【STM32嵌入式系统设计与开发】——15PassiveBeep(无源蜂鸣器应用_GPIO输出状态实现)
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一、任务描述
二、任务实施
观察电路图:
TXD(底板) ————————> PA10
RXD(底板) ————————> PA9
P11 (底板) ————————> PA12
使用USB-AB型数据线，连接15核心板USB口,串口发送接收到的数据。
1、工程文件夹创建
步骤1：复制工程模板“1_Template”重命名为“12_PassiveBeep”。
步骤2：修改项目工程名，先删除projects文件夹内除了Template.uvprojx文件外的所有内容并修改为“PassiveBeep.uvprojx”。并删除output/obj和output/lst中的所有文件。
步骤3：运行“PassiveBeep.uvprojx”打开目标选项“Options for Target”中的“Output”输出文件，并修改可执行文件名称为“PWM”点击“OK”保存设置。最后点击“Rebuild”编译该工程生成Usart文件。
步骤4：复制2_LEDTest中的"1_LED"和文件复制到hardware中。
步骤5：在“bsplibrary”中新建“passivebeep”文件夹，并新建“passivebeep.c”和“passivebeep.h”文件。
步骤5：工程组文件中添加“led”和“passivebeep”文件夹内的所有文件。
步骤6：目标选项添加添加头文件路径。
2、函数编辑
（1）主函数编辑
通过初始化GPIO控制无源蜂鸣器的引脚，并在循环中播放预先定义的音乐，实现了简单的音乐播放功能
步骤1：端口初始化准备
//函数初始化，端口准备
uint32_t temp=0;
delay_init(); //启动滴答定时器
usart1_init(9600); //USART1初始化
LED_Init(); //板载LED初始化
ExpLEDInit(); //开发板LED初始化
BEEP_Init(); //无源蜂鸣器初始化
步骤2：实现一个简单的计时器，并在每秒打印一次计时信息。利用LED状态的改变来指示系统正在运行。
while(1)
{
play_music(); //播放音乐
}
（2）USART1初始化函数(usart1_init())
配置了 PA9 为复用推挽输出，用于 USART1 的 TXD，并配置了 PA10 为浮空输入，用于 USART1 的 RXD。并配置了 USART1 的参数，包括波特率、数据位长度、停止位数、校验位、硬件流控制和工作模式。
/*********************************************************************
@Function : USART1初始化
@Parameter : bound : 波特率
@Return : N/A
**********************************************************************/
void usart1_init(uint32_t bound)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定义 GPIO 初始化结构体
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; // 定义 USART 初始化结构体
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // 定义 NVIC 初始化结构体
/* 时钟使能：启用 USART1 和 GPIOA 的时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
/* 引脚复用配置 */
// 配置 PA9 为复用推挽输出，用于 USART1 的 TXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // 设置 GPIO 端口
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 设置 GPIO 速度
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 设置 GPIO 模式为复用推挽
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 初始化 GPIO
// 配置 PA10 为浮空输入，用于 USART1 的 RXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; // 设置 GPIO 端口
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 设置 GPIO 模式为浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 初始化 GPIO
/* NVIC 中断配置 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; // 设置中断通道为 USART1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // 设置抢占优先级为3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; // 设置子优先级为3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); // 初始化 NVIC
/* USART1 配置 */
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; // 设置波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 设置数据位长度为8位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 设置停止位为1位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; // 设置校验位为无校验
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 设置硬件流控制为无
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 设置工作模式为接收和发送
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); // 初始化 USART1
/*中断配置*/
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); //开接受中断
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_IDLE,ENABLE); //开空闲中断
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE); //开发送中断
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //启用USART1
USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State = SET; //置位发送允许标志
}
（3）USART数据发送函数（ USART1_Send_Data（））
初始化PD14端口，并为推挽输出。
/*********************************************************************
@Function : USART数据发送函数
@Parameter : Data ：要发送的数据缓存.
Lenth ：发送长度
@Return : 发送状态 1 ：失败 0 ：成功
**********************************************************************/
char USART1_Send_Data(char* Data,uint8_t Lenth)
{
uint8_t uNum = 0;
if(USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State == 1) //判断发送标志位是否置1
{
USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State = 0; //将发送标志位清零，表示数据已经成功放入缓存，等待发送
USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Len = Lenth; //获取需要发送的数据的长度
for(uNum = 0;uNum < USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Len;uNum ++) //将需要发送的数据放入发送缓存
{
USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Buffer[uNum] = Data[uNum];
}
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE); //数据放入缓存后打开发送中断，数据自动发送
}
return USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State; //返回放数据的状态值，为1表示发送失败，为0表示发送成功了
}
（4）USART数据发送函数（ USART1_IRQHandler(））
/*********************************************************************
@Function : USART1中断服务函数
@Parameter : N/A
@Return : N/A
**********************************************************************/
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint8_t Clear = Clear; // 定义清除标志的变量，并初始化为自身
static uint8_t uNum = 0; // 静态变量，用于循环计数
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET) // 判断读数据寄存器是否为非空
{
USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_RXNE); // 清零读数据寄存器，其实硬件也可以自动清零
USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Buffer[USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num ++] = \
(uint16_t)(USART1->DR & 0x01FF); // 将接收到的数据存入接收缓冲区
(USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num) &= 0xFF; // 防止缓冲区溢出
}
else if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) != RESET) // 检测空闲
{
Clear = USART1 -> SR; // 读SR位
Clear = USART1 -> DR; // 读DR位，
USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Len = USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num; // 获取数据长度
for(uNum = 0; uNum < USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Len; uNum ++)
{
USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Data[uNum] = USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Buffer[uNum]; // 将接收到的数据复制到接收数据缓冲区
}
USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num = 0; // 清空接收计数器
USART_DataTypeStr.Usart_Rc_State = 1; // 数据读取标志位置1，读取串口数据
}
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_TXE) != RESET) // 判断发送寄存器是否为非空
{
USART1->DR = \
((USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Buffer[USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num ++]) & (uint16_t)0x01FF); // 发送数据
(USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num) &= 0xFF; // 防止缓冲区溢出
if(USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num >= USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Len)
{
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,DISABLE); // 发送完数据，关闭发送中断
USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num = 0; // 清空发送计数器
USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State = 1; // 发送标志置1，可以继续发送数据了
}
}
}
（5）无源蜂鸣器GPIO初始化函数（ BEEP_Init()）
初始化PA12端口，并为推挽输出。
/*********************************************************************
@Function : 无源蜂鸣器引脚定义
@Parameter : N/A
@Return : N/A
**********************************************************************/
void BEEP_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定义GPIO初始化结构体变量
/*时钟使能*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能GPIOA的时钟
/*引脚配置*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; // 设置引脚为GPIOA的Pin 12，即BEEP对应的引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 设置引脚为推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 设置引脚的输出速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 根据GPIO初始化结构体参数配置GPIOA
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_12); // 将GPIOA的Pin 12引脚输出低电平
}
（6）合成音符函数（ Sound()）
/*********************************************************************
@Function : 合成音符
@Parameter : frq : 音符频率
@Return : N/A
**********************************************************************/
void Sound(uint16_t frq)
{
uint32_t time; // 定义延时时间变量
if(frq != 1000) // 判断音符频率是否为1000
{
time = 500000 / ((uint32_t)frq); // 计算延时时间
BEEP = 1; // 给蜂鸣器引脚输出高电平，使蜂鸣器响
delay_us(time); // 微秒级延时，使蜂鸣器持续一段时间
BEEP = 0; // 给蜂鸣器引脚输出低电平，关闭蜂鸣器
delay_us(time); // 微秒级延时，使蜂鸣器停止响
}
else
delay_us(1000); // 如果音符频率为1000，直接进行1毫秒的延时
}
（7）播放音乐函数（ play_music()）
/*********************************************************************
@Function : 播放音乐
@Parameter : N/A
@Return : N/A
**********************************************************************/
void play_music(void)
{
uint16_t i, e; // 定义循环变量 i、e
uint32_t yanshi = 10; // 定义延时系数变量
for(i = 0; i < sizeof(music) / sizeof(music[0]); i++) // 外层循环遍历乐谱音调数组
{
for(e = 0; e < ((uint16_t)time[i]) * tone[music[i]] / yanshi; e++) // 内层循环根据乐谱和节拍时间控制音符持续时间
{
Sound((uint32_t)tone[music[i]]); // 调用合成音符函数，根据乐谱音调播放音符
}
}
}
3、宏定义
步骤1：主函数添加所需的头文件，主源文件部分报错消失
//头文件包含
/***********Hardweare***************/
#include "led.h"
#include "passivebeep.h"
步骤2：添加中断源文件所需的头文件
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include ".\delay\delay.h"
#include "passivebeep.h"
/******红海情歌******/
/*音调*/ // 0 1 2 3 4 5 6 7 低1 低2 低3 低4 低5 低6低7
const uint16_t tone[] = {247,262,294,330,349,392,440,294,523,587,659,698,784,1000};
/*乐谱音调*/
uint8_t music[] =
{
5,5,6,8,7,6,5,6,13,13,5,5,6,8,7,6,5,3,13,13,2,2,3,5,3,5,6,3,2,1,6,6,5,6,5,3,6,5,13,13,
5,5,6,8,7,6,5,6,13,13,5,5,6,8,7,6,5,3,13,13,2,2,3,5,3,5,6,3,2,1,6,6,5,6,5,3,6,1,
13,8,9,10,10,9,8,10,9,8,6,13,6,8,9,9,8,6,9,8,6,5,13,2,3,5,5,3,5,5,6,8,7,6,6,10,9,9,8,6,5,6,8
};
/*节拍时间*/
uint8_t time[] =
{
2,4,2,2,2,2,2,8,4, 4,2,4,2,2,2,2,2,8,4, 4, 2,4,2,4,2,2,4,2,2,8,2,4,2,2,2,2,2,8,4,4,
2,4,2,2,2,2,2,8,4, 4,2,4,2,2,2,2,2,8,4,4,2,4,2,4,2,2,4,2,2,8,2,4,2,2,2,2,2,8,
4,2,2,2,4,2,2,2,2,2,8,4,2,2,2,4,2,2,2,2,2,8,4,2,2,2,4,2,2,5,2,6,2,4,2,2,2,4,2,4,2,2,12
};
步骤3：添加串口通信宏定义
#define USART_RX_LEN 200 // 接收缓冲区最大长度
#define USART_TX_LEN 200 // 发送缓冲区最大长度
#define UART_NUM 10 // 串口结构体最大对象数量
步骤4：添加函数声明
void usart1_init(uint32_t bound);
extern USART_DataTypeDef USART_DataTypeStr;
char USART1_Send_Data(char* Data,uint8_t Lenth);
步骤5：添加数据类型和宏的头文件
//定义串口数据结构体
typedef struct USART_DataType
{
uint8_t Usart_Rx_Len; // 接收缓冲区长度
uint8_t Usart_Tx_Len; // 发送缓冲区长度
uint8_t Usart_Rx_Num; // 接收数据计数
uint8_t Usart_Tx_Num; // 发送数据计数
uint8_t Usart_Rc_State; // 接收状态标志位
uint8_t Usart_Tc_State; // 发送状态标志位
char Usart_Rx_Buffer[USART_RX_LEN]; // 接收缓冲区
char Usart_Tx_Buffer[USART_TX_LEN]; // 发送缓冲区
char Usart_Rx_Data[USART_RX_LEN]; // 接收数据
char Usart_Tx_Data[USART_TX_LEN]; // 发送数据
} USART_DataTypeDef;
步骤6：定义一个串口数组变量
USART_DataTypeDef USART_DataTypeStr={0};
窗口看门狗宏定义
步骤1：创建一个宏定义保护
#ifndef _WWDG_H
#define _WWDG_H
#endif
步骤2：添加函数声明
void WWDG_Init(uint8_t tr,uint8_t wr,uint32_t fprer);
void WWDG_Set_Counter(uint8_t cnt);
void WWDG_NVIC_Init(void);
步骤3：添加数据类型和宏的头文件
#include <stdint.h>
无源蜂鸣器头文件编辑
步骤1：创建一个宏定义保护
#ifndef __PWM_H_
#define __PWM_H_
#endif
步骤2：添加函数声明
//函数声明
void BEEP_Init(void);
void Sound(uint16_t frq);
void play_music(void);
步骤3：添加数据类型和宏的头文件
//宏定义
#define BEEP PAout(12) // PA12
步骤3：添加数据类型和宏的头文件
#include<stdint.h>
#include ".\sys\sys.h"
4、知识链接
（1）无源蜂鸣器基础知识
无源蜂鸣器就像是一个小的震动装置，类似于手机的振动器。它的工作原理类似于我们轻轻敲击一个玻璃杯，它会产生清脆的声音。无源蜂鸣器中有一个特殊的材料，当我们给它通电时，它会开始振动，就像一个微型的震动器一样。这种振动产生了声音，就像我们用手敲击玻璃杯一样。通过控制通电的方式和频率，我们可以控制蜂鸣器发出的声音的音调和持续时间，就像我们用手敲击玻璃杯时可以产生不同音调的声音一样。
（2）音符与频率理解
5、工程测试
原文地址：https://blog.csdn.net/m0_51272104/article/details/137256097
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