使用Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85)实现多功能UI

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使用Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85)控制多类i2c类型设备，实时读取数据显示在OLED 屏幕，按键实现页面切换

概述

本文主要介绍使用Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85)实现多功能UI，包括整个系统的硬件框架，软件框架结构，还介绍了软件实现的逻辑，包括：状态机跳转的核心代码，源代码等内容。

1 系统框架介绍

1.1 模块功能介绍

1）数据采集部分

SHT20: 温湿度传感器，采集环境温度和湿度

ISL29035: 光照传感器，采集环境的光照强度

DS18B20: 高精度温度传感器，设备工作环境温度监测

ADC(Temperatre): MCU内部温度监测

ADC(可调电阻)： 模拟数据输入

2）显示部分

OLED: 实时显示传感器的数据

3）模式切换

KEY-UP: 物理按键,正方向切换UI

KEY-DOWM: 物理按键,反方向切换UI

1.2 UI页面功能

1）页面一显示数据

2）页面二数据

3）页面三数据

4）页面四数据

2 软件框架结构实现

2.1 软件框架图

2.1.1 应用层API

1. 实时读取各类sensor的数据

2）实时获取按键的状态

3）处理sensor数据，根据按键状态实现UI页面的切换

2.1.2 硬件驱动层

1）实现外围驱动的driver

1. 读取MCU内部的各类应用模块参数

2.1.3 MCU底层驱动

1）实现I2C驱动（用于驱动I2C接口设备）

2）实现UART驱动（用于debug）

1. IO层驱动实现

4）内部各个模块驱动（ADC，RTC）

2.2 软件流程图

4 软件功能实现

4.1 状态机功能核心代码

1）定义函数指针

代码第12行： 定义状态跳转函数指针

代码第13行：外部引用的函数指针变量

2）入口函数

代码65行： 系统启动后，跳转到第一个页面为ADC数据显示功能

3）根据按键值判断页面的位置

4）页面功能函数

4.2 页面功能函数

1）显示ADC数据

代码第110行： 实时显示ADC的数据

2）显示DS18B20 数据页面

显示数据函数：

3）显示ISL29035数据页面

4）显示SHT20数据页面

数据显示函数

4.3 源代码文件

创建app_state.c文件，编写如下代码：

 /*
 FILE NAME  :  app_state.c
 Description:  app UI
 Author     :  [email protected]
 Date       :  2024/06/03
 */
#include "bsp_i2c.h" 
#include "hal_data.h"
#include "oled_drv.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_timer.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_adc.h"
#include "ds18b20.h" 
#include "app_ui.h" 
#include "key.h" 
#include "app_state.h" 

typedef enum{
   INIT_DQ = 0,
   NEXT_0,
   NEXT_1,
   NEXT_2,
   NEXT_3,
   BACK,
    
}APP_STATE;

static void dispADC_state( void *ptr );
static void dispDS18B20_state( void *ptr );
static void dispISL29035_state( void *ptr );
static void dispSHT2X_state( void *ptr );

STATE_FUNC pSt_State = dispADC_state;

 uint8_t key_getState( void )
{
     static uint8_t run_state = INIT_DQ;
    
     if( Key_Scan(KEY1_SW2_PIN) == KEY_ON){
         run_state++;
     }
     else if( Key_Scan(KEY2_SW3_PIN) == KEY_ON){
         run_state--;
     }
     
     if( run_state >= NEXT_3 )
     {
         run_state = NEXT_3;
     }
     
     if( run_state <= NEXT_0 )
     {
         run_state = NEXT_0;
     }
     
     return run_state;
}

void state_machine(void)
{
    pSt_State((void *)pSt_State);
}

void run_action( uint8_t state )
{
    switch( state )
    {
        case NEXT_0:
            pSt_State = dispADC_state;
            return;
        
        case NEXT_1:
            pSt_State = dispDS18B20_state;
            return;
        
        case NEXT_2:
            pSt_State = dispISL29035_state;
            return;
        
        case NEXT_3:
            pSt_State = dispSHT2X_state;
            return;
        
        default:
            break;
    }
}

static void dispADC_state( void *ptr )
{
    uint8_t run_state;
    
    (void)ptr;
    oled_Clear();
    oled_SetCharSize( FONT_16 );  
    oled_PrintfString(13,0,(uint8_t*)"Renesas MCU ");  
    
    while(1)
    {
        run_state = key_getState();
        if( run_state != NEXT_0 ){
             run_action( run_state );
             return;
        }
        ui_active();
    }
}

static void dispDS18B20_state( void *ptr )
{
    uint8_t run_state;
    
    (void)ptr;
    oled_Clear();
    oled_SetCharSize( FONT_16 );  
    oled_PrintfString(13,0,(uint8_t*)"Renesas MCU ");  
    
    while(1)
    {
        run_state = key_getState();
        if( run_state != NEXT_1 ){
             run_action( run_state );
             return;
        }
        ui_dispDS18b20();
    }
}

static void dispISL29035_state( void *ptr )
{
    uint8_t run_state;
    
    (void)ptr;
    oled_Clear();
    oled_SetCharSize( FONT_16 );  
    oled_PrintfString(13,0,(uint8_t*)"Renesas MCU ");  
    
    while(1)
    {
        run_state = key_getState();
        if( run_state != NEXT_2 ){
             run_action( run_state );
             return;
        }
        ui_disISL29035();
    }
}

static void dispSHT2X_state( void *ptr )
{
    uint8_t run_state;
    
    (void)ptr;
    oled_Clear();
    oled_SetCharSize( FONT_16 );  
    oled_PrintfString(13,0,(uint8_t*)"Renesas MCU ");  
    
    while(1)
    {
        run_state = key_getState();
        if( run_state != NEXT_3 ){
             run_action( run_state );
             return;
        }
        ui_disSht2x();
    }
}

创建app_state.h文件，编写如下代码：

 /*
 FILE NAME  :  app_state.h
 Description:  app ui interface
 Author     :  [email protected]
 Date       :  2024/06/03
 */
 #ifndef APP_STATE_H
 #define APP_STATE_H
 
 #include "hal_data.h"
 
typedef void (*STATE_FUNC)(void *ptr);
extern STATE_FUNC pSt_State;
 
void state_machine(void);

#endif   /* APP_STATE_H */

5 功能测试

5.1 软件的代码结构

代码结构分为3个部分

1） MCU的驱动层

2） Device的驱动层

3） 功能应用层

5.2 功能测试

1）页面一

2)页面二

3）页面三

4）页面四