蓝桥杯嵌入式组第十三届省赛题目(一)解析+STM32G431RBT6实现源码


前言:STM32G431RBT6实现嵌入式组第十三届题目解析+源码,本文默认读者具备基础的stm32知识。文章末尾附有第十三届题目。

1.题目解析

第十三届题目和第十二届题目如出一辙。更甚十到十三届题目差的不多,基本一个模板,只不过十二十三多了一个uart。蓝桥杯省赛的题目确实越来越水了😅。

1.1 分而治之,藕断丝连

还是那句话,将不同模块进行封装,通过变量进行模块间的合作。
函数将模块分而治之,变量使模块间藕断丝连。

1.2 模块化思维导图

下图根据题目梳理。还是使用思维导图。
在这里插入图片描述

1.3 模块解析

1.3.1 KEY模块

还是控制按一次处理一次。老朋友了我们就不多说了,题目限制了按键消抖和单次处理,所以我们要加上消抖,和前几届的处理一模一样。
正常按键逻辑:
开始按下—>按下—>释放;
但是题目要求得按一次处理一次,根据代码逻辑加了一种等待释放状态
根据机械按键的特性开始和结束都得消抖,加上按一次执行一次,所以我们的处理逻辑是:
开始按下—>按下消抖—>按下—>等待弹起—>弹起—>弹起消抖—>释放;
具体看源码

if(按键按下){
	if(是否是释放状态){					//开始按下
		进入消抖状态,开始消抖计时
	}
	else if(是否是消抖状态){    			//按下消抖
		if(当前时间-消抖计时>=消抖时长){
			消抖完成,进入按下状态
		}
	}
	else if(是否是按下状态){				//等待弹起状态
		等待释放状态
	}
}
else{//没有按下
	if(是否是等待释放或者按下状态){		//弹起
		进入消抖状态,开始消抖计时
	}
	else if(是否是消抖状态){				//弹起消抖
		if(当前时间-消抖计时>=消抖时长){
			消抖完成,按键释放
		}
	}
}

1.3.2 LED模块

ld1:密码输入成功5s后熄灭
ld2:输入密码错误三次,以0.1s间隔闪烁5s熄灭
解决办法,设置一个标志位代表ld1~ld8,改变对应位的的值,再将标志位写入ODR寄存器中来控制led的亮灭。
具体实现看源码

1.3.3 LCD模块

lcd显示两个界面,注意首次切换的时候得清屏。
根据B1界面1和界面2切换;
状态0:PSD;

在这里插入图片描述

状态1:STA;
在这里插入图片描述

具体实现看源码

1.3.4 TIM模块

TIM3产生0.1s时基。PSC:1699,ARR:9999;
TIM2通道2产生2kHzPWM。PSC:16,ARR:4999;
PSC和ARR计算公式(计算周期就是频率的倒数):
在这里插入图片描述

//tim2pwm周期中断
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(lcd_show_conv == 0){     //输入密码界面1KHz的方波
        PWM_1KHz_flag++;
        if(PWM_1KHz_flag == 2){      //两个周期高电平
            TIM2->CCR2 = 4999;
        }else if(PWM_1KHz_flag == 4){ //两个周期低电平 
            PWM_1KHz_flag = 0;
            TIM2->CCR2 = 0;
        }
    }else{                  //密码正确输出2Khz10%占空比pwm
        if(tim_5s == 0) tim_5s = 1;
        if(tim_5s == 51) {
            lcd_show_conv = 0;
            tim_5s = 0;
        }
        TIM2->CCR2 = 499;
    }
}
//tim3 0.1s时基中断
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(tim_5s != 0) tim_5s++;
    if(ld2_tim_5s != 0) ld2_tim_5s++;
    led_process();
    HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1, (uint8_t*)uart_rx_data, 7);   //周期开启uart接收中断
}

1.3.5 UART模块

十三届题目的难度就在uart的数据处理上。
1.单片机接收来自电脑固定格式的数据,我们就需要数据限制条件来写解析接收的数据。限制条件:数据长度,数据格式。
具体请看源码

1.3.5.1 uart数据解析

我们可以使用指针加for单个字符判断,也可以使用string.h库中的字符串处理函数,strcmp(), strcpy(),strncmp(), strncpy()等函数。

//解析uart接收数据,返回值测试的时候使用,成功可以不用返回值,因为不做任何处理
u8 analyze_uart_data()
{
    if(strncmp(uart_rx_data, default_code, 3)) return 1;   //判断前三位和默认密码是否相等
    for(u8 i=4;i<7;i++){                                 //判断新密码格式是否正确
        if(uart_rx_data[i] < '0' || uart_rx_data[i] > '9') return 2;
    }
    if(strncpy(default_code, uart_rx_data+4, 3)) return 3;  //判断密码是否改成功
    return 0;
}

2.源码

我所有的实现都在main.c文件中。

2.1cubemx配置

在这里插入图片描述

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
#include "lcd.h"
#include "string.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
//按键的四种状态
enum{
    key_released = 0U,
    key_pressed,
    key_wait_released,
    key_reduction,
};
//按键消抖开始时间标记
uint32_t key_redu = 0;
/*
keys_state: 按键状态
keys_volt: 按键对应gpio电平状态
*/
uint8_t keys_state[4] = {0}, keys_volt[4] = {0};
/*
set_code: 设置密码存储位置
default_code: 默认密码存储位置
lcd_str: lcd显示
uart_rx_data: 串口接收数据
*/
char set_code[4] = {'@','@','@'}, default_code[4] = {'1', '2', '3', '\0'}, lcd_str[21] = {0},uart_rx_data[8] = {0};
/*
lcd_show_conv: lcd界面切换标志
B1_3_limit: 上电默认密码值限制
lcd_clear_flag: lcd清屏标志
PWM_1KHz_flag: pwm输出1KHz标志
tim_5s: 密码正确,涉及的计时操作
ld2_tim_5s: ld2跟上面的是独立事件,单独计时
code_error_cnt: 错误计数
ld_flag: led状态标记
*/
uint8_t lcd_show_conv = 0, B1_3_limit = 0, lcd_clear_flag = 0, PWM_1KHz_flag = 0, tim_5s = 0, ld2_tim_5s = 0,
        code_error_cnt = 0, ld_flag = 0;

void key_state_gain();
void key_process();
void lcd_process();
void led_process();
u8 analyze_uart_data();


/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */
    LCD_Init();
    LCD_Clear(Black);
    LCD_SetBackColor(Black);
    LCD_SetTextColor(White);
  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
    HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_2);
    HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1, (uint8_t*)uart_rx_data, 7);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
        key_state_gain();
        key_process();
        lcd_process();
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1_BOOST);

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  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 = RCC_PLLM_DIV6;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 85;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  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_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
//获取按键状态

void key_state_gain()
{
    keys_volt[0] = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0);
    keys_volt[1] = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_1);
    keys_volt[2] = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_2);
    keys_volt[3] = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);
    for(uint8_t i=0;i<4;i++){
        //开始按下>>>消抖>>>按下>>>消抖>>>释放
        if(keys_volt[i] == 0)
        {
            if(keys_state[i] == key_released){     
                keys_state[i] = key_reduction;
                key_redu = HAL_GetTick();
            }
            else if(keys_state[i] == key_reduction){
                if(HAL_GetTick() - key_redu>=10){
                    keys_state[i] = key_pressed;
                }
            }
            else if(keys_state[i] == key_pressed){
                keys_state[i] = key_wait_released;
            }
        }
        else{
            if(keys_state[i] == key_pressed || keys_state[i] == key_wait_released)
            {
                keys_state[i] = key_reduction;
                key_redu = HAL_GetTick();
            }
            else if(keys_state[i] == key_reduction){
                if(HAL_GetTick() - key_redu>=10){
                    keys_state[i] = key_released;
                }
            }
        }
    } 
}
//设置按键对应标志位
void key_process()
{
    if(lcd_show_conv == 0){
        for(uint8_t i=0;i<3;i++){
            if(keys_state[i] == key_pressed)
            {
                B1_3_limit = 1;
                if(set_code[i] == '@') set_code[i] = '0';
                else{
                    set_code[i]++;
                    if(set_code[i]>'9') set_code[i] = '0';
                }
            }
        }
    }
    if(B1_3_limit == 0){
        for(uint8_t i=0;i<3;i++){
            set_code[i] = '@';
        }
        set_code[3] = '\0';
    }
    if(keys_state[3] == key_pressed)
    {
        B1_3_limit = 0;
        if(!strcmp(set_code, default_code)){
            lcd_show_conv ^= 1;
        }else{
            code_error_cnt++;
        }
    }
}
//lcd显示界面1,界面2
void lcd_process()
{
    switch(lcd_show_conv)
    {
        case 0:
            if(lcd_clear_flag == 1){
                lcd_clear_flag = 0;
                LCD_Clear(Black);
            }
            sprintf(lcd_str, "       PSD          ");
            LCD_DisplayStringLine(Line2, (uint8_t*)lcd_str);
            sprintf(lcd_str, "    B1:%c            ", set_code[0]);
            LCD_DisplayStringLine(Line4, (uint8_t*)lcd_str);
            sprintf(lcd_str, "    B2:%c            ", set_code[1]);
            LCD_DisplayStringLine(Line5, (uint8_t*)lcd_str);
            sprintf(lcd_str, "    B3:%c            ", set_code[2]);
            LCD_DisplayStringLine(Line6, (uint8_t*)lcd_str);
            break;
        case 1:
            if(lcd_clear_flag == 0){
                lcd_clear_flag = 1;
                LCD_Clear(Black);
            }
            sprintf(lcd_str, "       STA          ");
            LCD_DisplayStringLine(Line2, (uint8_t*)lcd_str);
            sprintf(lcd_str, "    F:2000Hz        ");
            LCD_DisplayStringLine(Line4, (uint8_t*)lcd_str);
            sprintf(lcd_str, "    D:10%%          ");
            LCD_DisplayStringLine(Line5, (uint8_t*)lcd_str);
            break;
    }
}

//led控制
void led_process()
{
    if(tim_5s != 0){
        ld_flag = 1;
    }else{
        ld_flag = 0;
    }
    if(code_error_cnt == 3){
        code_error_cnt = 0;
        ld2_tim_5s = 1;
    }
    if(ld2_tim_5s != 0){
        if(ld2_tim_5s == 51) ld2_tim_5s = 0;
        ld_flag += ld2_tim_5s%2 == 0 ? (0<<1):(1<<1);
    }else{
        ld_flag += 0<<1;
    }
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2, 1);
    GPIOC->ODR = 0xffff ^ (ld_flag << 8);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2, 0);
}

//解析uart接收数据,返回值测试的时候使用,成功可以不用返回值,因为不做任何处理
u8 analyze_uart_data()
{
    if(strncmp(uart_rx_data, default_code, 3)) return 1;   //判断前三位和默认密码是否相等
    for(u8 i=4;i<7;i++){                                 //判断新密码格式是否正确
        if(uart_rx_data[i] < '0' || uart_rx_data[i] > '9') return 2;
    }
    if(strncpy(default_code, uart_rx_data+4, 3)) return 3;  //判断密码是否改成功
    return 0;
}

//tim2pwm周期中断
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(lcd_show_conv == 0){     //输入密码界面1KHz的方波
        PWM_1KHz_flag++;
        if(PWM_1KHz_flag == 2){      //两个周期高电平
            TIM2->CCR2 = 4999;
        }else if(PWM_1KHz_flag == 4){ //两个周期低电平 
            PWM_1KHz_flag = 0;
            TIM2->CCR2 = 0;
        }
    }else{                  //密码正确输出2Khz10%占空比pwm
        if(tim_5s == 0) tim_5s = 1;
        if(tim_5s == 51) {
            lcd_show_conv = 0;
            tim_5s = 0;
        }
        TIM2->CCR2 = 499;
    }
}
//tim3 0.1s时基中断
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(tim_5s != 0) tim_5s++;
    if(ld2_tim_5s != 0) ld2_tim_5s++;
    led_process();
    HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1, (uint8_t*)uart_rx_data, 7);   //周期开启uart接收中断
}
//uart接收事件中断
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
    analyze_uart_data();
}
/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

3.第十三届题目

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

### 蓝桥杯嵌入式概述 蓝桥杯作为项面向全国高校学生的科技事,旨在培养大学生的创新思维和实践能力。对于嵌入式别的比来说,参者不仅需要具备扎实的基础知识,还需要掌握定的编程技巧以及硬件操作技能。 #### 比规则与形式 蓝桥杯为个人制,每位选手独立完成所有试题解答过程[^1]。整个比过程中不允许携带任何纸质参考资料进入考场;全部题目均采用客观题型设置,即最终得分取决于提交代码或答案能否通过官方评测系统的验证。具体到嵌入式方向,则更侧重考察学生对单片机、传感器接口电路等方面的知识应用水平。 #### 题目类型及其特点 根据往情况推测,第十三届蓝桥杯嵌入式可能会延续以往风格,在保持定比例基础理论考核的基础上增加实际项目开发比重。例如之前提到过的停车计费系统就是个典型实例[^2]。这类题目往往涉及多个知识点交叉融合,要求考生能够在规定时间内快速理解需求并实现功能模块的设计与调试工作。 #### 备考建议 针对此类竞的特点,准备期间应注重以下几个方面: - **强化基础知识**:深入学习C/C++语言特性,熟悉常用外设驱动原理; - **积累实战经验**:积极参与开源社区贡献代码,尝试解决真实世界中的工程难题; - **模拟练习环境搭建**:利用仿真工具构建相似度较高的测试平台,反复演练可能遇到的各种场景。 ```c // 示例:读取DS1302实时时钟芯片寄存器值函数定义 #ifndef __DS1302_H__ #define __DS1302_H__ void Write_Ds1302(unsigned char temp); void Write_Ds1302_Byte(unsigned char address, unsigned char dat); unsigned char Read_Ds1302_Byte(unsigned char address); #endif /* __DS1302_H__ */ ```
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