我之前预告过我要做个单片机万年历，这个十一，我把它实现了，不过硬件方面缩水还是蛮大的。别看它的功能并不算非常强大，但是代码可一点都不简单。
【本帖目的】
由于我原材料的特殊性，导致它并不适合仿制。所以本帖重点在于能让您快速地了解它的原理和一些技巧，并运用到自己的制作中去。
【多图展示】
屏幕是二手的，所以有点划痕
背面为了好看（飞线太多），盖了一块PCB，按键处有开口
机身顶部的USB接口
开机Logo
主屏幕（背光是有按键按下时打开，5s后自动关闭）
设置界面，很简单
闹钟设置，可以设置在星期几响
时间设置，大家一看就明白
闹钟提示，铃声是可以从PC上下载的哦(WAV格式)
【硬件配置】
CPU：STM32F103C8
RAM：20KB
ROM：64KB
外部FLASH：2MB
LCD：无控制器320240
【软件功能】
* 1970-2100年公历计时
* 星期、农历自动计算
* 月历显示
* 节气自动提醒
* 可自定义节日提醒
* PC闹钟铃声下载
* 可选择星期的闹钟
* 可更换任意字体
【成本计算】
CPU 8.5RMB
FLASH 1.5RMB
LCD 10RMB
KEY 1RMB
XTAL 1RMB
PCB 5RMB
其它 2RMB
合计 29元 【设计说明】
这次设计充分地考虑到了低成本。
从处理器说起，这次选用的主处理器是STM32F103C8，32位ARM-Cortex M3架构，主频高达72MHz，片内资源也十分丰富，包括64KB ROM，20kB RAM，4个定时器，3个串口，3个SPI，1个RTC，1个USB，还有1个DMA。配置上完全符合要求，更重要的是，这么给力的芯片只卖8.5元/片（零售），比我们常用的STC12C5A60S2只贵了0.5元哦！顺便告诉你个秘密，STM32F101C8的晶片和STM32F103C8的晶片完全相同，两者可以直接代换，而STM32F101C8的价格只有6.5元/片！是不是很超值呢？
再说说RTC。一般的做法都是使用DS1302加上32.768K晶振。得益于STM32处理器内置的RTC，这下我可以省去专用的RTC芯片（DS1302最便宜都要6毛钱呢，STM32比STC贵的5毛钱补回来了吧），甚至我可以把晶振给省了（内置带温度补偿的低速RC振荡器，可做为RTC时钟源）。
屏幕方面，我用了320240的液晶，绝对面子够大。不过要注意，我用的是二手的无控制器屏，优点是价格便宜（我买来只花了10元，比12864都便宜哦）而且可以配合软件实现FRC 16级灰度，缺点就是需要专门的控制器，而控制器一点都不便宜，至少20元。但是如果为了这屏而去加控制器，这很明显是不划算的。所以怎么办呢？我们神奇的STM32又要发挥它的作用了。它的IO在72MHz主屏下可以达到36MHz的速度，而且片内20KB的RAM足够用来放LCD的图形缓冲，所以，用软件模拟时序把LCD给搞定了。
我在标题里提到了完整二级中文字库，这是干啥子的叻？为了自定义节日提醒。所有的节日信息可以连接电脑更新，包括名称和日期。如果没有中文字库，这是不可能实现的。很多人在这方面选择了带字库的LCD（一般是ST7920控制的），但是我说了，低成本，所以选带字库的LCD肯定是不可能的。怎么办捏，64KB的ROM肯定是放不下的，所以就得增加片外FLASH了。我选择的是华邦的SPI FLASH，型号W25X16，容量2MByte，价格1.5元左右。SPI FLASH，顾名思义，就是用SPI通信的FLASH，SPI只有四根线，省IO，好焊接，而且配合STM32的SPI控制器，可以达到18Mbps的传输速度。事实上，二级中文字库大小只有212KB，那么这么大的FLASH还能实现什么呢？自定义WAV铃声，这是个很吃空间的玩意，不过有了2MB的FLASH，通通能实现！
在连接PC的方式上，我本来是想用USB的，不过第一次用STM32，经验不足，USB方面硬件设计失误，只能用传统的串口了。不过串口通信STM32也是充分体现出了它NB的实力，配合DMA控制器，从电脑上往SPI FLASH上下载数据，速度高达15KB/s（STC的串口ISP下载速度仅为1.2KB/s）！传输完整的二级字库只需15秒，而传输铃声也可以在1分钟之内完成。
【上位机展示】
未连接时
写入铃声和字库的界面
自定义节日的界面
【难度所在】
如果这个东西一点难度都没有，我也不可能拿来参赛。这个东西我遇到的最大难度就是如何在LCD稳定显示的同时完成该完成的工作。别看主频有72MHz，单色液晶可是需要大约80Hz的刷新率才能实现稳定显示，导致实际的CPU空闲只有20%左右。而且受限于ROM和RAM，不能使用操作系统（没玩过STM32的可能认为64KB ROM和20KB RAM相当大，毕竟51通常只有1KB的RAM。但是事实上STM32是32位RISC处理器，而51是8位CISC处理器，其代码密度相差甚远，STM32的64KB ROM只能相当于51的16KB ROM，20KB RAM也只能相当于51的6KB RAM，更别说我还要带个320240的液晶，瞬间10KB RAM就没了），导致在部分任务时，如何快速响应而且显示稳定就成了一个问题。不过可喜的是，因为LCD的图形缓冲在单片机内部，所以绘图相当快。
【完整代码】
上位机代码
下位机代码
【电路原理】
【制作过程】
1、我用的是某STM32F103C8应用板，和万年历无关，因为没有转接板，就拿它当最小系统用了
STM32F103C8T6是LQFP48封装，引脚间距0.5mm，焊接要快一点，不能用杜洋那种方法，他那种方法单片机肯定烧坏（STC:你看我质量比你好）
焊接好主芯片的样子（其实本来是要用右边那块转接板的，但是事实证明，我没对齐，把它弄短路了）：
2、把它弄到屏幕后面去，屏幕我以前发过图的，这次再发一遍。
3、焊上SPI FLASH
4、完整背面
4、把背盖装上
背盖就是一PCB，顺便把喇叭粘一下
【重点代码解析】
尼玛，以为是中考题啊，还解析……为什么解析呢，因为代码很多，也很混乱，注释不多，阅读起来有一定难度。我把一些关键的代码挑出来，做了点解释。玩惯STM32的老鸟就不必仔细看了，对于STM32入门者还是有一定帮助的。
为了清晰，我们先来把源代码文件来梳理一下。
- CMSIS //Cortex-M单片机标准文件
- Startup //启动文件
- StdPeriph_Driver //库文件
- User //用户代码
启动文件和用户代码都好理解，那么CMSIS是什么呢？这是ARM规定的一个Cortex-M标准，所有的厂商都要遵循，其中对单片机的寄存器之类的东西做了一些定义，相当于51的AT89X52.H。而库文件是什么呢？它是用来降低你编程难度的。在51里，什么都得和寄存器打交道。而寄存器的操作实在不好记，所以就有了单片机小精灵之类的计算软件。库可以算是单片机上的计算软件，在51上因为硬件配置不够强大，这种做法一定会被认为是在浪费资源。而在STM32上，大多数情况下可以忽略库带来的硬件开支。
我们按照功能来分别讲解一下。
主要有以下几方面：
1、串口
2、液晶
3、RTC
4、WAV播放
串口方面的东西是在usart.c中完成的，我们可以来看下串口的初始化过程
- void USART1_Config(void)
- {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
- USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
- NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
-
- /* config USART1 clock */
- RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
- /* USART1 GPIO config */
- /* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate function push-pull */
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
- GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
- /* Configure USART1 Rx (PA.10) as input floating */
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
- GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
-
- /* USART1 mode config */
- USART_InitStructure.USART_BaudRate = 460800;
- 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(USART1, &USART_InitStructure);
- /*使能中断*/
- USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
- USART_Cmd(USART1, ENABLE);
-
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
- NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
- }
串口初始化代码难道也算重点么?是的，这不单单是串口的初始化方法，这基本上是STM32所有外设的初始化方法！
看代码可以发现，虽然名义上是初始化串口，但是代码干了三件事情，初始化IO、初始化串口、初始化NVIC。为啥有这么多事呢？首先，串口输入输出要通过IO，那么如果IO不工作也是徒劳，所以要先初始化IO口。NVIC的全称是Nested Vector Interrupt Controller，中文嵌套向量中断控制器。初始化NVIC其实在这里就是决定串口的优先级，顺便允许串口接收中断（这在51里也是一样的）。
初始化这三样东西的方法大同小异，我们就以最主要的串口为例来说明好了。
首先，通过RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);这句话来使能时钟。为啥要使能时钟呢？STM32内部外设很多，如果全部打开，那么会十分的费电。所以就有了RCC来管理各个外设的时钟。就像单片机没有时钟不能工作一样，外设没有时钟也不能工作。在上电复位后，所有外设的时钟都是切断的，必须要手动把它的时钟打开，才能工作。
之后，我们开始对一个叫GPIO_InitStructure的东西开始赋值。它的定义就在函数开头，仔细看下，你会发现他们的定义是如此地相似，知道为什么我说这就是STM32所有外设的初始化方法了吧？而下面赋值的内容更是充分地体现了库的优势，无需翻阅寄存器说明，无需使用计算器，只要按照你的想法赋值就OK了。最后用USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); 把设置写入到寄存器，再用USART_Cmd(USART1, ENABLE);启用串口，搞定。一开始可能会觉得这麻烦，但是慢慢地，你会爱上这种编程方式的。
串口初始化讲解结束。
接下来我来说说为啥串口的传输能够如此之快。一方面，波特率达到了460800，是115200的4倍，速度自然快。另一方面，我使用了DMA控制器来传输数据，数据传输无需CPU介入，使得在传输时，CPU能同时擦除FLASH，为写入做准备。可能有人还不了解DMA，我来简单介绍下。DMA的就是一个独立于CPU核心的搬运工，它可以在内存之间搬运数据而无需CPU介入。说内存其实不准确，其实是整个STM32寻址空间，STM32能直接寻址的都能直接搬运。比如RAM和寄存器就是可以直接寻址的，而SPI FLASH必须要软件来发送地址，属于间接寻址，所以不能使用DMA。我这里，就是串口接收寄存器到RAM的搬运。我在RAM里开辟了一个接收缓冲区来接收数据。为了节约内存和提高速度，我在串口传输时关闭了液晶。这样不但可以腾出CPU，而且可以把LCD的图形缓冲区利用起来，变成一个超大的接收缓冲区。
代码我把关键的贴一下
- PCCon_EnableDMA();//初始化DMA
- for (i=0;i<53;i++)
- {
- DMA1_Channel5->CCR &= (uint16_t)(~DMA_CCR1_EN);//设置前先关闭DMA
- DMA1_Channel5->CNDTR=4096;//设置传输长度4096字节
- DMA1_Channel5->CCR |= DMA_CCR1_EN;//重开DMA
- USART1->DR = (0x52 & (uint16_t)0x01FF);
- CurrAddr=i*4096;//1个Page 4096字节
- SPI_FLASH_SectorErase(CurrAddr);//擦除Flash
- while((DMA1_Channel5->CNDTR)!=0);//等待DMA传输完成
- SPI_FLASH_BufferWrite(LCD_Framebuffer,CurrAddr,4096);//写入SPI Flash
- }
- USART1_PutChar(0x53);//告诉PC传输结束
- PCCon_DisableDMA();//关闭DMA
其中速度敏感区域我直接操作的寄存器，寄存器操作代码也是直接从库函数里复制来的。
LCD的驱动其实还是比较简单的，就是模拟时序来刷新屏幕。可能有人不理解为什么要刷新。其实LCD的电路结构类似于我们的LED点阵，是分行列线的，只有不断地刷新才能显示图像。要驱动LCD，需要有控制器和驱动器来配合。驱动器就好比LED点阵上用的锁存器，而控制器就是控制锁存器的单片机。一般LCD的点阵较大，直接用单片机来控制太费资源，速度也不够，所以通常都有专门的控制器来控制液晶。我的液晶没有控制器，只有驱动器，控制这部分就交给单片机了。原理都说到这份上了，应该明白要怎么控制了吧，把图形数据不断地送到锁存器里就OK了。代码不复杂，可以参考我以前的帖子，也可以下载完整的代码看。其实凭自己理解写写也不是很困难的事吧。
而RTC则比较有意思，我利用RTC的备份寄存器（这些寄存器的值和时间是生死与共的，如果备份电池没电了，它们的数据是一起丢失的）来确定需不需要重新设置时间。
- NVIC_RTC_Configuration();
- if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)
- {
- printf("\r\n\n RTC not yet configured....");
- /* RTC Configuration */
- RTC_Configuration();
- printf("\r\n RTC configured....");
- /* Adjust time by users typed on the hyperterminal */
- Guide_FirstUse();
- BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);
- /*等待寄存器同步*/
- RTC_WaitForSynchro();
- /*等待上次RTC寄存器写操作完成*/
- RTC_WaitForLastTask();
- Delayms(200);
- //NVIC_SystemReset();
- }
- else
- {
- /*启动无需设置新时钟*/
- /*等待寄存器同步*/
- RTC_WaitForSynchro();
- /*允许RTC秒中断*/
- RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);
- /*等待上次RTC寄存器写操作完成*/
- RTC_WaitForLastTask();
- }
代码还是很好理解的，就是读取BKP_DR1寄存器的值（这里用库来读取，当然你也可以手动定位到BKP_DR1的地址去读取），如果是A5A5，那么说明时间已经设置过了，如果是其它值，说明时间需要设置。
WAV播放方面，原理我也不仔细讲了，可以参考我另外一个参赛帖子：
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=461709实现方面，我用了两个定时器，一个定时器用来输出PWM，另外一个每秒中断11052次，将WAV数据从SPI FLASH中读出，送至PWM。
这样我个人认为的一些重点代码就讲解完了，如果有什么不足，可以在下面评论中指出。
【总结】
事实上这个东西并不完善，在软件上还有很多可扩展的地方。由于时间问题，我并没有加上。希望从这个作品中，大家可以了解STM32，学习STM32，用它做出更给力的东西
[ 此帖被nbzwt在2012-10-07 07:50重新编辑 ]
