀態(tài)改變(或調(diào)用GetControlValue)時(shí)，執(zhí)行此函數(shù)
?*??\param?screen_id?畫面ID
?*??\param?control_id?控件ID
?*??\param state 按鈕狀態(tài)：0彈起，1按下
?*/
void?NotifyButton(u16?screen_id,?u16?control_id,?u8??state)
{
????//TODO:?添加用戶代碼
??Menu_Select_Item(screen_id,control_id,state);
}

我是怎么來(lái)做的呢？根據(jù)之前寫表驅(qū)動(dòng)狀態(tài)機(jī)的思維，將這個(gè)過程抽象成了一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，如下：

/*當(dāng)前菜單*/
typedef?enum
{
????WELCOME_PAGE?=?0,
????MAIN_PAGE,
????SETTING_PAGE,
????BACKLIGHT_PAGE,
????VOLUME_PAGE,
????LANGUAGE_PAGE,
????TIMESET_PAGE,
????DB_UPDATE_PAGE,
????DATA_UP_PAGE,
????PASSWORD_PAGE,
????PASSWORD_START_PAGE,
????PROJECT_CONFIGUARE_PAGE,
????PROJECT_SELECT_PAGE,
????METAL_TEST_PAGE,
????NONMETAL_TEST_PAGE,
????USB_MODE_PAGE,
????RECOVERY_PAGE,
????DEVICE_TEST_PAGE,
????CREATE_NONMETAL_SAMPLE_LIB_PAGE1,
????CREATE_NONMETAL_SAMPLE_LIB_PAGE2,
????CREATE_NONMETAL_SAMPLE_LIB_PAGE3,
????CLEART_NONMETAL_SAMPLE_LIB_PAGE4,
????CREATE_NEW_ST_SAMPLE_LIB_PAGE,
????CLEAR_SAMPLE_LIB_PAGE,
????CLEAR_SAMPLE_LIB_CONFIRM_PAGE,
????CLEAR_DETECT_CONFIRM_PAGE
}?OP_PAGE;

typedef?void?(*menu_op_func)(uint16_t,?uint8_t);
typedef?struct?OP_STRUCT
{
????uint16_t?op_menu?;?????/*操作菜單*/
????menu_op_func?opfun?;??/*帶參數(shù)的操作方法*/
}?OP_MENU_PAGE;

typedef?struct
{
????/*界面操作游標(biāo)*/
????uint16_t?flow_cursor?;
}?Cursor?;
extern?Cursor?Flow_Cursor?;


/*菜單初始化*/
void?Menu_Init(void);
/*跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)菜單*/
void?Menu_Jump(uint16_t?screen_id);
/*菜單操作*/
void?Menu_Select_Item(uint16_t?screen_id,?uint16_t?control_id,?uint8_t?state);

然后一堆復(fù)制粘貼，就復(fù)用了以前寫的一套代碼：

基于事件型表驅(qū)動(dòng)法菜單框架之小熊派簡(jiǎn)易氣體探測(cè)器實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目開發(fā)(上)

基于事件型表驅(qū)動(dòng)法菜單框架之小熊派簡(jiǎn)易氣體探測(cè)器實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目開發(fā)(中)

TencentOS tiny危險(xiǎn)氣體探測(cè)儀產(chǎn)品級(jí)開發(fā)重磅高質(zhì)量更新(Flash都快用完了!)

成功的將跳轉(zhuǎn)表的思想運(yùn)用到了串口屏多頁(yè)面多按鈕的交互菜單產(chǎn)品開發(fā)上：

Cursor?Flow_Cursor?;

/*菜單操作表定義*/
static?OP_MENU_PAGE?g_opStruct[]?=
{
????{WELCOME_PAGE,??NULL},???????????/*歡迎頁(yè)面*/
????{MAIN_PAGE??????,?main_page_process},?????/*主頁(yè)面*/
??{SETTING_PAGE???,?setting_page_process},???/*設(shè)置頁(yè)面*/
??{BACKLIGHT_PAGE?,?backlight_page_process},??/*背光設(shè)置頁(yè)面*/
??{VOLUME_PAGE??,?volume_page_process},????/*音量設(shè)置頁(yè)面*/
??{LANGUAGE_PAGE,NULL},
??{TIMESET_PAGE??,?datetime_page_process},???/*日期時(shí)間設(shè)置頁(yè)面*/
??{DB_UPDATE_PAGE,NULL},
??{DATA_UP_PAGE,NULL},
??{PASSWORD_PAGE,NULL},
??{PASSWORD_START_PAGE,NULL},
??{PROJECT_CONFIGUARE_PAGE,engineer_password_page_process},?/*工程配置頁(yè)面密碼輸入*/
??{PROJECT_SELECT_PAGE,engineer_select_page_process},?/*工程選擇頁(yè)面*/
??{METAL_TEST_PAGE,metal_test_page_process},
??{NONMETAL_TEST_PAGE,nonmetal_test_page_process},
??{USB_MODE_PAGE,NULL},
??{RECOVERY_PAGE,recovery_page_process},
??{DEVICE_TEST_PAGE,NULL},
??{CREATE_NONMETAL_SAMPLE_LIB_PAGE1,NULL},
??{CREATE_NONMETAL_SAMPLE_LIB_PAGE2,NULL},
??{CREATE_NONMETAL_SAMPLE_LIB_PAGE3,NULL},
??{CLEART_NONMETAL_SAMPLE_LIB_PAGE4,NULL},
??{CREATE_NEW_ST_SAMPLE_LIB_PAGE,NULL},
??{CLEAR_SAMPLE_LIB_PAGE,NULL},
??{CLEAR_SAMPLE_LIB_CONFIRM_PAGE,NULL},
??{CLEAR_DETECT_CONFIRM_PAGE,NULL},
};


/*跳轉(zhuǎn)到表所對(duì)應(yīng)的頁(yè)面*/
static?int?JUMP_Table(int16_t?op,?int16_t?control_id,?uint8_t?state)
{
????assert(op?>=?sizeof(g_opStruct)?/?sizeof(g_opStruct[0]));
????assert(op???if(g_opStruct[op].opfun?!=?NULL)
???g_opStruct[op].opfun(control_id,?state);
??else
???printf("current_page?op?is?null!\n");
????return?0?;
}

/*菜單初始化*/
void?Menu_Init(void)
{
????current_screen_id?=?MAIN_PAGE?;
????Flow_Cursor.flow_cursor?=?current_screen_id?;
????SetScreen(Flow_Cursor.flow_cursor);
}

/*跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)菜單*/
void?Menu_Jump(uint16_t?screen_id)
{
????current_screen_id?=?screen_id?;
????Flow_Cursor.flow_cursor?=?current_screen_id?;
????SetScreen(Flow_Cursor.flow_cursor);
}

/*菜單選擇項(xiàng)*/
void?Menu_Select_Item(uint16_t?screen_id,?uint16_t?control_id,?uint8_t?state)
{
????JUMP_Table(screen_id,?control_id,?state);
}

以背光調(diào)節(jié)為例，結(jié)合大彩科技的VisualTFT界面開發(fā)軟件所畫的UI如下：

根據(jù)大彩串口屏背光調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)代碼邏輯實(shí)現(xiàn)如下：

/*************按鈕****************/
#define?BACKLIGHT_SUB_BUTTON??1
#define?BACKLIGHT_ADD_BUTTON??2
#define?BACKLIGHT_BACK_BUTTON?8
/*************按鈕****************/
#define?BACKLIGHT_LEVEL????3
#define?BACKLIGHT_LEVEL_TEXT??5

BackLight_Handler?backlight_handler?;

//背光調(diào)節(jié)
void?Backlight_level_set(uint8_t?level)
{
????uint8_t?text_buf[20]?=?{0};

????switch(level)
????{
????case?0:
????????SetBackLight(200);
????????break?;

????case?1:
????????SetBackLight(160);
????????break?;

????case?2:
????????SetBackLight(120);
????????break?;

????case?3:
????????SetBackLight(80);
????????break?;

????case?4:
????????SetBackLight(40);
????????break?;

????case?5:
????????SetBackLight(0);
????????break?;

????default:
????????break?;
????}

????para_stroge.Backligh_level?=?level?;
????sprintf((char?*)text_buf,?"當(dāng)前亮度:%d",?level);
????SetTextValue(BACKLIGHT_PAGE,?BACKLIGHT_LEVEL_TEXT,?text_buf);
????AnimationPlayFrame?(BACKLIGHT_PAGE,?BACKLIGHT_LEVEL,?level);
}

/*背光頁(yè)面初始化*/
void?backlight_page_init(void)
{
????backlight_handler.level?=?para_stroge.Backligh_level?;
????Menu_Jump(BACKLIGHT_PAGE);
}

/*背光頁(yè)面操作*/
void?backlight_page_process(uint16_t?control_id,?uint8_t?state)
{
????switch(control_id)
????{
????case?BACKLIGHT_SUB_BUTTON:
????????(backlight_handler.level?>?0)???(backlight_handler.level--)?:?(backlight_handler.level?=?0);
????????Backlight_level_set(backlight_handler.level);
????????break?;

????case?BACKLIGHT_ADD_BUTTON:
????????(backlight_handler.level?????????Backlight_level_set(backlight_handler.level);
????????break?;

????case?BACKLIGHT_BACK_BUTTON:
????????WriteUserFlash(0x00000000,?1,?¶_stroge.Backligh_level);
????????Menu_Jump(SETTING_PAGE);
????????break?;

????default:
????????break?;
????}
}

然后此時(shí)我們需要在菜單框架里將backlight_page_process注冊(cè)到對(duì)應(yīng)的區(qū)域，這樣在對(duì)應(yīng)的界面才能對(duì)相應(yīng)的按鈕事件進(jìn)行一一關(guān)聯(lián):

由于代碼涉及了一些產(chǎn)品的核心需求，故不能完全開放，但與大彩串口屏多界面交互的思想就是狀態(tài)機(jī)+表驅(qū)動(dòng)，這是任何一個(gè)項(xiàng)目都可以應(yīng)用的。

2、騰訊云征文

本人受邀擔(dān)任第一季【年度征文】活動(dòng)的評(píng)審，朋友圈轉(zhuǎn)發(fā)活動(dòng)詳情海報(bào)和我的個(gè)人評(píng)審海報(bào)并保留至活動(dòng)截稿日 12月23 日，將截圖發(fā)送給發(fā)送給云+社區(qū)小編（微信號(hào)：juxiaoka66）參與抽獎(jiǎng)，將抽取5位讀者每人一張騰訊視頻月卡（云+社區(qū)定制卡面）活動(dòng)詳情鏈接:https://cloud.tencent.com/developer/article/1752258

往期精彩

RT-Thread編程高階用法-函數(shù)擴(kuò)展之$Sub$$與$Super$$

上海出差之行--領(lǐng)略外灘美景、RT-Thread總部之旅、嵌友面基、返程記錄

移植一個(gè)實(shí)時(shí)OS很難？那就手把手教你如何快速移植一個(gè)RT-Thread Nano吧!

整理了很久之前在碼云/Github/CSDN上收藏的嵌入式產(chǎn)品級(jí)項(xiàng)目分享開源

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