# LoraLed

**Repository Path**: lv-liujun/lora-led

## Basic Information

- **Project Name**: LoraLed
- **Description**: STM32F405RGT6+Lora通信模块的设备开发
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 1
- **Forks**: 1
- **Created**: 2025-03-27
- **Last Updated**: 2025-06-12

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

## 一、目录结构讲解

| 文件目录      | 目录讲解                                                     |
| :------------ | ------------------------------------------------------------ |
| `BSP`         | 板级支持包，包含模块的驱动代码（`HAL`库开发移植性好）        |
| `Core`        | 包含项目的核心代码，如 `main.c`、`startup` 、以及项目用到的协议文件等 |
| `Drivers`     | 包含外设驱动代码，如 `GPIO`、`UART`、`I2C` 等。              |
| `MDK-ARM`     | 包含 `Keil MDK-ARM` 开发工具相关的配置文件和项目文件（使用`keilkill.bat`释放空间） |
| `Middlewares` | 包含中间件代码，如 `FreeRTOS`（本项目使用的操作系统）        |
| `Tasks`       | 存放各个模块的任务代码（使用`cmsis_os2`,对`FreeRTOS`进一步封装的`API`，移植性较好） |
| `.mxproject`  | `STM32CubeMX` 生成的项目文件，包含硬件配置信息               |
| `LoraLed.ioc` | `STM32CubeMX` 的配置文件，用于存储硬件配置和生成初始化代码   |
| `README.md`   | 项目的说明文件，通常包含项目概述、使用方法、注意事项等       |

本项目采用`stm32cubeMX`+`Keil uVision5`+`vscode`开发

- `stm32cubeMX`：用户配置项目，以及开发板的引脚信息
- `Keil uVision5`：用于编译，调试，下载代码
- `vscode`：用于编写代码



## 二、开发遇到的问题

### 1、无法使用`printf`输出语句

**解决方法**：在串口代码中添加如下代码

```c
#include <stdio.h>

int fputc(int ch, FILE *f)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF); // 使用 HAL 库发送字符
  HAL_UART_Transmit(&huart4, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF); // 使用 HAL 库发送字符
  return ch;
}
```

并在`Keil uVision5`集成开发环境中，找到`Options for Target -> Target -> Use MicroLIB(打勾)`

### 2、按键`LED`灯实际显示效果相反

```c
// 修改前（错误逻辑）：
if (HAL_GPIO_ReadPin(BUTTON_GPIO_Port, BUTTON_Pin)) {
    HAL_GPIO_TogglePin(...);
}

// 修改后（直接切换）：
HAL_GPIO_TogglePin(BTN_LED_GPIO_Port, BTN_LED_Pin);
```

### 3、`gitee`上传问题

1. **行尾符格式差异**：
   - 在 Unix/Linux 系统中，行尾符通常使用 `LF`（`\n`）。
   - 在 Windows 系统中，行尾符通常使用 `CRLF`（`\r\n`）。
   - Git 默认会根据操作系统的不同进行行尾符的自动转换。
2. **文件的行尾符格式**：
   - 文件 `MDK-ARM/LoraLed.uvguix.25580` 当前使用的是 `LF` 格式。
   - Git 提示在下次操作时会将其转换为 `CRLF` 格式，以适应 Windows 系统

```bash
25580@DESKTOP-O8L1LM6 MINGW64 /d/ProgrammeProject/OpenHarmony/LoraLed (master)
$ git add .
warning: in the working copy of 'MDK-ARM/LoraLed.uvguix.25580', LF will be repla
ced by CRLF the next time Git touches it
```

**解决方法**：全局配置 Git 行尾符处理：

- 如果你希望 Git 在所有项目中都保持行尾符格式不变，可以在全局配置中设置：

  ```bash
  git config --global core.autocrlf false
  ```

- 这将禁用 Git 的自动行尾符转换。

### 4、定义了多个`EXTI`中断事件，但是只有使用了多个中断函数，导致编译出错

**解决：**定义一个中间函数`sys.c`，用于创建中间函数

```c
/* 中断回调函数 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    switch (GPIO_Pin)
    {
    case BUTTON_Pin:
        // printf("[EXTI Callback] Trigger key interrupt function.\r\n");
        osEventFlagsSet(buttonEvent, 0X0001); // 设置事件标志
        break;
    case IR_SENSOR_Pin:
        // printf("[EXTI Callback] Trigger irSensor interrupt function.\r\n");
        osEventFlagsSet(irSensorEvent, 0X0001); // 设立事件标志
        break;
    default:
        printf("[EXTI Callback] There is no such interrupt event.\r\n");
        break;
    }
}
```

并在头文件中声明外部变量，便于其它文件使用

```c
extern osEventFlagsId_t buttonEvent;   // 按键事件标志
extern osEventFlagsId_t irSensorEvent; // 红外传感器事件标志
```

为了防止多次创建事件标志，将各个任务函数中创建任务事件标志的代码封装成一个函数，在freertos.c文件中调用一次即可。

```c
void MX_FREERTOS_Init(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Init */

  SYS_Init();
  // ...
}
```



### 5、当感应灯打开的时候，灯的亮度不会动态改变

```c
flags = osEventFlagsWait(lightSensorEvent, 0X0001, osFlagsWaitAny, osWaitForever);
```

- **问题**：`osWaitForever`参数导致任务**永久阻塞在此处**，直到按键事件发生。即使灯已开启（`isLedOn == true`），任务也无法执行后续的亮度更新逻辑，除非再次触发按键事件。
- **后果**：LED开启后，代码仅通过按键事件唤醒任务，无法持续更新亮度。



### 6、`PWM`灯按键会影响感应灯的亮灭

> 直接复制`PWM`灯按键的消抖逻辑，忘记修改按键的引脚值了

```c
            // 等待按键释放
            do
            {
                osDelay(5);
                readPin = HAL_GPIO_ReadPin(LIGHT_BTN_GPIO_Port, LIGHT_BTN_Pin);
            } while (readPin == GPIO_PIN_RESET);

```



## 三、`Lora`编码差异（和开源代码）

**优先级分组问题**

下面表格中修改的代码是`STM32cubemx`自动配置好的，我并没有修改，只是对照源码，看能不能正常使用，结果是好的。

|  优先级分组差异  |                     修改                     |                     源码                     |
| :--------------: | :------------------------------------------: | :------------------------------------------: |
| 串口1优先级分组  |  `HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 5, 0);`  |  `HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 1, 1);`  |
| 串口4优先级分组  |  `HAL_NVIC_SetPriority(UART4_IRQn, 5, 0);`   |  `HAL_NVIC_SetPriority(UART4_IRQn, 0, 0);`   |
| 定时器优先级分组 | `HAL_NVIC_SetPriority(TIM6_DAC_IRQn, 5, 0);` | `HAL_NVIC_SetPriority(TIM6_DAC_IRQn, 2, 2);` |



## 四、模块讲解

### 4.1 按键`LED`灯

#### 4.1.1 模块接线

- 按键
  - `VCC`接`3.3V`
  - `GND`接`0V`
  - `OUT`接`PA4`
- `LED`
  - `VCC`接`3.3V`
  - `GND`接`0V`
  - `IN`接`PA5`

#### 4.1.2 代码讲解

|                       函数                       |   作用   |                           函数功能                           |
| :----------------------------------------------: | :------: | :----------------------------------------------------------: |
|         `void ButtonLedTaskEnter(void)`          | 入口函数 | 创建任务和一个事件标志，该事件标志用于检测外部事件是否触发（在`gpio.c`文件中可查看引脚的配置参数），当按键触发时，调用设置事件标志。 |
|   `static void ButtonLedTask(void *argument)`    | 任务函数 | 等待中断函数中的事件标志被触发，当事件触发后表示检测到按键按下，进行软件延时消抖后，切换`LED`灯状态，并打印输出信息 |
| `void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)` | 中断函数 |              当检测到按键按下时，就设置事件标志              |
|       `void SetButtonLedState(bool state)`       | 接口函数 |                        设置LED灯状态                         |
|          `bool GetButtonLedState(void)`          | 接口函数 |                        获取LED灯状态                         |

#### 4.1.3 `FreeRTOS`调度

该模块的任务文件为：`btnLEDTask.c`,在`freertos.c`文件中添加如下信息：

**添加头文件**

```c
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "sys.h"
#include "btnLedTask.h"
/* USER CODE END Includes */
```

**调用任务函数**

```c
  /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
  /* add threads, ... */
  ButtonLedTaskEnter();
  /* USER CODE END RTOS_THREADS */
```



### 4.2 `PWM`灯

输出一个频率为`1KHZ`，占空比可任意调节，且分辨率为`1%`的`PWM`波形

- `PWM`频率：`Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1) `
  - `CK_PSC`：：定时器的时钟频率，通常由系统时钟或外部时钟提供
  - `PSC`：预分频器（`Prescaler`）值，用于分频定时器的输入时钟
  - `ARR`：自动重装载寄存器（`Auto Reload Register`）值，用于设置定时器的计数范围
- ``PWM`占空比：`Duty  = CCR / (ARR + 1)`
  - `CCR`：捕获比较寄存器（`Capture Compare Register`）值，用于设置`PWM`信号的高电平持续时间
  - `ARR`：自动重装载寄存器的值
- `PWM`分辨率：`Reso = 1 / (ARR + 1)`
  - `ARR`：自动重装载寄存器的值

参照：`STM32F4xx`中文参考手册可以`54/1284`可以知道，`TIM13`采用的是`APB1`总线的`APB1 Timer clocks(MHz)`,根据`STM32CubeMX`配置可以知道：改总线上的时钟频率为：`84MHz`

> 综上可得:
>
> - `CK_PSC` ：`84MHz`
> - `PSC` ：`840-1`
> - `ARR `：`100-1`
> - `CCR`：`0`到`100`

#### 4.2.1 模块接线

- 按键
  - `VCC`接`3.3V`
  - `GND`接`0V`
  - `OUT`接`PA7`
- `LED`
  - `VCC`接`3.3V`
  - `GND`接`0V`
  - `IN`接`PA6`

#### 4.2.2 代码讲解

|                   函数                   |   作用   |                           函数功能                           |
| :--------------------------------------: | :------: | :----------------------------------------------------------: |
|       `void PwmLedTaskEnter(void)`       | 入口函数 |                创建任务，配置任务名称和优先级                |
| `static void PwmLedTask(void *argument)` | 任务函数 | 启用`PWM`信号，在任务循环中直接调用设置`CCR`值的函数，从而直接改变占空比 |
|     `void SetPwmDuty(uint8_t duty)`      | 接口函数 |                          设置占空比                          |

#### 4.2.3 `FreeRTOS`调度

该模块的任务文件为：`pwmLedTask.c`,在`freertos.c`文件中添加如下信息：

**添加头文件**

```c
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "pwmLedTask.h"
/* USER CODE END Includes */
```

**调用任务函数**

```c
  /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
  /* add threads, ... */
  PwmLedTaskEnter();
  /* USER CODE END RTOS_THREADS */
```

**调试接口函数：**在`FreeRTOS`默认任务函数中调试接口函数

```c
void StartDefaultTask(void *argument)
{
  SetPwmDuty(100); // 修改占空比的值
  // ...
}
```

#### 4.2.4 拓展按键功能

> 使用外部中断添加按键功能，来控制PWM灯的亮灭。和其它模块代码功能一致，这里不做过多讲解



### 4.3 人体感应灯

#### 4.3.1 模块接线

- `HC-SR501`
  - `VCC`接`5V`
  - `GND`接`0V`
  - `OUT`接`PC2`
- `LED`
  - `VCC`接`3.3V`
  - `GND`接`0V`
  - `IN`接`PC5`

#### 4.3.2 模块功能讲解

1. **电气参数：**

   - 工作电压范围：`4.5 - 20V`
   - 电平输出：高`3.3V`/低`0v`
   - 触发方式：`L` 不可重复触发/ `H` 可重复触发
   - 延时时间：`0.5 - 200S`（可调）
   - 感应角度：`<100` 度
   - 工作温度：`-15 - 70℃` 

2. **功能特点：**

   - 全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平， 人离开感应范围则**自动延时关闭**高电平（限位器调节），输出低电平。

   - 两种触发方式：（可跳线选择） 

     - a、不可重复触发方式：

       > **感应输出高电平后，延时时间段一结束**，输出将自动从高电平变成低电平； 

     - b、可重复触发方式：

       > 感应输出高电平后，**在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平**（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。

3. **使用说明：**

   - 感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出 `0-3` 次，一分钟后进入待机状态

4. **电位器调节：**

   - 调节距离电位器**顺时针旋转**，感应距离增大（约 7 米），反之，感应距离减小（约 `3` 米）。 
   - 调节延时电位器**顺时针旋转**，感应延时加长（约`300S`），反之，感应延时减短（约 `0.5S`）

#### 4.3.3 代码讲解

模块刚上电有一分钟的初始化时间，待机状态中模块默认输出低电平，当检测到有人时输出高电平，并延时关闭高电平输出低电平。在可触发模式下延时关闭期间，可重复检测活动范围内的人体移动。所以，代码既要检测高低电平的状态，还要控制动态变化的延时关闭时间。即不能直接写死延时阻塞时间，而是通过中断函数配置任务机制来规避动态改变的延时时间。

具体实现，由于模块默认是低电平，检测到有人时才输出高电平。所以启用下拉电阻，启用`EXTI`中断函数，并配置成上升沿触发。到模块检测到有人时触发中断，任务函数中检测到事件标志被设置的时候，读取传感器输出引脚状态，并使用循环语句等待模块输出低电平，之后禁用中断防止模块再次触发中断（目的是增加软件延时时间）。

|                    函数                    |   作用   |                           函数功能                           |
| :----------------------------------------: | :------: | :----------------------------------------------------------: |
|        `void IrLedTaskEnter(void)`         | 入口函数 |                创建任务，配置任务名称和优先级                |
|  `static void IrLedTask(void *argument)`   | 任务函数 | 等待外部中断事件触发，处理传感器的输入信号，并设置软件延时时间 |
| `void SetIrSensorDelayTime(uint32_t time)` | 接口函数 |                   设置红外传感器的延时时间                   |
|      `void SetIRLedState(bool state)`      | 接口函数 |                      设置红外LED灯状态                       |
|         `bool GetIRLedState(void)`         | 接口函数 |                      获取红外LED灯状态                       |

#### 4.2.4 `FreeRTOS`调度

**添加头文件**

```c
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "sys.h"
#include "irLedTask.h"
/* USER CODE END Includes */
```

**调用任务函数：**

```c
  /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
  /* add threads, ... */

  IrLedTaskEnter();

  /* USER CODE END RTOS_THREADS */
```



### 4.4 光照感应灯

#### 4.4.1 模块接线

- 光强感应模块
  - `VCC`接`3.3V`
  - `GND`接`0V`
  - `AO`接`PC4`
- 按键
  - `VCC`接`3.3V`
  - `GND`接`0V`
  - `OUT`接`PC0`
- `LED`
  - `VCC`接`3.3V`
  - `GND`接`0V`
  - `IN`接`PB10`

#### 4.4.2 代码讲解

|                    函数                    |   作用   |                           函数功能                           |
| :----------------------------------------: | :------: | :----------------------------------------------------------: |
|       `void LightLedTaskEnter(void)`       | 入口函数 |                创建任务，配置任务名称和优先级                |
| `static void LightLedTask(void *argument)` | 任务函数 | 循环中非阻塞等待按键触发，当按键按下时切换灯的亮灭状态。当按键未按下且灯的状态为亮时，根据感光原件执行动态更新占空比 |
|  `static uint16_t LightLedADCRead(void)`   | 操作函数 |                        获取`ADC`数值                         |
|  `static uint16_t LightLedGetData(void)`   | 操作函数 |     处理一定数量的`ADC`的数值，返回`ADC`的处理后的平均值     |
|    `static uint16_t ADCChangeCCR(void)`    | 操作函数 |        `ADC`值等值转换成`CCR`值，`CCR`值：`0 - 1000`         |

#### 4.4.3 `FreeRTOS`调度

**添加头文件**

```c
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "sys.h"
#include "lightLedTask.h"
/* USER CODE END Includes */
```

**调用任务函数**

```c
  /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
  /* add threads, ... */
  LightLedTaskEnter();
  /* USER CODE END RTOS_THREADS */
```



## 五、如何使用

1. 在仓库中下载完代码后，打开`Keil uVision5`，先编译后下载、并使用`ST-LINK`等下载器，连接对应开发板的`SWD`口。

   > 代码上传前先`kill`清理编译和可执行文件，确保整个项目较小，方便下载

2. 下载完成之后先点击开发板的复位按钮，等待`lora`模块连接，后进行模块操作。

   > 因为`lora`模块的代码，在启动操作系统调度的前面