随着物联网设备的广泛应用,MCU的需求也在快速增长。国民技术(Nationz)作为国内知名的MCU供应商,其产品在低功耗、高性能和安全性上表现出色,特别适用于物联网领域的嵌入式设备开发。本文将以国民技术的N32G45x系列MCU为例,展示如何在物联网设备中实现数据采集和控制功能,并提供相应的代码实例。
项目配置- 开发环境:Keil MDK
- 芯片型号:N32G45
- 外设使用:GPIO、ADC、UART
- 功能目标:实现传感器数据采集并通过串口发送数据
代码实现1. 初始化外设首先,我们需要初始化GPIO、ADC和UART外设。GPIO用于读取按键状态,ADC用于采集传感器数据,UART用于通过串口传输数据。
#include "n32g45x.h"
void SystemClock_Config(void);
void UART_Config(void);
void GPIO_Config(void);
void ADC_Config(void);
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config();
GPIO_Config();
UART_Config();
ADC_Config();
uint16_t sensor_value = 0;
while (1) {
// 读取传感器数据
sensor_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
// 通过串口发送传感器数据
char msg[20];
sprintf(msg, "Sensor: %d\r\n", sensor_value);
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);
// 检查按键状态并执行相应操作
if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET) {
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET); // 点亮LED
} else {
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET); // 熄灭LED
}
HAL_Delay(1000); // 延时1秒
}
}
void SystemClock_Config(void) {
// 系统时钟配置,采用外部高速时钟源
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);
}
void UART_Config(void) {
// UART外设配置
__HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART2;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
UART_HandleTypeDef huart2;
huart2.Instance = USART2;
huart2.Init.BaudRate = 115200;
huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
HAL_UART_Init(&huart2);
}
void GPIO_Config(void) {
// GPIO配置,用于按键和LED
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
// 配置LED引脚
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
// 配置按键引脚
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
void ADC_Config(void) {
// ADC配置,用于传感器数据采集
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
ADC_HandleTypeDef hadc;
hadc.Instance = ADC1;
hadc.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
hadc.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
hadc.Init.NbrOfConversion = 1;
HAL_ADC_Init(&hadc);
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_28CYCLES_5;
HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);
HAL_ADC_Start(&hadc);
}
2. 功能说明- 该代码实现了通过ADC读取传感器数据,并通过UART串口发送到上位机。按键用于控制LED的点亮和熄灭,LED状态由GPIO控制。
- 通过HAL_UART_Transmit()函数,MCU将采集的传感器数据以字符串的形式传输给PC或其他设备。
- 代码使用了延时函数HAL_Delay(1000)来控制数据发送的频率。
项目扩展- 网络通信:可以将UART替换为SPI或I2C与无线模块通信,从而实现物联网设备与云端的连接。
- 低功耗设计:N32G45x支持低功耗模式,可以结合传感器唤醒功能,实现功耗优化,适用于电池供电的物联网设备。
- 加密通信:国民技术的MCU具有内置的加密算法引擎,可以用于物联网设备中的安全通信,保障数据的隐私和安全。
总结本文展示了如何使用国民技术的N32G45x MCU进行物联网设备的开发,利用MCU的GPIO、ADC和UART外设实现了传感器数据的采集和传输。通过代码实例,我们可以快速理解MCU的外设配置和基本功能。在实际项目中,国民技术MCU凭借其高性能和安全性,可以广泛应用于智能家居、工业控制和智慧医疗等物联网场景。
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