本帖最后由 yljon 于 2020-6-28 20:42 编辑
基于RT-Thread与东软载波的上位机下位机开发
作者：李俊（论坛ID：yljon）
一、概述:
1. 下位机系统实现功能：
1） 电参数自动采集，演示系统用开发板上VR采集ADC，实际系统中用RS-485采配电房交流2000A配电柜；
2） A/B路合闸开关切换控制，演示系统用开发板上K1，K2，实际系统用隔离IO采集合闸开关；
3） A/B路合闸开关状态显示，演示系统用开发板上LED，实际系统用隔离IO输出；
4） 触摸屏显示电流和A/B路状态，触摸屏也可以操作A/B路合闸开关切换；
2. 上位机系统实现功能：
1） 采集的数据上传到电脑上位机程序中，在上位机程序显示采集数据和状态；
2） 上位机程序下发控制指令，使A/B路合闸开关进行动作；
3. 下位机准备用东软载波开发板，MCU型号：ES32F0654LT；
4. 下位机系统准备用RT-Thread；
二、RT-Thread使用情况概述：
首次接触RT-Thread，感觉比UCOS比FreeRTOS强大，RT-Thread 与其他很多 RTOS 如 FreeRTOS、uC/OS 的主要区别之一是，它不仅仅是一个实时内核，还具备丰富的中间层组件。详细内容参见RT-Thread官网：https://www.rt-thread.org/document/site/tutorial/quick-start/introduction/introduction/
我这个演示项目主要用RT-Thread的内容有：
1. 由于申请的板卡是M0的板卡，那就用RT-Thread精简版的吧，就用：RT-Thread Nano;
2. 虽然这个演示项目足够简单，多线程还是要用的；
3. 各线程里面的延时肯定用RT-Thread自带的，时钟管理要用滴；
4. 由于通信主要用UART，预计接收发送啥的应该用中断；
5. 开发板上的按钮，预计用中断吧；
其它RT-Thread高级功能估计这次用不上了，暂时就不去搞了。
三、硬件框架：
1. 硬件包括：
1） 开发板：东软载波开发板，MCU型号：ES32F0654LT
2） 烧录器：东软载波配套的ES-LINK II
3） 串口屏：型号TJC3224T124_011(这个也是向官方申请的样品)
2. 硬件连接示意图：
3. 实际硬件图：
四、软件框架：
1. 先将驱动装起来，由于此次是二姨家配套的板子提供的烧录器是ES-LINK II，到官网（http://www.essemi.com/）下载ES-LINK II的驱动ESburner_1.0.0.98.zip，安装好驱动之后，将ES-LINKII插入电脑，在电脑上会看到如下：
打开KEIL，在设置里看见这样，至此驱动安装就OK啦。
2.我的开发板是ES32F0654，要将PACK装起来，到官网（http://www.essemi.com/）上下载PACK，我下载的是Eastsoft.ES32_DFP.1.0.5，安装好之后，在KEIL中可以看见如下：
3.为了编程方便，先选择一个官网（http://www.essemi.com/）上的DEMO基础程序，我选择的是ES32_SDK_V1.05下的02_send_recv_by_interrupt，
4.下面就是重点了：移植RT-Thread Nano，精彩的部分即将开始：
1）点击 Manage Run-Time Environment,在 Manage Rum-Time Environment 里 "Software Component" 栏找到 RTOS，Variant 栏选择 RT-Thread，然后勾选 kernel，点击 "OK" 就添加 RT-Thread 内核到工程了。
2）这个时候将在工程里看见添加内容：
3）下面是让这个RT-Thread接管我们的裸机程序：
A. 异常处理函数的接管：删除原来裸机程序irq.c中原来的HardFault_Handler() ，这个在RT-Thread中有重新定义；
B．挂机处理函数的接管：删除原来裸机程序irq.c中原来的PendSV_Handler() ，这个在RT-Thread中有重新定义；
C.时钟处理函数的接管：删除原来裸机程序irq.c中原来的SysTick_Handler() ，这个在RT-Thread中有重新定义；
D. 在main.c 加入RT-Thread的头文件rtthread.h即可。
至此一个RT-Thread程序已经诞生了！！！
5.在移植好的程序里添加需要的功能：
1）添加数据采集功能：
这个系统是A路和B路切换功能，但是采集只需要采集一路即可，使用ADC采集，ADC初始化代码如下：
void adc_init(void)
{
gpio_init_t x;
/* Initialize ADC pin */
x.mode = GPIO_MODE_INPUT;
x.pupd = GPIO_PUSH_UP;
x.odrv = GPIO_OUT_DRIVE_NORMAL;
x.flt = GPIO_FILTER_DISABLE;
x.type = GPIO_TYPE_CMOS;
x.func = GPIO_FUNC_0;
ald_gpio_init(GPIO_CH_PORT, ADC_CH14_PIN, &x);
/* clear adc_handle_t structure */
memset(&h_adc, 0x0, sizeof(adc_handle_t));
/* clear adc_nch_conf_t structure */
memset(&nm_config, 0x0, sizeof(adc_nch_conf_t));
/* Initialize adc */
h_adc.perh = ADC0;
h_adc.init.data_align = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
h_adc.init.scan_mode = DISABLE;
h_adc.init.cont_mode = DISABLE;
h_adc.init.nch_len = ADC_NCH_LEN_1;
h_adc.init.disc_mode = ADC_ALL_DISABLE;
h_adc.init.disc_nbr = ADC_DISC_NBR_1;
h_adc.init.conv_res = ADC_CONV_RES_12;
h_adc.init.clk_div = ADC_CKDIV_128;
// h_adc.init.nche_sel = ADC_NCHESEL_MODE_ALL;
h_adc.init.neg_ref = ADC_NEG_REF_VSS;
h_adc.init.pos_ref = ADC_POS_REF_VDD;
// h_adc.adc_reg_cplt_cbk = normal_convert_complete;
// h_adc.adc_inj_cplt_cbk = insert_convert_complete;
// h_adc.adc_out_of_win_cbk = out_window_complete;
// h_adc.adc_error_cbk = error_complete;
// h_adc.adc_ovr_cbk = ovr_complete;
ald_adc_init(&h_adc);
/* Initialize normal convert channel */
nm_config.channel = ADC_CHANNEL_14;
nm_config.rank = ADC_NCH_RANK_1;
nm_config.samp_time = ADC_SAMPLETIME_4;
ald_adc_normal_channel_config(&h_adc, &nm_config);
return;
}
在ADC初始化之后，就可以在主程序中直接使用了，直接将采集数据给myvolt即可，
代码如下：
ald_adc_start_by_dma(&h_adc, &myvolt, 1, ADC_CHANNEL_0);
2）由于我设计的数据采集系统支持本地按钮切换操作，按钮才操作使用GPIO的INPUT功能即可，为了方便使用，使用中断方式，GPIO初始化代码如下：
void key_init(void)
{
gpio_init_t x;
exti_init_t exti;
/* Initialize key exti pin as input */
x.mode = GPIO_MODE_INPUT;
x.odos = GPIO_PUSH_PULL;
x.pupd = GPIO_PUSH_UP;
x.odrv = GPIO_OUT_DRIVE_NORMAL;
x.flt = GPIO_FILTER_DISABLE;
x.type = GPIO_TYPE_CMOS;
x.func = GPIO_FUNC_1;
ald_gpio_init(GPIO_KEY_1_PORT, GPIO_KEY_1_PIN, &x);
ald_gpio_init(GPIO_KEY_2_PORT, GPIO_KEY_2_PIN, &x);
/* Initialize external interrupt */
exti.filter = ENABLE;
exti.cks = EXTI_FILTER_CLOCK_10K;
exti.filter_time = 10;
ald_gpio_exti_init(GPIO_KEY_1_PORT, GPIO_KEY_1_PIN, &exti);
ald_gpio_exti_init(GPIO_KEY_2_PORT, GPIO_KEY_2_PIN, &exti);
/* Clear interrupt flag */
ald_gpio_exti_clear_flag_status(GPIO_KEY_1_PIN);
ald_gpio_exti_clear_flag_status(GPIO_KEY_2_PIN);
/* Configure interrupt */
ald_gpio_exti_interrupt_config(GPIO_KEY_1_PIN, EXTI_TRIGGER_TRAILING_EDGE, ENABLE);
ald_gpio_exti_interrupt_config(GPIO_KEY_2_PIN, EXTI_TRIGGER_TRAILING_EDGE, ENABLE);
}
初始化完成之后，编写中断处理函数，由于分别使用A路和B路按钮，判断一下按钮即可，代码如下：
void gpio_irq_handler(void)
{
/* Check and clear interrupt flag */
if (ald_gpio_exti_get_flag_status(GPIO_KEY_1_PIN)) {
ald_gpio_exti_clear_flag_status(GPIO_KEY_1_PIN);
//ald_gpio_toggle_pin(LED1_PORT, LED1_PIN);
ald_gpio_write_pin(LED2_PORT,LED2_PIN,1);
//
//这里可以加入防呆
//
ald_gpio_write_pin(LED1_PORT,LED1_PIN,0);
FenLu=1;
}
if (ald_gpio_exti_get_flag_status(GPIO_KEY_2_PIN)) {
ald_gpio_exti_clear_flag_status(GPIO_KEY_2_PIN);
//ald_gpio_toggle_pin(LED2_PORT, LED2_PIN);
ald_gpio_write_pin(LED2_PORT,LED2_PIN,0);
//
//这里可以加入防呆
//
ald_gpio_write_pin(LED1_PORT,LED1_PIN,1);
FenLu=2;
}
return;
}
3）由于我设计这套系统支持触摸屏切换A路和B路，触摸屏使用串口，所以串口的处理如下，先初始化触摸屏的串口UART1，代码如下：
void uart1_init(void)
{
gpio_init_t x;
/* Initialize tx pin */
x.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
x.odos = GPIO_PUSH_PULL;
x.pupd = GPIO_PUSH_UP;
x.odrv = GPIO_OUT_DRIVE_NORMAL;
x.flt = GPIO_FILTER_DISABLE;
x.type = GPIO_TYPE_TTL;
x.func = GPIO_FUNC_3;
ald_gpio_init(UART1_TX_PORT, UART1_TX_PIN, &x);
/* Initialize rx pin */
x.mode = GPIO_MODE_INPUT;
x.odos = GPIO_PUSH_PULL;
x.pupd = GPIO_PUSH_UP;
x.odrv = GPIO_OUT_DRIVE_NORMAL;
x.flt = GPIO_FILTER_DISABLE;
x.type = GPIO_TYPE_TTL;
x.func = GPIO_FUNC_3;
ald_gpio_init(UART1_RX_PORT, UART1_RX_PIN, &x);
/* clear uart_handle_t structure */
memset(&h_uart1, 0x0, sizeof(h_uart1));
/* Initialize tx_buf */
memset(tx1_buf, 0x55, 32);
/* Initialize uart */
h_uart1.perh = UART1;
h_uart1.init.baud = 115200;
h_uart1.init.word_length = UART_WORD_LENGTH_8B;
h_uart1.init.stop_bits = UART_STOP_BITS_1;
h_uart1.init.parity = UART_PARITY_NONE;
h_uart1.init.mode = UART_MODE_UART;
h_uart1.init.fctl = UART_HW_FLOW_CTL_DISABLE;
h_uart1.tx_cplt_cbk = uart1_send_complete;
h_uart1.rx_cplt_cbk = uart1_recv_complete;
h_uart1.error_cbk = uart1_error;
ald_uart_init(&h_uart1);
return;
}
对于触摸屏的发送和接收直接在主函数里处理，代码如下：
ald_uart_send_by_it(&h_uart1, tx1_buf, 10);
ald_uart_recv_by_it(&h_uart1, rx1_buf, 8);
对于触摸屏的发送，无需我们处理，但是对于接收，我们必须处理，放在中断里处理，中断处理函数如下：
void uart1_recv_complete(uart_handle_t *arg)
{
if(rx1_buf[0]==0x01&&rx1_buf[1]==0x06&&rx1_buf[6]==0x88&&rx1_buf[7]==0x99)
{
FenLu=rx1_buf[5];
if(FenLu==1)
{
ald_gpio_write_pin(LED2_PORT,LED2_PIN,1);
//
//这里可以加入防呆
//
ald_gpio_write_pin(LED1_PORT,LED1_PIN,0);
}
if(FenLu==2)
{
ald_gpio_write_pin(LED2_PORT,LED2_PIN,0);
//
//这里可以加入防呆
//
ald_gpio_write_pin(LED1_PORT,LED1_PIN,1);
}
}
return;
}
4）在这套系统中，上位机电脑上的程序也是我自己编写，所以通讯速度、格式、协议我都完全掌控，所以采用串口，对串口UART2的初始化如下：
<p>void uart2_init(void)
{
gpio_init_t x;</p><p> /* Initialize tx pin */
x.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
x.odos = GPIO_PUSH_PULL;
x.pupd = GPIO_PUSH_UP;
x.odrv = GPIO_OUT_DRIVE_NORMAL;
x.flt = GPIO_FILTER_DISABLE;
x.type = GPIO_TYPE_TTL;
x.func = GPIO_FUNC_5;
ald_gpio_init(UART2_TX_PORT, UART2_TX_PIN, &x);</p><p> /* Initialize rx pin */
x.mode = GPIO_MODE_INPUT;
x.odos = GPIO_PUSH_PULL;
x.pupd = GPIO_PUSH_UP;
x.odrv = GPIO_OUT_DRIVE_NORMAL;
x.flt = GPIO_FILTER_DISABLE;
x.type = GPIO_TYPE_TTL;
x.func = GPIO_FUNC_5;
ald_gpio_init(UART2_RX_PORT, UART2_RX_PIN, &x);</p><p> /* clear uart_handle_t structure */
memset(&h_uart2, 0x0, sizeof(h_uart2));
/* Initialize tx_buf */
memset(tx2_buf, 0x56, 32);
/* Initialize uart */
h_uart2.perh = UART2;
h_uart2.init.baud = 115200;
h_uart2.init.word_length = UART_WORD_LENGTH_8B;
h_uart2.init.stop_bits = UART_STOP_BITS_1;
h_uart2.init.parity = UART_PARITY_NONE;
h_uart2.init.mode = UART_MODE_UART;
h_uart2.init.fctl = UART_HW_FLOW_CTL_DISABLE;
h_uart2.tx_cplt_cbk = uart2_send_complete;
h_uart2.rx_cplt_cbk = uart2_recv_complete;
h_uart2.error_cbk = uart2_error;
ald_uart_init(&h_uart2);
return;
}
</p><p> </p>
对上位机的串口发送和接收也直接在主函数里处理即可，由于协议是我自己编写，发送、接收格式和触摸屏发送、接收格式一致，这样就方便许多，代码如下：
ald_uart_send_by_it(&h_uart2, tx1_buf, 10);
ald_uart_recv_by_it(&h_uart2, rx2_buf, 8);
对于上位机电脑的发送，无需我们处理，但是对于接收，我们必须处理，放在中断里处理，中断处理函数如下：
void uart2_recv_complete(uart_handle_t *arg)
{
if(rx2_buf[0]==0x01&&rx2_buf[1]==0x06&&rx2_buf[6]==0x88&&rx2_buf[7]==0x99)
{
FenLu=rx2_buf[5];
if(FenLu==1)
{
ald_gpio_write_pin(LED2_PORT,LED2_PIN,1);
//
//这里可以加入防呆
//
ald_gpio_write_pin(LED1_PORT,LED1_PIN,0);
}
if(FenLu==2)
{
ald_gpio_write_pin(LED2_PORT,LED2_PIN,0);
//
//这里可以加入防呆
//
ald_gpio_write_pin(LED1_PORT,LED1_PIN,1);
}
}
return;
}
至此，本套系统的全部代码都编写完成了，烧录到板子上进行试验，可以完美运行。
6.上位机电脑程序的编写，主要功能就是：
A.在上位机上显示A路和B路状态；
B.在上位机上显示采集的数据；
C.在上位机上进行A路和B路切换；
配合下位机可以完美运行：
五．演示视频：
1.使用按钮控制A/B路切换的视频地址；
https://www.bilibili.com/video/BV1Qt4y1C7nz
2.使用触摸屏控制A/B路切换的视频地址；
https://www.bilibili.com/video/BV1Fi4y1t7rk
3.使用上位机控制A/B路切换的视频地址；
https://www.bilibili.com/video/BV1Qp4y1Q7tE
4.设计的配电柜A/B路切换的综合演示视频地址：
https://www.bilibili.com/video/BV1rD4y1Q7Yd
六．源代码地址：
1.触摸屏源代码：按照以上步骤配置的触摸屏源代码只有一个文件：《触摸屏：RT-Thread创新大赛.HMI》，
触摸屏：RT-Thread创新大赛.rar
(234.43 KB)
2.东软载波RT-Thread源代码：按照以上步骤配置的源代码只有一个文件《main.c》,
main.rar
(2.25 KB)
其余涉及东软载波的代码直接直接从官网（http://www.essemi.com）下载即可；涉及RT-Thread的代码直接从RT-Thread官网（https://www.rt-thread.org）下载即可。
3.上位机使用VB写的，只有一个文件《上位机：RT-Thread创新大赛.frm》
上位机：RT-Thread创新大赛.rar
(2.28 KB)
七．总结：
1.东软载波板子功能很多，这个演示系统只用到：时钟、中断、ADC、GPIO、UART等几个简单的功能；
2. RT-Thread是一个功能强大的系统，这个演示系统只用到：RT-Thread内核、时钟、中断、延时等几个简单功能，RT-Thread很多高级功能和组件都没有用的，后续持续学习，争取将其完整版的高级功能和组件都尝试一把。
3.特别说明：RT-Thread的文档中心绝对值得所有程序员去学习的地方，是一个快速入手的最佳地方。
最后一个最重要的是这篇文案。
yljon：基于RT-Thread与东软载波的上位机下位机开发.rar
(3.84 MB)
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