蓝桥杯嵌入式第12届真题(完成) STM32G431

本文档详细描述了一个STM32G431嵌入式项目的主程序,涉及GPIO控制LED、按键处理、定时器功能、串口通信以及错误处理。代码展示了如何配置时钟、初始化硬件和处理用户输入,包括车位管理、费率设置等功能。

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蓝桥杯嵌入式第12届真题(完成) STM32G431

题目

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程序

main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "usart1.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
uint8_t view = 1;
uint8_t carnums = 8;
uint8_t CNBRnums = 2;
uint8_t VNBRnums = 4;
uint8_t IDLEnums = 2;
float CNBRprice = 3.50f;
float VNBRprice = 2.00f;
uint8_t lcdtext[20];
extern struct Key key[4];
uint8_t pwm = 0;
extern uint8_t rxflag;
extern uint8_t rxdata[1];
extern uint8_t rxindex;
extern uint8_t rxbuffer[22];
uint8_t cartype[4];
uint8_t carnum[4];
uint8_t cartime[12];
uint8_t printtext[30];
struct Times
{
  int year;
	int month;
	int day;
	int hour;
	int min;
};
struct Cars // 串口接收
{
	char carKind[5]; //车型
	char carNum[5];  //车牌号
	char carTime[12]; //进入时间
	struct Times Time;
};

struct Cars car;
struct Cars park[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}; 
float stopprice;
uint8_t led,led1enable,led2enable;
int monthDays[12] = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
uint8_t isError = 0;
/* 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 */
void key_process(void);
void usart1_process(void);
void lcd_process(void);
void led_process(void);
void outpark(uint8_t car_num);
void inpark(void);
void isErrorProcess(void);
void lcdclear(void);
int isLeapYear(int year);
long dateToTotalMinutes(struct Times t);
/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* 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 */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM17_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,rxdata,1);
  /* USER CODE BEGIN 2 */

    LCD_Init();
		lcdclear();
		led_Display(0x00);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */



   

    while (1)
    {
				key_process();
				usart1_process();
				lcd_process();
				led_process();
			isErrorProcess();
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    }
  /* USER CODE END 3 */
}

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

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = RCC_PLLM_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 20;
  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_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the peripherals clocks
  */
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1;
  PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
void key_process(void)
{
	if(key[0].key_single_flag)
	{
		key[0].key_single_flag = 0;
		if(view==1)
		{
			view = 2;
		}else{
			view = 1;
		}
		
	}
	if(key[1].key_single_flag)
	{
		key[1].key_single_flag = 0;
		if(view==2)
		{
			CNBRprice+=0.5f;
			VNBRprice+=0.5f;
			
		}
	}
	if(key[2].key_single_flag)
	{
		key[2].key_single_flag = 0;
		if(view==2)
		{
			CNBRprice-=0.5f;
			VNBRprice-=0.5f;
			
		}
	}
	if(key[3].key_single_flag)
	{
		key[3].key_single_flag = 0;
		pwm=!pwm;
		if (pwm)
		{
			HAL_TIM_PWM_Start(&htim17,TIM_CHANNEL_1);
			__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim17,TIM_CHANNEL_1,200);
		}else{
			
			HAL_TIM_PWM_Stop(&htim17, TIM_CHANNEL_1); // 停止PWM
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET); // 设置PA7为低电平
		}
	}
	
}
void outpark(uint8_t car_num)
{
   
		sscanf(car.carTime, "%4d%2d%2d%2d%2d", &car.Time.year, &car.Time.month, &car.Time.day, &car.Time.hour, &car.Time.min);
    // 计算两个时间点的总分钟数
    long carTimeInMin = dateToTotalMinutes(car.Time);
    long parkTimeInMin = dateToTotalMinutes(park[car_num].Time);
    // 计算经过的总时间(以分钟为单位),并转换为小时
    long diffInMin = carTimeInMin - parkTimeInMin;
    int hoursPassed = diffInMin / 60;
    // 如果不满一小时,则按一小时计算
    if(diffInMin % 60 > 0) {
        hoursPassed++;
    }

    // 保证至少为1小时
    if(hoursPassed <= 0) {
        hoursPassed = 1;
    }
		if(strcmp(car.carKind,"VNBR") ==0)
		{
			VNBRnums --;
			IDLEnums ++;
			stopprice=hoursPassed*VNBRprice;
		}else if(strcmp(car.carKind,"CNBR") ==0)
		{
			CNBRnums --;
			IDLEnums ++;
			stopprice=hoursPassed*CNBRprice;
		}
		memset(&park[car_num],0,sizeof(park[car_num]));
    sprintf((char *)printtext,"%s:%s:%d:%.2f\r\n",car.carKind,car.carNum,hoursPassed,stopprice);
		HAL_UART_Transmit(&huart1,printtext,strlen((char *)printtext),50);

    
}

void inpark(void)
{
		sscanf(car.carTime, "%4d%2d%2d%2d%2d", &car.Time.year, &car.Time.month, &car.Time.day, &car.Time.hour, &car.Time.min);
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        // 查找第一个空位
        if (park[i].carNum[0] == '\0') { // 假设未使用的车位carNum为'\0'
            park[i] = car;

            // 更新车位统计信息
            if (strcmp(car.carKind, "CNBR") == 0) {
                CNBRnums++;
                IDLEnums--;
            } else if (strcmp(car.carKind, "VNBR") == 0) {
                VNBRnums++;
                IDLEnums--;
            }

            break; // 退出循环
        }
    }

}


void usart1_process(void)
{
	if(rxflag)
	{
		rxflag = 0;
		rxindex = 0;
		int parsedItems = sscanf((char*)rxbuffer,"%4s:%4s:%12s",car.carKind,car.carNum,car.carTime);
		if(parsedItems == 3)
		{
			if(strcmp(car.carKind,"CNBR")==0||strcmp(car.carKind,"VNBR")==0)//格式正确
			{
				for(int i = 0;i < 8;i++)
				{
					if(strcmp(park[i].carNum,car.carNum)==0) //车库中有,需要出库
					{
						if(strcmp(park[i].carKind,car.carKind) == 0)
						{
							outpark(i);
							break;
						}else{
							isError = 1;
						}
					}else if(strcmp(park[i].carNum,car.carNum)!=0&&IDLEnums>0)//车库中没有需要,入库
					{
						inpark();
						break;
					}
				}
			
			}else
        {
            isError = 1;
        }
			
		}else
			{
					isError = 1;
			}
		rxflag = 0;
		rxindex = 0;
		HAL_UART_Receive_IT(&huart1,rxdata,1);
	}
}

void isErrorProcess(void)
{
	if(isError == 1)
	{
		sprintf((char *)printtext,"Error\r\n");
		HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)printtext,strlen((char *)printtext),50);
		isError = 0;
	}
}
void lcd_process(void)
{
	switch (view)
  {
  	case 1://车位显示页面
		{
			sprintf((char *)lcdtext,"       Data");
			LCD_DisplayStringLine(Line1,lcdtext);
			sprintf((char *)lcdtext,"  CNBR:%d",CNBRnums);
			LCD_DisplayStringLine(Line3,lcdtext);
			sprintf((char *)lcdtext,"  VNBR:%d",VNBRnums);
			LCD_DisplayStringLine(Line5,lcdtext);
			sprintf((char *)lcdtext,"  IDLE:%d",IDLEnums);
			LCD_DisplayStringLine(Line7,lcdtext);
		}
  	break;
  	case 2: //费率设置页面
		{
			sprintf((char *)lcdtext,"       Para");
			LCD_DisplayStringLine(Line1,lcdtext);
			sprintf((char *)lcdtext,"  CNBR:%.2f",CNBRprice);
			LCD_DisplayStringLine(Line3,lcdtext);
			sprintf((char *)lcdtext,"  VNBR:%.2f",VNBRprice);
			LCD_DisplayStringLine(Line5,lcdtext);
		}
  		break;
  }
}
void led_process(void)
{
	if(IDLEnums>0)
	{
		led1enable = 1;
	}else{
		led1enable = 0;
	}
	if(pwm==1)
	{
		led2enable = 1;
	}else{
		led2enable = 0;
	}
	if(led1enable)
	{
		led|=0x01;
	}else{
		led&=~0x01;
	}
	if(led2enable)
	{
		led|=0x02;
	}else{
		led&=~0x02;
	}
	led_Display(led);
}

void lcdclear()
{
    LCD_Clear(Black);
    LCD_SetBackColor(Black);
    LCD_SetTextColor(White);
}

int isLeapYear(int year) {
    if (year % 4 != 0) return 0;
    if (year % 100 != 0) return 1;
    if (year % 400 == 0) return 1;
    return 0;
}
long dateToTotalMinutes(struct Times t) {
    // 添加之前的年份所包含的分钟数
    long totalMinutes = (t.year - 1) * 365 * 24 * 60;
    
    // 添加闰年的额外分钟数
    totalMinutes += ((t.year - 1) / 4 - (t.year - 1) / 100 + (t.year - 1) / 400) * 24 * 60;
    
    // 添加当前年份中之前月份的分钟数
    for (int i = 0; i < t.month - 1; i++) {
        totalMinutes += monthDays[i] * 24 * 60;
    }
    
    // 如果当前年份是闰年并且月份大于2,则额外添加一天的分钟数
    if (t.month > 2 && isLeapYear(t.year)) totalMinutes += 24 * 60;
    
    // 添加当前月份中的天数、小时和分钟
    totalMinutes += (t.day - 1) * 24 * 60; // 天数减1,因为当天不满24小时
    totalMinutes += t.hour * 60;
    totalMinutes += t.min;

    return totalMinutes;
}
/* 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 */

  /* 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,
       tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

key.c

#include "key.h"
struct Key key[4]={0,0,0,0};
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if(htim->Instance==TIM2)
	{
		 key[0].key_gpio =  HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
		 key[1].key_gpio =  HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
		 key[2].key_gpio =  HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_2);
		 key[3].key_gpio =  HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0);
		 for(int i = 0;i<4;i++)
     {
			 switch (key[i].key_status)
       {
				 case 0:
				{
					if(key[i].key_gpio==0)
					{
						key[i].key_status = 1;
					}
				}
       		break;
       	case 1:
				{
					if(key[i].key_gpio==0)
					{
						key[i].key_single_flag = 1;
						key[i].key_status = 2;
					}else{
						key[i].key_status = 0;
					}
				}
       		break;
       	case 2:
				{
					if(key[i].key_gpio==1)
					{
						
						key[i].key_status = 0;
					}
					
				}
       	break;
       }
     }
	}
	
}

led.c

#include "led.h"

void led_Display(uint8_t led)
{
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_All,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,led<<8,GPIO_PIN_RESET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);
}


usart1.c

#include "usart1.h"
#include "usart.h"
#include "string.h"
uint8_t rxflag;
uint8_t rxdata[1];
uint8_t rxindex = 0;
uint8_t rxbuffer[22];

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
		if(huart->Instance==USART1)
		{
			rxbuffer[rxindex++] = rxdata[0];
			HAL_UART_Receive_IT(huart,rxdata,1);
			if(rxindex==22)
			{
				rxflag = 1;
			}
		}

}

程序很常规,只有串口那里处理比较麻烦,有几个注意事项

  • 使用或和与操作实现单独对led某一位进行操作
  • 需要判断闰年
  • 处理错误,有好几种
  • sscanf解析字符串
### 回答1: 蓝桥杯是全国性的计算机大赛,旨在提高大学生的计算机技术水平和创新能力。嵌入式STM32G431是一款嵌入式芯片,具有高性能和低功耗的特点。第十二届第一场省赛停车计费系统是蓝桥杯的一道工程题目,要求参赛选手设计一个停车场计费系统。 停车计费系统是指通过嵌入式技术实现对车辆进入和离开停车场的自动检测、计时和计费的系统。对于这个题目,参赛选手可以根据题目要求,使用STM32G431芯片设计一个具有以下功能的系统: 1. 车辆进入检测:使用车辆传感器检测车辆的进入,触发计时。 2. 车辆离开检测:使用车辆传感器检测车辆的离开,停止计时。 3. 计时功能:使用内部时钟模块获取进入和离开的时间,并计算停车时间。 4. 计费功能:根据停车时间,按照一定的计费规则进行计费。 5. 显示功能:使用液晶显示屏显示当前的停车信息,如车牌号、停车时间、费用等。 6. 数据存储功能:使用闪存等储存介质将停车数据进行存储,以便后续的数据分析和查询。 设计一个停车计费系统涉及到硬件设计和软件编程两个方面。硬件方面,参赛选手需要选择合适的传感器、显示屏、存储介质等,以及设计电路和接口进行连接。软件方面,需要使用C语言或者汇编语言编写程序,对芯片进行编程,实现各项功能。 通过此次比赛,选手们可以锻炼嵌入式系统的设计能力和编程能力,了解实际应用中嵌入式系统的工作原理和应用场景。同时,也能提升对STM32G431芯片的理解和运用能力。这对于培养嵌入式技术人才,推动物联网技术的发展都具有积极意义。 ### 回答2: 蓝桥杯是面向计算机爱好者的智力竞赛,而嵌入式STM32G431是一款嵌入式系统开发板。第十二届第一场省赛的停车计费系统真题工程,则是要求参赛选手设计并实现一个能够进行停车计费的系统。 停车计费系统是一种用于自动计费和管理停车场的系统。这个系统可以通过识别车辆的进出以及停车的时间,自动计算并收费。在这个工程中,选手需要使用嵌入式STM32G431开发板以及相关的硬件和软件,来设计一个能够实现停车计费功能的系统。 首先,选手需要使用传感器或摄像头来实现车辆进出的检测。当车辆进入或离开停车场时,传感器会发出信号并通过STM32G431进行检测。接着,选手需要编程实现识别车辆的算法,以便能够识别不同的车辆。当车辆停放时,系统会通过计时器记录停车的时间。 然后,选手需要编写计费算法,根据停车的时间来计算费用。这个算法可以根据停车场的规则来确定费用的计算方式,例如按小时计费或按照不同的时间段采用不同的费率。 最后,选手还需要设计一个界面,使得系统能够与用户进行交互。用户可以通过该界面查询停车费用,并进行付款。同时,选手还需要保证系统的稳定性和安全性,确保数据的准确性和保密性。 总而言之,蓝桥杯嵌入式STM32G431第十二届第一场省赛停车计费系统真题工程要求选手使用硬件和软件开发能力,设计并实现一个完整的停车计费系统。这需要选手具备嵌入式系统开发、传感器技术、算法设计和界面设计等多方面的知识和技能。 ### 回答3: 蓝桥杯嵌入式stm32g431——第十二届第一场省赛停车计费系统真题工程是一个基于STM32G431开发板的停车计费系统设计题目。该系统的主要功能是实现停车场的车辆进入、出场的计费管理。 首先,该系统需要实现一个车辆进入检测的功能。当车辆进入停车场时,系统会通过传感器检测到车辆的到达,并记录下进入的时间。 然后,系统需要实现一个车辆出场的功能。当车辆准备离开停车场时,系统会通过传感器检测到车辆的离开,并记录下离开的时间。 接下来,系统需要计算车辆停留的时间。通过进入时间和离开时间的差值计算得出车辆停留的时长。 最后,系统需要计算停车费用。根据停车场的计费规则,根据车辆停留的时长计算出停车费用,并将费用显示在屏幕上。 在实现上述功能的过程中,需要运用STM32G431开发板的各种功能和模块,包括GPIO口、定时器、中断、串口通信等。通过编写相应的代码,实现按钮的控制、传感器检测、时间的计算以及屏幕的显示等功能。 该项目的设计需要考虑多种情况,比如车辆重复进入出场、车辆进入出场顺序错乱等,要充分考虑这些异常情况并进行相应的处理。在代码编写过程中,还需注意代码的优化和资源的合理利用,以提高系统的性能和效率。 通过完成这个项目的设计与实现,可以加深对STM32G431嵌入式系统的了解和应用,并提升嵌入式系统开发的能力。同时,也能锻炼自己的逻辑思维、问题解决能力和团队合作精神。
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