W5500通過上位機控制實現調節LED燈帶的亮度

該實驗採用W5500開發板通過上位機向開發板傳送命令來控制外接燈帶的亮度；主要的過程如下：

1 實驗目的

上位機通過串列埠傳送格式為:“redbrightness,greenbrightness,bluebrightness”的字串到MCU。MCU將數字轉化成相應的亮度。

2 實驗總體設計

實驗主要分兩個部分：PWM配置以及串列埠通訊配置。整個實驗的難點在於ASCII碼轉換為數字的過程。

3 PWM產生原理

通用定時器可以利用GPIO引腳進行脈衝輸出。要使STM32的通用定時器TIMx產生PWM輸出，需要用到3個暫存器。分別是：捕獲/比較模式暫存器（TIMx_CCMR1/2）、捕獲/比較使能暫存器（TIMx_CCER）、捕獲/比較暫存器（TIMx_CCR1~4）。（注意，還有個TIMx的ARR暫存器是用來控制pwm的輸出頻率）。

對於捕獲/比較模式暫存器（TIMx_CCMR1/2），該暫存器總共有2個，TIMx _CCMR1和TIMx _CCMR2。TIMx_CCMR1控制CH1和2，而TIMx_CCMR2控制CH3和4。其次是捕獲/比較使能暫存器（TIMx_CCER），該暫存器控制著各個輸入輸出通道的開關。

最後是捕獲/比較暫存器（TIMx_CCR1~4），該暫存器總共有4個，對應4個輸通道CH1~4。4個暫存器作用相近，都是用來設定pwm的佔空比的。例如，若配置脈衝計數器TIMx_CNT為向上計數，而過載暫存器TIMx_ARR被配置為N，即TIMx_CNT的當前計數值數值X在TIMxCLK時鐘源的驅動下不斷累加，當TIMx_CNT的數值X大於N時，會重置TIMx_CNT數值為0重新計數。而在TIMxCNT計數的同時，TIMxCNT的計數值X會與比較暫存器TIMx_CCR預先儲存了的數值A進行比較，當脈衝計數器TIMx_CNT的數值X小於比較暫存器TIMx_CCR的值A時，輸出高電平（或低電平），相反地，當脈衝計數器的數值X大於或等於比較暫存器的值A時，輸出低電平（或高電平）。如此迴圈，得到的輸出脈衝週期就為過載暫存器TIMx_ARR儲存的數值(N+1)乘以觸發脈衝的時鐘週期，其脈衝寬度則為比較暫存器TIMx_CCR的值A乘以觸發脈衝的時鐘週期，即輸出PWM的佔空比為A/(N+1) 。

4  PWM配置步驟

4.1 配置GPIO

void LED_Config(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

 

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//開啟複用時鐘

 

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  LED_RED| LED_BLUE | LED_GREEN;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

 

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

 

GPIO_SetBits(GPIOC, LED_RED | LED_BLUE | LED_GREEN);

}

4.2  配置定時器

void TIMER_Config(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef     TIM_BaseInitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

 

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE);

 

TIM_BaseInitStructure.TIM_Period = 255;

TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler = 0;

TIM_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

 

TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_BaseInitStructure);

TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

}

4.3 配置PWM

void PWM_Config(void)

{

TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

 

TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;              //選擇模式1

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low      //極性為高電平有效

 

TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

 

TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_OC3PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_OC4PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

 

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);

 

}

4.4 小結

PWM模式1：

在向上計數時，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1時通道1為無效電平(OC1REF=0)，否則為有效電平(OC1REF=1)。

PWM模式2：

在向上計數時，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平。

同時輸出的有效點評還與極性配置有關：

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

此配置是高電平為有效電平，反之亦然。

5         UART配置步驟

5.1          配置UART1以及對應的GPIO

void Usart_Config(uint32_t BaudRate)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

 

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

 

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

 

 

USART_InitStructure.USART_BaudRate = BaudRate;

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

 

USART_Init(USART_PC, &USART_InitStructure);

 

USART_ITConfig(USART_PC, USART_IT_RXNE, ENABLE);  //開啟串列埠接收中斷

USART_ITConfig(USART_PC, USART_IT_IDLE, ENABLE);  //開啟串列埠接收中斷

 

USART_Cmd(USART_PC, ENABLE);

}

5.2 配置中斷

void NVIC_Configuration(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

 

 

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

 

 

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

5.3 中斷函式

void USART1_IRQHandler(void)

{

uint8_t clear = clear;

 

if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)

{

USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);

 

RxBuffer[RxCounter++] = USART_ReceiveData(USART1);

}

else if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)

{

clear = USART1->SR;

clear = USART1->DR;      //先讀SR再讀DR，為了清除IDLE中斷

RxNumber = RxCounter;

RxCounter = 0;            //計數清零

IDLE_Flag = 1;        //標記接收到一幀的資料

}

}

5.4 小結

STM32微控制器可以實現接收不定長度位元組資料。由於STM32微控制器帶IDLE中斷，利用這個中斷，可以接收不定長位元組的資料。由於STM32屬於ARM微控制器，所以這篇文章的方法也適合其他的ARM微控制器。

IDLE就是串列埠收到一幀資料後，發生的中斷。比如說給微控制器一次發來1個位元組，或者一次發來8個位元組，這些一次發來的資料，就稱為一幀資料，也可以叫做一包資料。 一幀資料結束後，就會產生IDLE中斷。這個中斷十分有用，可以省去了好多判斷的麻煩。

6 ASCII碼轉換為數字

6.1 實現步驟：

 

while(RxBuffer[i] !=  ','){     i++;  len++;}//如果不為','長度加1

 

for(j=i-len; j

value = RxBuffer[j]&0x0f;         //將ascii碼轉換為數字

pwm_red += value * Power(len-1);

len--;

}

i++;

len = 0;

 

 

while(RxBuffer[i] !=  ','){         i++;  len++;}

 

for(j=i-len; j

value = RxBuffer[j]&0x0f;         //將ascii碼轉換為數字

pwm_green += value * Power(len-1);

len--;

}

 

i++;

len = 0;

 

 

while(RxBuffer[i] !=  '\0'){      i++;  len++;}

 

for(j=i-len; j

value = RxBuffer[j]&0x0f;         //將ascii碼轉換為數字

pwm_blue += value * Power(len-1);

len--;

}

 

RedOutput(pwm_red);

GreenOutput(pwm_green);

BlueOutput(pwm_blue);

 

pwm_red = 0;

pwm_green = 0;

pwm_blue = 0;

 

for(i=0; i<11; i++)               RxBuffer[i] = NULL;//清除陣列

 

i = 0;

len = 0;

}

}

}

6.2 10的n次方函式

uint8_t Power(uint8_t pow)

{

uint8_t i;

uint8_t sum = 1;

 

for(i=0; i

 

return sum;

}