STC8增强型单片机开发day03

中断系统INT

中断的概念

中断系统是为使 CPU 具有对外界紧急事件的实时处理能力而设置的。
当中央处理机 CPU 正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求，要求 CPU 暂停当前的工作,转而去处理这个紧急事件，处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统，请示 CPU 中断的请求源称为中断源。微型机的中断系统一般允许多人中断源，当几个中新源同时向 CPU 请求中断，要求为它服务的时候，这就存在 CPU 优先响应哪一个中断源请求的问题。通常根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求源，即规定每一个中断源有一个优先级别。CPU 总是先响应优先级别最高的中断请求。
在这里插入图片描述
当 CPU 正在处理一个中断源请求的时候(执行相应的中断服务程序)，发生了另外一个优先级比它还高的中断源请求。如果 CPU 能够暂停对原来中断源的服务程序,转而去处理优先级更高的中断请求源处理完以后，再回到原低级中断服务程序，这样的过程称为中断嵌套。这样的中断系统称为多级中新系统，没有中断嵌套功能的中断系统称为单级中断系统。

在这里插入图片描述
用户可以用关总中断允许位(EA/IE.7)或相应中断的允许位屏蔽相应的中断请求，也可以用打开相应的中断允许位来使 CPU 响应相应的中断申请,每一个中断源可以用软件独立地控制为开中断或关中断状态，部分中断的优先级别均可用软件设置。高优先级的中断请求可以打断低优先级的中断，反之，低优先级的中断请求不可以打断高优先级的中断。当两个相同优先级的中断同时产生时，将由查询次序来决定系统先响应哪个中断。

中断源

能请示CPU中断的请求源为中断源。STC8H中的中断源如下图
在这里插入图片描述

中断寄存器

通过STC8H的用户手册可以查询到所有的中断寄存器，以及中断请求位信息。
http://www.stcmcudata.com/STC8F-DATASHEET/STC8H.pdf

中断函数

通过 interrupt关键字定义中断函数。示例如下:

void UART1_int (void) interrupt 0
{
}

● UART1_int是中断函数的名称，可以随意取，按照自己的需求定
● interrupt是中断函数的标记，说明当前函数是中断函数
● 0是中断次序，这个就需要根据自己业务，查询用户手册来定。
中断函数，可以理解为回调函数，就是这个函数定义出来了，在什么时机调用，不是我们做的，是系统自己调用的。而我们关心的是，某个事件触发了这个函数调用，我们可以在这个函数中写自己的逻辑。

验证Uart的中断函数

接收时亮灯，发送时灭灯

sfr		P5M1 	= 0xC9;
sfr		P5M0 	= 0xCA;
sfr		P5 		= 0xC8;
sbit	P53		= P5^3;

sfr     T2L     =   0xd7;
sfr     T2H     =   0xd6;
sfr     AUXR    =   0x8e;

sfr		IE		= 0xA8;
sbit	EA		= IE^7;
sbit	ES		= IE^4;

sfr		SCON	= 0x98;
sfr		SBUF	= 0x99;
sbit	RI		= SCON^0;
sbit	TI		= SCON^1;


void uart_hello(void) interrupt 4 {
	if(RI) {
        // 如果接收寄存器RI触发了中断，打开灯
		RI = 0;
		P53 = 1;//开
	} 
	
	if(TI) {
        // 如果发送寄存器TI触发了中断，关掉灯
		TI = 0;
		P53 = 0;//关
	}
}


void Delay1000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 57;
	j = 27;
	k = 112;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

int main() {
	P5M1 &= ~0x08,	P5M0 |=  0x08; //推挽输出
	
	SCON = 0x50;
	T2L = 0xe8; //65536-11059200/115200/4=0FFE8H
	T2H = 0xff;
	AUXR = 0x15;//启动定时器
	
	EA = 1;
	ES = 1;
	
	P53 = 0;
	
	while(1) {
        // 休眠1000ms
		Delay1000ms();
        // 发送一个数据0x11
		SBUF = 0x11;
        // 将TI位寄存器置为1 (这里可以不设置, 只要给SBUF赋值了, TI也会自动变为1)
		TI = 1;
	}
}

完成的内容有：
● 配置Uart初始化，包括定时发生器
● 查询几个寄存器地址：SBUF，IE

系统时钟

时钟与周期

系统时钟

系统时钟是指计算机中用于控制各个设备协调工作的定时器。它是计算机的主频，是CPU和外设工作的基础，通常表示为以赫兹为单位的频率，如1MHz，10MHz等等。

系统时钟的时钟信号，通常以晶振的形式提供。STC8H单片机支持外部晶振和内部晶振两种时钟源，可以通过相应的配置来选择使用哪种时钟源。

时钟周期

时钟周期是系统时钟一个完整的周期所需的时间。它的倒数就是时钟频率，即每秒钟发生的时钟周期数。例如，STC8H的时钟频率为24MHz，那么每个时钟周期的时间就是1/24MHz=41.67ns。

机器周期

也叫做指令周期。指令周期是一条指令的执行时间。
早期的STC8H单片机的机器周期为12个时钟周期。现在的STC8H可以有两种配置，一个是1T，一个是12T。

● 12T也就是早期的配置，假设当系统时钟为24MHz时，每个机器周期的时间就是12 * 41.67ns = 500ns。

● 1T是芯片架构升级后的，每个机器周期的时间为 1 * 41.67ns = 41.67ns.。

NOP指令

NOP指令是一种汇编指令，表示“no operation”（不执行任何操作）。它不会改变寄存器的值，也不会修改存储器中的数据。在程序中插入NOP指令可以用于延时或调整代码的执行顺序。

在大多数处理器中，NOP指令会被翻译成一个或多个机器指令来实现其“不执行任何操作”的效果。在STC8H单片机中，NOP指令被翻译成一条长度为1个字节的指令，不做任何操作。

NOP指令在某些情况下也被用于填充一些未使用的空间，使程序的大小达到特定的大小或对齐要求。在编写汇编代码时，程序员可以在代码中插入NOP指令来占用空间，使得代码和数据能够对齐在内存中的特定地址上，以提高程序的执行效率。

我们可以理解为让程序执行时，睡1个NOP指令周期的时长。

库函数系统时钟配置

在config.h中，配置系统时钟频率。

//#define MAIN_Fosc		22118400L	//定义主时钟
//#define MAIN_Fosc		12000000L	//定义主时钟
//#define MAIN_Fosc		11059200L	//定义主时钟
//#define MAIN_Fosc		 5529600L	//定义主时钟
#define MAIN_Fosc		24000000L	//定义主时钟

根据实际情况配置系统时钟。

值得注意的是，在系统时钟配置确定后，烧录时的时钟频率和此处配置的频率应该保持一致，否则会出现一些奇奇怪怪的错误。

测试不同时钟的执行周期

睡眠一个指令周期，观测高低电平变化时长。切换不同主频，体会主频不同带来了什么变化？

#include "config.h"
#include "GPIO.h"
#include "delay.h"


void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_3;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P5, &GPIO_InitStructure);//初始化
}

int main() {
	GPIO_config();
	
	while(1) {
		P53 = 1;
		NOP1();
		P53 = 0;
		//NOP1();
	}
}

以下为几种主频下的高低变化情况
在这里插入图片描述
以上是24M主频

在这里插入图片描述
以上是12M主频

以上是6M主频

小结：

● 主频越高，执行速度越快。
● 主频越高，干扰越强，越容易出现问题。

extern关键字

extern理解

extern是C语言中的一个关键字，用于说明一个全局变量或函数的定义不在本文件中，而在其他文件中，告诉编译器该变量或函数已经在别的文件中定义过了。

在C语言中，如果要在一个源文件中使用另一个源文件中定义的全局变量或函数，需要使用extern关键字声明一下该变量或函数，这样编译器才能知道该变量或函数已经在其他文件中定义过了。

extern变量

以下是extern关键字的用法和示例：
在一个源文件中定义全局变量，然后在另一个源文件中使用该变量：

 `driver.c`
int global_var = 10;

`main.c`
#include <stdio.h> 

extern int global_var; // 声明全局变量
int main() {
	printf("%d\n", global_var); // 使用全局变量
	return 0;
}

extern函数

在一个源文件中定义函数，然后在另一个源文件中使用该函数：

 `driver.c`
int add(int a, int b) { 
	return a + b;
}

`main.c`
extern int add(int a, int b); // 声明函数
int main() {
    int result = add(1, 2); // 使用函数
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

头文件中定义

需要注意的是，如果在一个源文件中定义了一个全局变量或函数，并且该变量或函数要在多个源文件中使用，那么需要将该变量或函数的定义放在一个头文件中，并在其他源文件中包含该头文件。

例如，将上面的global_var和add函数的定义放在一个头文件中：

`myheader.h`
extern int global_var;
extern int add(int a, int b);

然后在其他源文件中包含该头文件即可使用该变量和函数：

`myimpl.c`
#include "myheader.h" 

int global_var = 10;

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

`test.c`
#include <stdio.h>
#include "myheader.h"
int main() {
    printf("%d\n", global_var);
    int result = add(1, 2);
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

定时器Timer⭐

定时器

定时器是一种计时装置，通常由一个晶体振荡器提供时钟信号，可以计时一定的时间后执行相应的操作。在单片机中，定时器一般是由计数器和时钟源组成的，可以用来产生一定时间间隔的中断信号，或者用于测量输入信号的周期和占空比等。定时器通常具有多种工作模式和计数方式，可以灵活地应用于各种场合。

STC8H内置了5个16位定时器：T0，T1，T2，T3，T4.

Timer案例

使用定时器，控制板载LED高低电平输出。

// main.c
#include "Config.h"
#include "Timer.h"
#include "GPIO.h"
#include "NVIC.h"

void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_3;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;		//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P5, &GPIO_InitStructure);	//初始化
}
//int arr[];
//int counter = 3;

void TIMER_config(void) {
	TIM_InitTypeDef		TIM_InitStructure;						//结构定义

	//定时器0做16位自动重装, 中断频率为100000HZ，中断函数从P6.7取反输出50KHZ方波信号.
	TIM_InitStructure.TIM_Mode      = TIM_16BitAutoReload;	//指定工作模式,   TIM_16BitAutoReload,TIM_16Bit,TIM_8BitAutoReload,TIM_16BitAutoReloadNoMask
	TIM_InitStructure.TIM_ClkSource = TIM_CLOCK_1T;		//指定时钟源,     TIM_CLOCK_1T,TIM_CLOCK_12T,TIM_CLOCK_Ext
	TIM_InitStructure.TIM_ClkOut    = DISABLE;				//是否输出高速脉冲, ENABLE或DISABLE
	TIM_InitStructure.TIM_Value     = 65536UL - (MAIN_Fosc / 1000UL);	// 初值,指定Timer频率 1000hz (每秒执行1000次，每次1ms（周期））
																		// 不要小于367hz (2.7ms周期)
																		// 不要大于1 000 000hz 一百万 （1us周期)
	TIM_InitStructure.TIM_Run       = ENABLE;				//是否初始化后启动定时器, ENABLE或DISABLE
	Timer_Inilize(Timer0,&TIM_InitStructure);				//初始化Timer0	  Timer0,Timer1,Timer2,Timer3,Timer4
	NVIC_Timer0_Init(ENABLE,Priority_0);		//中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3
	
}                 
void main(){
	GPIO_config();
	TIMER_config();
	// 开启全局中断
	EA = 1;
	
	P53 = 0;		// 熄灯
	
	while(1);
}

// Timer_Isr.c
//========================================================================
// 函数: Timer0_ISR_Handler
// 描述: Timer0中断函数.
// 参数: none.
// 返回: none.
// 版本: V1.0, 2020-09-23
//========================================================================
void Timer0_ISR_Handler (void) interrupt TMR0_VECTOR		//进中断时已经清除标志
{
	// TODO: 在此处添加用户代码
   P53 = ~P53;
}

定时器配置理解

工作模式

工作模式指的是计数方式，timer的计数是在主频计数的基础上，来进行数数的。timer有16位的计数器，通过计数器来计数来确定定时器运行的时长，在关键位置触发定时中断。
● 16位自动重装载模式：可以被设置成定时或者计数两种模式，每当定时器溢出时就会触发中断或者输出信号。
● 16位不可重装载模式：计数值达到设定值后，定时器就会停止计数，需要重新初始化才能继续计数。
● 8位自动重装载模式：8位计数器溢出时触发中断或输出信号。
● 不可屏蔽中断的16位自动重装载模式：16位计数器溢出时触发中断或输出信号，并且可以通过软件或硬件方式清除定时器计数器的值。
通常使用16位自动重装载模式.

中断配置

中断配置是为了打开中断开关的，从而可以触发中断回调的，如果不配置，将无法触发中断回调。

时钟源

可配置的是重要有两个：
● 1T: 跟随主频。
● 12T: 进行12分频。

是否输出高速脉冲

TIM_ClkOut，可以配置DISABLE或者ENABLE
如果配置ENABLE，则P3.5端口会同步输出时钟脉冲

时钟周期设置

时钟周期指的是1秒钟执行多少次timer中断。
在这里插入图片描述

TIM_InitStructure.TIM_Value = 65536UL - (MAIN_Fosc / 10000UL);

以上配置中，TIM_InitStructure.TIM_Value最终会转化位寄存器配置。

其中，10000UL表示的就是时钟周期，意思就是这个timer回调1秒钟要调用 10000次。

注意时钟周期的取值范围，通过以上数学公式，(MAIN_Fosc / Timer频率)不能大于65536UL;理论上时钟周期可以无限大，经过测试，最大值为500000UL,也就是2us调用1次。但是，我们要考虑到，如果timer设置到这么高的频率，你在回调中执行的代码时长就不能超过这个值。如果是24M主频，1个时钟周期为 1/24MHz=41.67ns，但是一个指令通常由多个时钟周期组成，一段代码又由多个指令组成，这么一算，可做的操作就很少了。因此我们不要设置得那么大。

启动配置

配置定时器的启动

STC8扩展板

LED灯

原理图

在这里插入图片描述

控制分析

S8550 PNP 特性

在这里插入图片描述
B: base, 基极。（理解：基于/根据这个条件做什么事情）
E: emitter, 发射极。（理解：发射端）
C: collector, 集电极。（理解：收集电的区域，用电的器件在这个区域）
PNP型三极管，E极为输入端，C极为输出端，B极为控制端
B极为高电平时，E极到C极的电路截止，无法导通。
B极为低电平时，E极到C极的电路打开，正常导通。

开关控制

通过引脚 LED_SW来控制 B极是否为高低电平来控制是否导通

LED控制

在这里插入图片描述
通过LED的负极控制灯是否亮。如果负极为低则亮，负极为高则不亮。

功能设计

点亮LED

点亮灯泡1

几种GPIO模式

准双向口，也称为弱上拉模式，可做输入和输出操作，电流小，通常作为信号功能使用
推挽输出，也称为强上拉模式，作为输出操作，电流持续，作为功率输出
开漏输出，可做输入和输出操作，需要外部提供上拉电阻
高阻输入，电流无法输入，但是可以外部输入电平会拉高或拉低其位寄存器，用于数模转换

三极管特点

三极管是电流控制的器件，如果需要三极管导通或是关闭，需要持续给B极输入电流。（相对于mos管而言，三极管功耗较大，mos管耗电要少很多）

示例代码：

#include "config.h"
#include "GPIO.h"
#include "delay.h"

void	GPIO_config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_7;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;		//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P2,&GPIO_InitStructure);	//初始化
	
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_5;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;		//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P4,&GPIO_InitStructure);	//初始化
}


int main() {
	//GPIO 初始化	
	GPIO_config();
	
	// led 开关打开
	P45 = 0;
	
	while(1) {
		P27 = 1;
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		P27 = 0;
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
	}
	
	return 0;
}

走马灯

实现灯的顺序点亮

#include "config.h"
#include "GPIO.h"
#include "delay.h"

#define LED1		P27
#define LED2		P26
#define LED3		P15
#define LED4		P14
#define LED5		P23
#define LED6		P22
#define LED7		P21
#define LED8		P20
#define LED_SW	P45

void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_5;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P4, &GPIO_InitStructure);//初始化
	
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P1, &GPIO_InitStructure);//初始化
	
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P2, &GPIO_InitStructure);//初始化
}


int main() {
	int i;
	GPIO_config();
	
	EA = 1;
	
	LED_SW = 0;
	while(1) {
		for(i = 0;i < 8;i++) {
			LED1 = i == 0 ? 0 : 1;
			LED2 = i == 1 ? 0 : 1;
			LED3 = i == 2 ? 0 : 1;
			LED4 = i == 3 ? 0 : 1;
			LED5 = i == 4 ? 0 : 1;
			LED6 = i == 5 ? 0 : 1;
			LED7 = i == 6 ? 0 : 1;
			LED8 = i == 7 ? 0 : 1;
			delay_ms(100);
		}
		for(i = 7;i >= 0;i--) {
			LED1 = i == 0 ? 0 : 1;
			LED2 = i == 1 ? 0 : 1;
			LED3 = i == 2 ? 0 : 1;
			LED4 = i == 3 ? 0 : 1;
			LED5 = i == 4 ? 0 : 1;
			LED6 = i == 5 ? 0 : 1;
			LED7 = i == 6 ? 0 : 1;
			LED8 = i == 7 ? 0 : 1;
			delay_ms(100);
		}
	}
}

LED呼吸灯(PWM)⭐⭐

PWM基础概念

PWM全称是脉宽调制（Pulse Width Modulation），是一种通过改变信号的脉冲宽度来控制电路输出的技术。PWM技术在工业自动化、电机控制、LED调光等领域广泛应用。

PWM是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，它通过改变信号的占空比来控制输出的电平。在STC8H中，PWM输出的频率和占空比可以由程序控制，因此可以用来控制各种电机、灯光和其他设备的亮度、速度等参数。

STC8H芯片

STC8H 系列的单片机内部集成了8 通道 16 位高级PWM 定时器，分成两周期可不同的 PWM，分别命名为 PWMA 和PWMB ，可分别单独设置。

第一组 PWMA 可配置成4 组互补/对称/死区控制的PWM 或捕捉外部信号。

第二组 PWMB 可配置成4 路PWM 输出或捕捉外部信号。

两组 PWM 的时钟频率可分别独立设置。
在这里插入图片描述
PWM与引脚对应关系如下图：

PWMA应用

控制引脚P2.7实现LED灯1的呼吸效果。

拷贝所需库文件（其他必备库请自行准备）
a. STC8H_PWM.cSTC8H_PWM.h
b. NVIC.cNVIC.h
c. Switch.h
导入头文件，初始化宏及全局变量

#include "Config.h"
#include "GPIO.h"
#include "Delay.h"
#include "NVIC.h"
#include "Switch.h"
#include "STC8H_PWM.h"

#define LED_SW	P45

#define LED1		P27
#define LED2		P26
#define LED3		P15

#define FREQ		1000

#define PERIOD 	((MAIN_Fosc / FREQ) - 1)	// 周期

PWMx_Duty dutyA;

配置GPIO

void GPIO_config(void) {
    GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
    // LED_SW
    GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_5;		//指定要初始化的IO,
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
    GPIO_Inilize(GPIO_P4, &GPIO_InitStructure);//初始化
    // P2
    GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;		//指定要初始化的IO,
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
    GPIO_Inilize(GPIO_P2, &GPIO_InitStructure);//初始化
}

配置PWM

void	PWM_config(void)
{
    PWMx_InitDefine		PWMx_InitStructure;
		
	// 配置PWM4
    PWMx_InitStructure.PWM_Mode    =	CCMRn_PWM_MODE2;	//模式,		CCMRn_FREEZE,CCMRn_MATCH_VALID,CCMRn_MATCH_INVALID,CCMRn_ROLLOVER,CCMRn_FORCE_INVALID,CCMRn_FORCE_VALID,CCMRn_PWM_MODE1,CCMRn_PWM_MODE2
    PWMx_InitStructure.PWM_Duty    =  0;								//PWM占空比时间, 0~Period
    PWMx_InitStructure.PWM_EnoSelect  = ENO4P | ENO4N;	//输出通道选择,	ENO1P,ENO1N,ENO2P,ENO2N,ENO3P,ENO3N,ENO4P,ENO4N / ENO5P,ENO6P,ENO7P,ENO8P
    PWM_Configuration(PWM4, &PWMx_InitStructure);

	// 配置PWMA
    PWMx_InitStructure.PWM_Period   = PERIOD;					//周期时间,   0~65535
    PWMx_InitStructure.PWM_DeadTime = 0;					//死区发生器设置, 0~255
    PWMx_InitStructure.PWM_MainOutEnable= ENABLE;			//主输出使能, ENABLE,DISABLE
    PWMx_InitStructure.PWM_CEN_Enable   = ENABLE;			//使能计数器, ENABLE,DISABLE
    PWM_Configuration(PWMA, &PWMx_InitStructure);			//初始化PWM通用寄存器,  PWMA,PWMB

	// 切换PWM4选择PWM4_SW_P26_P27
    PWM4_SW(PWM4_SW_P26_P27);			//PWM4_SW_P16_P17,PWM4_SW_P26_P27,PWM4_SW_P66_P67,PWM4_SW_P34_P33

	// 初始化PWMA的中断
    NVIC_PWM_Init(PWMA,DISABLE,Priority_0);
}

编写Main函数


void main() {
    char direction = 1;
    u8 duty_percent = 0;// 0 -> 100

    EAXSFR();		/* 扩展寄存器访问使能， 必写！ */
    GPIO_config();
    PWM_config();
    EA = 1;

    // 总开关
    LED_SW = 0;
    LED1 = 0; // P2.7 PWM4
    LED2 = 0;
    LED3 = 0;

    // 循环之前，设置一次pwm（可选）
    dutyA.PWM4_Duty = PERIOD * duty_percent / 100;
    UpdatePwm(PWM4, &dutyA);
    // 0 -> 100
    while(1) {
        duty_percent += direction;
        // 让duty_percent一直在0-100来回往返
        if(duty_percent >= 100) {
            duty_percent = 100;
            direction = -1;
        } else if(duty_percent <= 0) {
            duty_percent = 0;
            direction = 1;
        }
        // 修改PWM4的duty
        dutyA.PWM4_Duty = PERIOD * duty_percent / 100;
        UpdatePwm(PWM4, &dutyA);
				
        delay_ms(10);
    }
}

PWM配置详解

周期

系统主频：1秒钟计数多少次。

代码中的PWM周期(PWM Period)，指的是按N等份切分1秒钟，每个等份的计数值。

在这里插入图片描述
例如上图，我们按照8等份切分1秒钟的总计数值MAIN_Fosc（主频），每个PWM周期的计数值为：

PWM_Period = MAIN_Fosc / 8 = 24M / 8 = 3M = 3 000 000 单位为次。

即如果将这个3M作为Period参数，可以得到PWM方波每个周期的时长为：

1 / 8 = 0.125s

代码中的配置：

#define PERIOD 	(MAIN_Fosc / FREQ)	// 周期
PWMx_InitStructure.PWM_Period   		= PERIOD - 1;

配置的是周期中的计数值。

我们的理解策略：通常我们不关心计数值，关心的是1秒钟执行多少次（即频率Hz），也就是一秒钟多少个周期。

因此在代码MAIN_Fosc / 1000中的1000表示的是1秒钟多少个周期（即频率Hz）。

MAIN_Fosc / 1000表示的是每个周期的计数值。那为什么要-1呢？因为计数器是从0开始计数的。

占空比

在一个PWM的周期计数中，高电平的计数时长百分比。
在这里插入图片描述

模式

● 冻结: CCMRn_FREEZE
● 匹配时设置通道 n 的输出为有效电平: CCMRn_MATCH_VALID
● 匹配时设置通道 n 的输出为无效电平: CCMRn_MATCH_INVALID
● 翻转: CCMRn_ROLLOVER
● 强制为无效电平: CCMRn_FORCE_INVALID
● 强制为有效电平: CCMRn_FORCE_VALID
● PWM 模式 1: CCMRn_PWM_MODE1
● PWM 模式 2: CCMRn_PWM_MODE2

常用的为PWM 模式 1PWM 模式 2

PWM 模式 1和PWM 模式 2是反向的，一个占空比越大越亮，一个是越小越亮。

使能PWM

PWMx_InitStructure.PWM_MainOutEnable= ENABLE;			//主输出使能, ENABLE,DISABLE
PWMx_InitStructure.PWM_CEN_Enable   = ENABLE;			//使能计数器, ENABLE,DISABLE
PWM_Configuration(PWMA, &PWMx_InitStructure);			//初始化PWM通用寄存器,  PWMA,PWMB

引脚配置

PWM4_SW(PWM4_SW_P26_P27);

使能配置成功后，pwm才能工作。
如果运行中pwm想停止掉，也可以通过配置使能来停止。

EAXSFR扩展寄存器

由于PWM的配置相关特殊功能寄存器位于扩展RAM区域，访问这些寄存器,需先将P_SW2的BIT7设置为1,才可正常读写。

EAXSFR();		/* 扩展寄存器访问使能 */

详细可参见STC8手册：
● 3.1.2 《外设端口切换控制寄存器 2（P_SW2）》
● 9.2.8 《扩展 SFR 使能寄存器 EAXFR 的使用说明》

震动马达

原理图

在这里插入图片描述

控制分析

S8050 NPN三极管特性

NPN型三极管的工作原理是基于PN结和PNP型晶体管的工作原理。

当外加正向电压时，发射区的P型半导体被注入少量的N型载流子（电子），这些电子被加速并向基区移动。在基区，电子与空穴结合，从而减少了空穴的浓度。当基区浓度低于发射区浓度时，电子会进一步扩散到集电区，导致集电区产生电流。

当外加反向电压时，PN结会被反向偏置。此时，电子和空穴被吸引到PN结中心，从而阻止了电流的流动。
在这里插入图片描述
B: base, 基极。（理解：基于/根据这个条件做什么事情）
E: emitter, 发射极。（理解：发射端，入口）
C: collector, 集电极。（理解：收集电的区域，用电的器件在这个区域）
NPN型三极管，C极为输入端，E极为输出端，B极为控制端
B极为高电平时，C极到E极的电路导通。
B极为低电平时，E极到C极的电路断开。

震动控制

通过P0.1引脚控制马达震动

功能设计

实现震动马达的震动。

#include "Config.h"
#include "GPIO.h"
#include "Delay.h"

#define MOTOR P01

void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_1;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P0, &GPIO_InitStructure);//初始化
}


int main() {
	int i;
	GPIO_config();
	
	EA = 1;
	
	while(1) {
		MOTOR = 1;
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		MOTOR = 0;
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
	}
}

实现的是1秒钟控制一次马达震动。

震动马达PWM

PWMB的应用

实现不同占空比下的震动的效果

拷贝依赖

STC8H_PWM.hSTC8H_PWM.c
NVIC.hNVIC.c
Switch.h

实现main.c

#include "Config.h"
#include "Delay.h"
#include "GPIO.h"
#include "STC8H_PWM.h"
#include "NVIC.h"
#include "Switch.h"

#define MOTOR P01

#define PREQ			1000

#define PERIOD (MAIN_Fosc / PREQ)

void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_1;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P0, &GPIO_InitStructure);//初始化
}
void	PWM_config(void)
{
	PWMx_InitDefine		PWMx_InitStructure;

	PWMx_InitStructure.PWM_Mode    		=	CCMRn_PWM_MODE1;	//模式,		CCMRn_FREEZE,CCMRn_MATCH_VALID,CCMRn_MATCH_INVALID,CCMRn_ROLLOVER,CCMRn_FORCE_INVALID,CCMRn_FORCE_VALID,CCMRn_PWM_MODE1,CCMRn_PWM_MODE2
	PWMx_InitStructure.PWM_Duty    		=  0;	//PWM占空比时间, 0~Period
	PWMx_InitStructure.PWM_EnoSelect  = ENO6P;				//输出通道选择,	ENO1P,ENO1N,ENO2P,ENO2N,ENO3P,ENO3N,ENO4P,ENO4N / ENO5P,ENO6P,ENO7P,ENO8P
	PWM_Configuration(PWM6, &PWMx_InitStructure);			//初始化PWM,  PWMA,PWMB

	PWMx_InitStructure.PWM_Period   = PERIOD - 1;					//周期时间,   0~65535
	PWMx_InitStructure.PWM_DeadTime = 0;					//死区发生器设置, 0~255
	PWMx_InitStructure.PWM_MainOutEnable= ENABLE;			//主输出使能, ENABLE,DISABLE
	PWMx_InitStructure.PWM_CEN_Enable   = ENABLE;			//使能计数器, ENABLE,DISABLE
	PWM_Configuration(PWMB, &PWMx_InitStructure);			//初始化PWM通用寄存器,  PWMA,PWMB

	PWM6_SW(PWM6_SW_P01);					//PWM6_SW_P21,PWM6_SW_P54,PWM6_SW_P01,PWM6_SW_P75

	NVIC_PWM_Init(PWMB,DISABLE,Priority_0);
}

void main(){
	PWMx_Duty duty;
	u8 duty_percent = 0; // 0 - 100
	
	EAXSFR();
	
	GPIO_config();
	PWM_config();
	
	duty.PWM6_Duty = 0;
	UpdatePwm(PWM6, &duty);
	while(1){
		delay_ms(10);
		
		// 设置占空比
		duty.PWM6_Duty = PERIOD * duty_percent / 100;
		UpdatePwm(PWMB, &duty);
		
		// 修改占空比 0 -> 100
		duty_percent++;
		if(duty_percent > 100){
			duty_percent = 0;
		}
		
	}
}

电位器案例(ADC)⭐⭐

案例介绍

通过控制滑动变阻器，来观察电压变化。

在这里插入图片描述

通过万用表测量 P0.5位置的电压
通过代码读取出 P0.5位置的电压

万用表测量

调整万用表到电压测量位
正极接P0.5
负极接GND
读取值

ADC概念

ADC(Analog to Digital Converter 模数转换器）是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。在电子系统中，模拟信号常常需要转换为数字信号进行处理和存储。模数转换的基本原理是将模拟信号进行采样，并将采样值量化为数字表示。
● 采样：是指在一定时间间隔内对模拟信号进行测量，并将测量值存储在数字形式的数据中
● 量化：是将这些连续的模拟信号值离散化为一系列数字值，通常使用二进制表示。
简单理解，ADC是把模拟信号转换为数字信号的工具，我们可以认为，一个信号有强弱之分，强弱的体现为电压的高低。在数字电路中，只有0和1之分，也就是高电平或低电平。那么体现不了这个强弱。ADC的作用就是体现强弱，精确化的拿到具体的值。

应用场景：

医疗设备：如心电图、血压计之类。
音频信号处理：在数字音频处理中，ADC将模拟音频信号转换为数字信号，然后可以进行数字信号处理和存储。
电力系统：测量电压。
总之，需要知道信号强弱的，需要将模拟信号转为数字信号的都会用到ADC。

STC8H芯片有15个通道的ADC功能引脚：

ADC功能	引脚
ADC0	P1.0
ADC1	P1.1
ADC2	P5.4
ADC3	P1.3
ADC4	P1.4
ADC5	P1.5
ADC6	P1.6
ADC7	P1.7
ADC8	P0.0
ADC9	P0.1
ADC10	P0.2
ADC11	P0.3
ADC12	P0.4
ADC13	P0.5
ADC14	P0.6

代码实现

IO初始化为高阻输入

void GPIO_config(void) {
    GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
    GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_5;		//指定要初始化的IO,
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_HighZ;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
    GPIO_Inilize(GPIO_P0, &GPIO_InitStructure);//初始化
}

ADC配置逻辑

/******************* AD配置函数 *******************/
void	ADC_config(void)
{
	ADC_InitTypeDef		ADC_InitStructure;		//结构定义

	ADC_InitStructure.ADC_SMPduty   = 31;		//ADC 模拟信号采样时间控制, 0~31（注意： SMPDUTY 一定不能设置小于 10）
	ADC_InitStructure.ADC_CsSetup   = 0;		//ADC 通道选择时间控制 0(默认),1
	ADC_InitStructure.ADC_CsHold    = 1;		//ADC 通道选择保持时间控制 0,1(默认),2,3
	ADC_InitStructure.ADC_Speed     = ADC_SPEED_2X1T;		//设置 ADC 工作时钟频率	ADC_SPEED_2X1T~ADC_SPEED_2X16T
	ADC_InitStructure.ADC_AdjResult = ADC_RIGHT_JUSTIFIED;	//ADC结果调整,	ADC_LEFT_JUSTIFIED,ADC_RIGHT_JUSTIFIED
	ADC_Inilize(&ADC_InitStructure);		//初始化
	ADC_PowerControl(ENABLE);				//ADC电源开关, ENABLE或DISABLE
	NVIC_ADC_Init(DISABLE,Priority_0);		//中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3
}

数据读取与转换

result = Get_ADCResult(ADC_CH13);
v = result * 2.5 / 4096;

芯片基准电压，参考ADC_VRef+引脚，此引脚设计如下：
在这里插入图片描述

ADC为12位精度的，意思是最大值是2的12次方，值为4096.

ADC的这个最大值，表示的是最大测量范围：

数值最大为4096
测量的电压值不能超过基准电压
基准电压对应的值为4096
记住：我们用4096表示基准电压。

以上原理图中，基准电压由 VREF电压决定。这个电路中用到了一个芯片CJ431/CD431，这是一款电压基准芯片，会恒定的输出2.5V电压。
在我们的设计方案中，理论上可以不使用这个电压基准芯片的，直接连接3V3，但是LDO的输出稳定性不够，因此使用电压基准芯片会更为准确。

由以上我们可以得出：

基准电压为：2.5V
基准电压对应的数值是4096
测量的值为ADC引脚
电压值的计算：

反向得到电源输入电压

将ADC_Vref+引脚接到VCC管脚
MCU_Vcc = 4096 * 1.19V / 12位ADC转换结果(CH15)