W5500通过上位机控制实现调节LED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;

}