如何通过W5500开发板控制外接灯带的亮度

该实验采用W5500开发板通过上位机向开发板发送命令来控制外接灯带的亮度；主要的过程如下：

1 实验目的

上位机通过串口发送格式为：“redbrightness，greenbrightness，bluebrightness”的字符串到MCU。MCU将数字转化成相应的亮度。

2 实验总体设计

实验主要分两个部分：PWM配置以及串口通信配置。整个实验的难点在于ASCII码转换为数字的过程。

3 PWM产生原理

通用定时器可以利用GPIO引脚进行脉冲输出。要使STM32的通用定时器TIMx产生PWM输出，需要用到3个寄存器。分别是：捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）、捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）、捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4）。（注意，还有个TIMx的ARR寄存器是用来控制pwm的输出频率）。

对于捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2），该寄存器总共有2个，TIMx _CCMR1和TIMx _CCMR2。TIMx_CCMR1控制CH1和2，而TIMx_CCMR2控制CH3和4。其次是捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER），该寄存器控制着各个输入输出通道的开关。

最后是捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4），该寄存器总共有4个，对应4个输通道CH1~4。4个寄存器作用相近，都是用来设置pwm的占空比的。例如，若配置脉冲计数器TIMx_CNT为向上计数，而重载寄存器TIMx_ARR被配置为N，即TIMx_CNT的当前计数值数值X在TIMxCLK时钟源的驱动下不断累加，当TIMx_CNT的数值X大于N时，会重置TIMx_CNT数值为0重新计数。而在TIMxCNT计数的同时，TIMxCNT的计数值X会与比较寄存器TIMx_CCR预先存储了的数值A进行比较，当脉冲计数器TIMx_CNT的数值X小于比较寄存器TIMx_CCR的值A时，输出高电平（或低电平），相反地，当脉冲计数器的数值X大于或等于比较寄存器的值A时，输出低电平（或高电平）。如此循环，得到的输出脉冲周期就为重载寄存器TIMx_ARR存储的数值（N+1）乘以触发脉冲的时钟周期，其脉冲宽度则为比较寄存器TIMx_CCR的值A乘以触发脉冲的时钟周期，即输出PWM的占空比为A/（N+1） 。

4 PWM配置步骤

4.1 配置GPIO

void LED_Config（void）

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO， ENABLE）;//开启复用时钟

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 配置定时器

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; //选择模式1

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low //极性为高电平有效

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 小结

PWM模式1：

在向上计数时，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1时通道1为无效电平（OC1REF=0），否则为有效电平（OC1REF=1）。

PWM模式2：

在向上计数时，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。

同时输出的有效点评还与极性配置有关：

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

此配置是高电平为有效电平，反之亦然。

5 UART配置步骤

5.1 配置UART1以及对应的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）; //开启串口接收中断

USART_ITConfig（USART_PC， USART_IT_IDLE， ENABLE）; //开启串口接收中断

USART_Cmd（USART_PC， ENABLE）;

}

5.2 配置中断

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 中断函数

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; //先读SR再读DR，为了清除IDLE中断

RxNumber = RxCounter;

RxCounter = 0; //计数清零

IDLE_Flag = 1; //标记接收到一帧的数据

}

}

5.4 小结

STM32单片机可以实现接收不定长度字节数据。由于STM32单片机带IDLE中断，利用这个中断，可以接收不定长字节的数据。由于STM32属于ARM单片机，所以这篇文章的方法也适合其他的ARM单片机。

IDLE就是串口收到一帧数据后，发生的中断。比如说给单片机一次发来1个字节，或者一次发来8个字节，这些一次发来的数据，就称为一帧数据，也可以叫做一包数据。 一帧数据结束后，就会产生IDLE中断。这个中断十分有用，可以省去了好多判断的麻烦。

6 ASCII码转换为数字

6.1 实现步骤：

while（RxBuffer［i］ ！= ‘，’）{ i++; len++;}//如果不为‘，’长度加1

for（j=i-len; j

value = RxBuffer［j］&0x0f; //将ascii码转换为数字

pwm_red += value * Power（len-1）;

len--;

}

i++;

len = 0;

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

for（j=i-len; j

value = RxBuffer［j］&0x0f; //将ascii码转换为数字

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; //将ascii码转换为数字

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;//清除数组

i = 0;

len = 0;

}

}

}

6.2 10的n次方函数

uint8_t Power（uint8_t pow）

{

uint8_t i;

uint8_t sum = 1;

for（i=0; i

return sum;

}