新定义NBK-EBS003 IoT功能扩展板，云端与显示的契合！

21小跑堂 · 2023-2-28 11:12

本帖最后由 xld0932 于 2023-2-28 11:14 编辑

#申请原创# @21小跑堂

NBK-EBS003 IoT功能扩展板是新定义推出的基于NBK-RD8x3x核心底板上的扩展硬件，具有丰富的功能：
1.四个常规LED灯
2.三色RGB灯
3.触控按键、触控滑条
4.OLED显示模块
5.ESP-01 Wi-Fi模块

在之前的分享帖中我们已经介绍了LED灯、RGB灯的控制方式，对于NBK-EBS003 IoT功能扩展板亦是相同的控制原理，需要注意的是，如果是将NBK-ES003 IoT扩展板直接插在NBK-RD8x3x核心底板上，需要将核心底板上的J10跳帽移动一设置选项，这样才可以使用三色RGB灯正常显示哦；

本篇要主要来分享一下使用RD8T36系列芯片的USCI0接口的TWI工作模式完成对OLED的显示驱动，UART0接口完成与ESP-01 Wi-Fi模块的通讯，最后结合这两个功能完成通过ESP-01 Wi-Fi模块连接Wi-Fi后，与知心天气服务器进行连接，获取当地的实时温度，显示在OLED上……

当然在完成上述功能的前提下，我们还需要准备一下软硬件相关的资料：
1、RD8T36P48J芯片数据手册
2、易码魔盒EasyCodeCube_RDSV3.2.5_20230105
3、新定义NBK-RD8x3x应用资料
上面3个都可以在新定义官网的下载中心进行下载：https://www.rdsmcu.com/
4、NBK-EBS003 IoT扩展板原理图：

NBK-EBS003原理图.pdf (135.27 KB)

2023-2-28 11:07 上传

点击文件名下载附件

除了软件资料外，我们硬件平台也是不可缺少的：
1、NBK-RD8x3x核心底板
2、NBK-EBS003 IoT扩展板
3、RD LINK PRO
因为在NBK-RD8x3x核心底板上已经带有ISP下载功能模块，所以RD LINK PRO是可选择工具；ISP仅可以下载程序到MCU运行，通过实际的运行结果验证功能是否正常；而RD LINK PRO除了具有下载程序的功能之外，还带有脱机烧录、在线调试、仿真等等丰富的功能……各位小伙伴可以根据需要自行选择……

1.TWI底层驱动程序（中断方式 + 超时处理）
在TWM产生START信号、发送数据时，操作成功/完成后都会产生TWIF中断（中断打开的情况下），我们通过这个中断来判断操作是否完成，再结合TIMEOUT超时处理，这样可以保证程序不会因为通讯断开而导致程序卡死的现象，保证了程序的可靠性……

复制

/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_TWI_Ready(void)

{

    USCI0_TWI_AcknowledgeConfig(DISABLE);



    _nop_();

    _nop_();

    _nop_();



    USCI0_TWI_Cmd(DISABLE);

    USCI0_TWI_Cmd(ENABLE);



    _nop_();

    _nop_();

    _nop_();

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

uint16_t OLED_TWI_Start(void)

{

    uint16_t Timeout   = OLED_TWI_TIMEOUT;



    TWI0_InterruptFlag = 0;



    USCI0_TWI_Start();



    while ((0 == TWI0_InterruptFlag) && (0 != Timeout))

    {

        Timeout--;

    }



    return (Timeout);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_TWI_Stop(void)

{

    _nop_();

    _nop_();

    _nop_();



    USCI0_TWI_MasterModeStop();



    _nop_();

    _nop_();

    _nop_();

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

uint16_t OLED_TWI_SendData(uint8_t Value)

{

    uint16_t Timeout   = OLED_TWI_TIMEOUT;



    TWI0_InterruptFlag = 0;



    USCI0_TWI_SendData(Value);



    while ((0 == TWI0_InterruptFlag) && (0 != Timeout))

    {

        Timeout--;

    }



    return (Timeout);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

uint16_t OLED_TWI_WaitACK(void)

{

    uint16_t Timeout = OLED_TWI_TIMEOUT;



    while (RESET == USCI0_GetFlagStatus(USCI0_TWI_FLAG_TXRXnE) && (0 != Timeout))

    {

        Timeout--;

    }



    return (Timeout);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_TWI_WriteByte(uint8_t DeviceAddress, uint8_t Address, uint8_t Value)

{

    OLED_TWI_Ready();



    OLED_TWI_Start();



    OLED_TWI_SendData(DeviceAddress);

    OLED_TWI_WaitACK();



    OLED_TWI_SendData(Address);

    OLED_TWI_WaitACK();



    OLED_TWI_SendData(Value);

    OLED_TWI_WaitACK();



    OLED_TWI_Stop();

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void USCI0_IRQHandler(void) interrupt 7

{

    if (SET == USCI0_GetFlagStatus(USCI0_TWI_FLAG_TWIF))

    {

        TWI0_InterruptFlag = 1;



        USCI0_ClearFlag(USCI0_TWI_FLAG_TWIF);

    }

}

2.OLED驱动、配置及显示

复制

/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_Set_Pos(uint8_t x, uint8_t y)

{

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xB0 + y);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, ((x & 0xF0) >> 4) | 0x10);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, ((x & 0x0F) >> 0) | 0x00);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_Clear(void)

{

    uint8_t i = 0, j = 0;



    for (i = 0; i < 8; i++)

    {

        OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xb0 + i);

        OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x00);

        OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x10);



        for (j = 0; j < 128; j++)

        {

            OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x40, 0x00);

        }

    }

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_PartClear(uint8_t x0, uint8_t y0, uint8_t x1, uint8_t y1)

{

    uint8_t i = 0, j = 0;



    for (i = x0; i < x1; i++)

    {

        for (j = y0; j < y1; j++)

        {

            OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xB0 + i);

            OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, ((j & 0xF0) >> 4) | 0x10);

            OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, ((j & 0x0F) >> 0) | 0x00);

            OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x40, 0);

        }

    }

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_ShowChar(uint8_t x, uint8_t y, char ch, uint8_t CharSize)

{

    uint8_t i = 0;



    ch -= 0x20;



    if (x > (128 - 1))

    {

        x = 0;

        y = y + 2;

    }



    if (CharSize == 16)

    {

        OLED_Set_Pos(x, y);



        for (i = 0; i < 8; i++)

        {

            OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x40, F8x16[ch * 16 + i]);

        }



        OLED_Set_Pos(x, y + 1);



        for (i = 0; i < 8; i++)

        {

            OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x40, F8x16[ch * 16 + i + 8]);

        }

    }

    else

    {

        OLED_Set_Pos(x, y);



        for (i = 0; i < 6; i++)

        {

            OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x40, F6x8[ch][i]);

        }

    }

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_ShowString(uint8_t x, uint8_t y, char *str, uint8_t CharSize)

{

    unsigned char j = 0;



    while (*str != '\0')

    {

        OLED_ShowChar(x, y, *str, CharSize);



        x += 8;



        if (x > 120)

        {

            x  = 0;

            y += 2;

        }



        str++;

    }

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_Init(void)

{

    TWI0_InterruptFlag = 0;



    GPIO_Init(GPIO0, GPIO_PIN_5, GPIO_MODE_IN_PU);



    USCI0_TWI_GeneralCallCmd(ENABLE);

    USCI0_TWI_AcknowledgeConfig(ENABLE);

    USCI0_ITConfig(ENABLE, LOW);

    USCI0_TWI_MasterCommunicationRate(USCI0_TWI_32);

    USCI0_TWI_Cmd(ENABLE);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void OLED_Configure(void)

{

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xAE);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x00);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x10);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x40);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xB0);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x81);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xFF);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xA1);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xA6);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xA8);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x3F);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xC8);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xD3);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x00);



    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xD5);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x80);



    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xD8);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x05);



    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xD9);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xF1);



    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xDA);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x12);



    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xDB);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x30);



    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x8D);

    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0x14);



    OLED_TWI_WriteByte(0x78, 0x00, 0xAF);

}

3.UART0底层驱动程序
UART0配置了中断方式，通过中断标志位，来实现发送数据完成的判断，接收到新数据的缓存操作……

复制

/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void ESP12_Init(void)

{

    QUEUE_INIT();



    ESP12_InitBuffer();



    GPIO_Init(GPIO2, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_IN_PU);

    GPIO_Init(GPIO2, GPIO_PIN_1, GPIO_MODE_IN_PU);



    UART0_Init(32000000, 115200, UART0_Mode_10B, UART0_CLOCK_TIMER1, UART0_RX_ENABLE);



    UART0_ITConfig(ENABLE, LOW);



    TimeSliceStartup(ESP12_TxHandler, 5000);

    TimeSliceStartup(ESP12_RxHandler, 5);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void UART0_IRQHandler(void) interrupt 4

{

    if (SET == UART0_GetFlagStatus(UART0_FLAG_RI))

    {

        QUEUE_PUSH(UART0_ReceiveData8());



        UART0_ClearFlag(UART0_FLAG_RI);

    }



    if (SET == UART0_GetFlagStatus(UART0_FLAG_TI))

    {

        UART0_ClearFlag(UART0_FLAG_TI);



        UART0_TI_Flag = 1;

    }

}

4.消息队列代码实现
使用消息队列是用来暂存UART0接收到的数据，对于接收到的数据不要中断函数中进行处理，而是先缓存起来，这样在接收大量数据时，保证了接收数据不会丢失（接收缓存大小满足的情况下），保证程序处理消息的正确性，随后在应用中对消息队列中的数据再进行解析处理……

复制

/* Private variables **************************************************************************************************/

uint16_t ESP12_QueueFront = 0;

uint16_t ESP12_QueueRear  = 0;

uint8_t  ESP12_QueueData[600];



/* Private functions **************************************************************************************************/



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void QUEUE_INIT(void)

{

    ESP12_QueueFront = 0;

    ESP12_QueueRear  = 0;



    memset(ESP12_QueueData, 0, sizeof(ESP12_QueueData));

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

uint8_t QUEUE_EMPTY(void)

{

    if (ESP12_QueueFront == ESP12_QueueRear)

    {

        return (1);

    }

    else

    {

        return (0);

    }

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

uint8_t QUEUE_POP(void)

{

    uint8_t Value = ESP12_QueueData[ESP12_QueueFront];



    ESP12_QueueFront += 1;

    ESP12_QueueFront %= 500;



    return (Value);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void QUEUE_PUSH(uint8_t Value)

{

    ESP12_QueueData[ESP12_QueueRear] = Value;



    ESP12_QueueRear += 1;

    ESP12_QueueRear %= 500;

}

5.ESP-01 Wi-Fi驱动程序
ESP-01模块实现主要2部分，一部分是对于AT指令的处理，用于配置ESP-01模块的参数，比如连接Wi-Fi网络、连接服务器等；另一部分就是在与服务器建议通讯连接后，与服务器之间的消息通讯；这两部分都有不同的解析和处理方式，都是基于上述的消息队列来实现的……

复制

/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void ESP12_InitBuffer(void)

{

    ESP12_Length = 0;

    memset(ESP12_Buffer, 0, sizeof(ESP12_Buffer));

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

uint16_t ESP12_SendData(uint8_t Value)

{

    uint16_t Timeout = ESP12_UART_TIMEOUT;



    UART0_TI_Flag = 0;



    UART0_SendData8(Value);



    while ((0 == UART0_TI_Flag) && (0 != Timeout))

    {

        Timeout--;

    }



    return (Timeout);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void ESP12_SendString(char *str)

{

    while (*str)

    {

        ESP12_SendData(*str++);

    }

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

uint8_t ESP12_AT_WaitForReply(char *Keyword)

{

    while (QUEUE_EMPTY() == 0)

    {

        ESP12_Buffer[ESP12_Length++] = QUEUE_POP();



        if (strstr((char *)ESP12_Buffer, Keyword) != NULL)

        {

            return (1);

        }

    }



    return (0);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

uint16_t ESP12_AT_SendCommand(char *Command, char *Response, uint16_t Timeout)

{

    if (Command != NULL)

    {

        QUEUE_INIT();



        ESP12_SendString(Command);

        ESP12_SendString("\r\n");

    }



    if (0 != Timeout)

    {

        ESP12_InitBuffer();



        while (Timeout--)

        {

            if (0 != ESP12_AT_WaitForReply(Response))

            {

                return (1);

            }



            TimeSliceDelayMS(1);

        }



        return (0);

    }



    return (1);

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void ESP12_Configure(void)

{

    uint8_t Result = 0;



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:01", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "ESP12 Configure", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    do

    {

        TimeSliceDelayMS(10);



        Result = ESP12_AT_SendCommand("AT", "OK", 100);



    } while (0 == Result);



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:02", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "AT->OK", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    /* 开回显 */

    ESP12_AT_SendCommand("ATE1", "OK", 100);



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:03", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "ATE1", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    /* 查询版本信息 */

    ESP12_AT_SendCommand("AT+GMR", "OK", 100);



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:04", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "AT+GMR", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    /* 设置当前Wi-Fi模式: Station模式 */

    ESP12_AT_SendCommand("AT+CWMODE=1", "OK", 100);



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:05", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "Station Mode", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    /* 连接WiFi */

    if (ESP12_AT_SendCommand("AT+CWJAP=\"********\",\"********\"", "OK", 8000) == 0)

    {

        if (ESP12_AT_SendCommand(NULL, "OK", 8000) == 0)

        {

            OLED_Clear();

            OLED_ShowString(0, 0, "WiFi Connect Error!", 16);

            return;

        }

    }



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:06", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "WiFi Connect OK", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    ESP12_WiFiFlag = 1;



    /* 查询IP地址 */

    ESP12_AT_SendCommand("AT+CIFSR", "OK", 100);



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:07", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "Get IP", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    /* 设置单链接 */

    ESP12_AT_SendCommand("AT+CIPMUX=0", "OK", 100);



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:08", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "AT+CIPMUX=0", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    /* 连接服务器 */

    if (ESP12_AT_SendCommand("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"api.seniverse.com\",80", "OK", 8000) == 0)

    {

        OLED_Clear();

        OLED_ShowString(0, 0, "Server Connect Error!", 16);

        return;

    }



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:09", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "Server Connect OK", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    ESP12_ServerFlag = 1;



    /* 透明传输 */

    ESP12_AT_SendCommand("AT+CIPMODE=1", "OK", 100);



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:10", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "AT+CIPMODE=1", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    /* 开始传输 */

    if (ESP12_AT_SendCommand("AT+CIPSEND", ">", 1000) == 0)

    {

        OLED_Clear();

        OLED_ShowString(0, 0, "Transfer Not Ready...", 16);

        return;

    }



    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(0, 0, "Step:11", 16);

    OLED_ShowString(0, 2, "Transfer Ready", 16);

    TimeSliceDelayMS(500);



    ESP12_InitFlag = 1;

}

6.OLED显示实时温度
OLED在配置ESP-01的步骤时，会进行相应的提示；在与知心天气服务器建立通讯后，会定期的向服务器发送获取信息的请求，服务器在收到请求后会核对信息和密钥，然后返回数据；返回的数据是JSON格式的，在C51中我们为了节省空间和操作，直接使用字符串的函数进行提取操作，并显示相应的信息到OLED显示屏上……

复制

/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void ESP12_TxHandler(void)

{

    if (1 == ESP12_InitFlag)

    {

        /* 每间隔5秒获取一次天气信息, 服务器限制每分钟最多20次!!! */

        ESP12_SendString("GET https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=*****************&location=shanghai&language=zh-Hans&unit=c\r\n");

    }

}



/***********************************************************************************************************************

  * @brief

  * @param

  * @retval

  * @attention

  *********************************************************************************************************************/

void ESP12_RxHandler(void)

{

    static uint8_t BraceCount = 0;

    static uint8_t BraceState = 0;

    uint8_t RxData = 0;



    if (0 == QUEUE_EMPTY())

    {

        if (0 == BraceState)

        {

            BraceState = 1;

            BraceCount = 0;



            ESP12_InitBuffer();

        }



        RxData = QUEUE_POP();



        ESP12_Buffer[ESP12_Length++] = RxData;



        switch (RxData)

        {

            case 0x7B:

                BraceCount++;

                break;



            case 0x7D:

                BraceCount--;



                if (0 == BraceCount)

                {

                    BraceState = 2;

                }

                break;



            default:

                break;

        }



        if (ESP12_Length >= sizeof(ESP12_Buffer))

        {

            ESP12_Length = 0;

        }

    }

    else

    {

        if (2 == BraceState)

        {

            BraceState = 0;



            OLED_ShowString(0, 0, strstr((char *)ESP12_Buffer, "\"temperature\""), 16);

        }

    }

}