基于STM32嵌入式开发板的人机交互界面2.

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嵌入式技术与人机交互的实现技巧

嵌入式技术与人机交互的实现技巧嵌入式技术在当今信息技术发展中起着至关重要的作用。

它将计算机技术融入到各种设备中，使得这些设备可以智能化、自主化地与人们进行交互。

而人机交互的实现技巧则是嵌入式技术成功应用的关键之一。

本文将介绍几种常用的人机交互技巧，以提高嵌入式设备的用户体验和交互效率。

1. 触摸屏技术触摸屏是实现人机交互的重要技术之一。

通过触摸屏，用户可以直接用手指触摸屏幕上的图标、按钮等元素，完成各种操作。

触摸屏技术广泛应用于手机、平板电脑、智能手表等嵌入式设备中。

为了提高用户体验，设计师需要考虑触摸屏的灵敏度、反应速度和响应精度。

此外，还可以结合手势识别技术，实现更多交互方式，提供更多丰富的功能。

2. 语音识别技术随着自然语言处理和语音识别技术的进步，嵌入式设备可以通过语音指令与用户进行交互。

语音识别技术可以将用户的语音指令转化为机器可以理解的文字或指令，从而实现人机交互。

通过语音识别技术，用户可以通过语音来控制设备的开关、调整音量、搜索信息等，大大提高了用户的操作便利性。

在设计语音识别功能时，需要考虑语音识别的准确度、识别速度和语音交互的友好度。

3. 手势识别技术手势识别技术是一种以人的手部动作为输入，通过对手势动作的分析与识别，实现与嵌入式设备的交互。

通过手势识别技术，用户可以通过简单的手势动作控制设备的操作，在没有物理触摸的情况下实现人机交互。

手势识别技术已经广泛应用于智能电视、智能家居等领域。

设计手势识别功能时，需要考虑手势的准确度、识别速度和用户操作的便利性。

4. 智能感应技术智能感应技术通过传感器检测用户的身体姿势、面部表情、眼睛运动等信息，来判断用户的需求和意图，从而实现智能化的人机交互。

例如，通过使用面部识别技术，设备可以自动判断用户的身份，并自动调整一系列个性化的设置。

智能感应技术在家庭自动化、智能医疗、汽车驾驶等领域都有着广泛的应用前景。

5. 虚拟现实与增强现实技术虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术是近年来发展迅猛的人机交互技术。

基于STM32的嵌入式开发系统设计

机电信息工程基于STM32的嵌入式开发系统设计向洸马爱君张建雷（山东电子职业技术学院，山东济南250000）摘要：本文分析基于STM32的系统设计方案及过程，提出可根据实际需求灵活组合各模块，实现嵌入式产品的研发。

关键词:STM32；嵌入式；系统设计；模块化1基于STM32的嵌入式开发系统设计方案1.1设计思路市场中的许多开发团队把多个外设与核心控制芯片进行统一设计开发，形成嵌入式开发系统。

然而在每个实践情况中，使用系统的人员对系统的需求不同。

将嵌入式开发系统应用于实际环境时，多数使用者仅使用了一部分系统的通用功能，例如基础的ADC、LED、DAC、键盘、串口通信等功能。

嵌入式开发系统中的其余功能长期处于闲置状态。

部分外设仅能在同一个开发板上工作，难以同时为其他核心芯片或开发板提供支持。

在多个温度传感器的支持下，一个嵌入式开发板可以同时对多个温度进行检测。

但是市场中现有的温度传感器尚且不能实现被其他核心芯片或开发板所使用，出现外设不能复用的现象。

在实际应用中，以上情况会引发浪费成本的情况。

因此，嵌入式开发系统各部分的功能应形成互不影响的单独模块，避免成本浪费。

在这个嵌入式开发系统中，使用人员可以按照需要使用各部分功能，使应用过程更加科学合理。

控制功能与被使用局部可于嵌入式开发系统实现紧密连接，进而推动智能硬件产品开发速度进一步加快。

1.2模块选择MCU控制模块的选择是嵌入式开发系统设计中的重要一步。

市面上已有的MCU控制模板类型极多,并且具有不同的功能与价格。

为确保嵌入式开发系统设计能够稳步开展，控制芯片需要具有低成本、低功耗、高性能的特点（而STM32是现有芯片中最符合要求且性价比最高的一款产品。

凭借数量较多的应用接口代码，STM32芯片依托ARM技术广泛应用于多种环境，并存在诸多应用实例。

一般情况下，在嵌入式开发系统设计环节中，其工作性作者简介：向弛（198-）,男，汉族，山东济南人，本科，讲师，研究方向：工业控制及嵌入式系统开发。

stm32单片机设计实现呼吸灯效果知识应用

我们来探讨一下“STM32单片机设计实现呼吸灯效果”这一主题。

呼吸灯效果是指LED灯逐渐由暗到亮再由亮到暗的渐变效果，仿佛在呼吸一样，因此得名“呼吸灯”。

在嵌入式系统和物联网设备中，呼吸灯是一种常见的人机交互界面，其设计实现涉及到PWM调光技术和定时器中断控制等内容。

在STM32单片机中，实现呼吸灯效果最常用的方法是利用定时器和PWM模块。

我们需要配置定时器的计数周期和预分频系数，以确定呼吸灯的周期和频率。

利用PWM模块控制LED的亮度，根据呼吸灯的状态变化不断更新PWM占空比，从而实现呼吸灯的效果。

在具体的程序设计中，我们可以使用STM32提供的HAL库函数或者直接操作寄存器的方法来实现呼吸灯效果。

在HAL库函数的调用中，需要先初始化定时器和PWM模块，然后在定时器中断中更新PWM的占空比，从而实现呼吸灯效果。

而如果选择直接操作寄存器的方法，需要对寄存器进行设置和操作，相对更加灵活和高效。

除了硬件设计和软件编程，实现呼吸灯效果还需要考虑功耗和灯光效果的优化。

在实际应用中，我们可以通过调节呼吸灯的周期和频率，以及优化PWM输出的方式来达到节能和良好的视觉效果。

还可以考虑使用多个LED灯和不同颜色的混合，设计出更加丰富多彩的呼吸灯效果。

STM32单片机设计实现呼吸灯效果是一个涉及硬件设计和软件编程的综合应用，需要结合定时器、PWM模块和中断控制等知识，并注重功耗和灯光效果的优化。

通过深入理解和实践，我们可以设计出满足用户需求的呼吸灯效果，为嵌入式系统和物联网设备增添更加灵动的人机交互界面。

我的个人观点是，在实际应用中，呼吸灯效果是一种简洁而又美观的人机交互设计，能够为产品增添更加智能和生动的氛围。

掌握STM32单片机设计实现呼吸灯效果的知识和应用技巧对于嵌入式系统工程师和物联网设备开发者来说是非常重要的。

希望通过本文的介绍，读者能对这一主题有更加全面、深刻和灵活的理解。

我们来探讨一下“STM32单片机设计实现呼吸灯效果”这一主题。

实验指导书基于STM32的嵌入式系统原理与设计.docx

实验指导书（实验）课程名称：基于STM32的嵌入式系统设计实验实验一电路板焊接与调试-•实验简介完成实验板上部分兀件的焊接，焊接完成后进行基本测试。

实验目的及原理掌握STM32F103实验板的基本原理，掌握焊接电路板的基本技能，掌握下载测试程序的基本方法。

原理：详细内容参考教材《基于STM32的嵌入式系统原理与设计》MCU和周边电路如图为MCU及其周边电路。

图1 MCU及其周边电路1. 唤醒电路，高有效，不按时接220K 电阻下拉。

2. 复位电路，低有效。

带RC 启动复位。

3. 配置启动，用跳线选择B00T1和BOOTO 接高电平或低电平。

4. 高速晶振电路，采用8M 晶振，在STM32内部倍频为72M 。

5. AD 参考电路，采用LC 滤波，可跳线选择直接接VCC 或通过TL431稳压电路产生的参考电压。

6. 后备电池。

可通过跳线选择直接接VCC 或电池。

7. AD 输入，可选择使用RC 滤波，共8路。

&低速晶振电路，选用32. 768kHz 晶振，为产生准确的串口波特率。

USB 转串口电路USB 转串口电路可以方便没有串口的笔记本电脑用户通过USB 接口下载代码到FLASH 中，及进行RS232串行通信。

USB 转串口芯片是CP2102,该芯片稳定性较好。

当其正常工作的时候，灯LED6亮。

该芯片DP/D+引脚连MINI USB 接口的脚3, DM/D-引脚连MINI USB 接口的脚2,为一对USB 输入输出线。

TXD 与 RXD 引脚接 MCU 的 PA10 (USART1_RX)和 PA9 (USART1_TX)。

I2C 接口电路Jusbm USB图2 USB 转串口接口电路14NCNCNCNCNCNCNCONS.LO(一XE- (一ON 二 N (INHdsfls 二N 二一二乂ON本书选择的EEPROM 是AT24C02是256字节的电可擦出PROM,通过I2C 协议与STM32 进行通信，连接十分简单。

基于双STM32+FPGA的桌面数控车床控制系统设计

2°2作第6期________________________________________________________________NCTechnology数按技术基于双STM32+FPGA的桌面数控车床控制系统设计文杰棱韩震宇王咏麒田海林（四川大学制造科学与工程学院，四川成都610065）摘要:针对桌面数控车床对成本和体积提出的新要求，研究设计出基于双STM32和FPGA的嵌入式数控系统。

将数控系统加工模式重新划分，并按客户机-服务器设计模式将数控系统任务划分为两部分。

针对两部分的任务需求设计对应的硬件系统，在相应的硬件平台研究实现具体软件功能。

最终在两台不同桌面车床进行车削实验，验证修改数控系统在功能、精度和稳定性等方面的不足,实验证明嵌入式数控系统能满足一般数控加工需求。

关键词:桌面数控车床;嵌入式数控系统;客户机-服务器模式;STM32中图分类号:TG659文献标识码:BDOI：10.19287/ki.1005-2402.2021.06.024Design of control system of desktop CNC lathe based on dual STM32+FPGAWEN Jieleng,HAN Zhenyu,WANG Yongqi,TIAN Hailin(School of Mechanical Engineering,Sichuan University,Chengdu610065,CHN)Abstract:For lowering the cost and volume of desktop CNC lathes,an embedded CNC based on STM32and FPGA is researched and designed.The CNC operating modes are redivided,and the whole CNC tasks aredivided into client and server according to the client-server structure.According to the task requirementsof the two parts,the corresponding hardware is designed,the specific software functions are studied andimplemented.Finally,experiments were performed on two different desktop lathes to verify then modifythe deficiencies of the CNC in terms of function,accuracy and stability.The experiment proved that theembedded CNC could meet the general CNC machining needs.Keywords:desktop CNC lathe；embedded CNC；client-server model；STM32桌面数控设备对小尺寸零件加工在成本、功耗和占地面积等方面有着巨大优势。

基于STM32单片机的emWin系统设计

基于STM32单片机的emWin系统设计作者：钟涛祝玲来源：《中国新通信》2017年第07期【摘要】嵌入式设备虽然遍布我们生活中，但嵌入式设备的人机交互问题还没有完美的解决方案；在新环境下不论是传统的LCD显示器或者是OLED显示屏都已无法满足多元的信息交互，在此背景下支持多元素的信息交互系统emWin已经诞生并迅速发展成熟。

此项目内容为利用STM32为硬件平台，配合emWin系统实现图形应用程序下的GSM通信服务，例如文本信息和语音拨号服务等。

同时介绍了emWin系统的设计方法和开发流程，及系统后期维护与更新的相关事宜。

【关键字】 STM32 emWin系统 GSM/GPRS A6通信一、引言在嵌入式设备中，提高人机交互是所有嵌入式设备设计者必须考虑的首要问题；与以往不同，随着科技的发展和各种电子成像技术的成熟，让我们告别了传统了黑白显示屏。

在嵌入式设备中，传统的LCD1602、LCD12864以及OLED屏正逐步被拥有高像素的电容触摸屏取代；与此同时，图形应用程序的开发也迎来了一个新的挑战。

如何让人机交互更加智能，如何让图像显示技术更加美观，如何在嵌入式系统上设计图形应用程序成为了嵌入式设计开发的新问题。

此项目以STM32为嵌入式硬件平台，搭建emWin系统实现嵌入式图形应用程序设计提供了重要技术支持。

二、The embedded experts windows managerThe embedded experts windows manager[1]简称emWin，是全球嵌入式大咖公司Segger针对嵌入式平台图形界面处理的优秀作品之一；其通过丰富的图形软件库，即可让嵌入式界面应用开发变得简单而快捷。

同时，emWin提供了绘制2D图形、显示位图文件、显示文字信息、处理用户输入等功能大大解决了人机交互的设计难题。

与Micrium公司的uC/OS系统相比，由于Segger公司向ST公司出售了emWin版权，所以当我们在STM32芯片上使用emWin时就免去了昂贵的版权费用。

单片机与人机交互设计基于触摸屏和LCD的界面

单片机与人机交互设计基于触摸屏和LCD的界面现代科技的快速发展使得单片机在各个领域中得到了广泛应用。

而人机交互设计则成为了确保单片机能够高效运行的关键因素之一。

在众多人机交互设计中，基于触摸屏和液晶显示屏（LCD）的界面设计被证明是一种相对简单而有效的设计方案。

本文将重点探讨基于触摸屏和LCD的界面在单片机中的应用。

一、触摸屏和LCD的基本原理触摸屏主要是通过电容或者电阻的方式来感知用户触摸操作，并将触摸信息转化为数字信号传递给单片机进行处理。

而LCD则是通过液晶材料的光学特性来显示图像和文字。

触摸屏和LCD在单片机中的应用可以实现用户与系统的直接交互，使得操作更加简洁、直观。

二、触摸屏和LCD的优势和应用场景1. 优势：- 方便易用：通过触摸屏和LCD，用户可以直接点击、滑动等方式进行操作，避免了繁琐的物理按钮设计和控制。

- 信息展示清晰：LCD的高分辨率和色彩显示能力使得界面展示更加清晰、生动，为用户提供舒适的视觉体验。

- 界面设计灵活：通过软件设计，开发人员可以根据具体需求自由设计界面，实现更多样化的功能和操作方式。

2. 应用场景：- 智能家居控制：通过触摸屏和LCD，用户可以方便地控制家居设备，如调节灯光、温度、音量等。

- 工业控制系统：触摸屏和LCD可以在工业环境中应用，通过图像化的界面进行开关控制、参数调整等操作。

- 汽车导航系统：借助触摸屏和LCD，驾驶员可以方便地控制导航、音响等系统，提高驾驶的安全性和便利性。

三、触摸屏和LCD在单片机开发中的实现方式1. 硬件配置：单片机需要配合相应的触摸屏和LCD模块来完成交互设计。

常见的触摸屏包括电容触摸屏和电阻触摸屏，其中电容触摸屏在精度和响应速度上更有优势。

同时，为了提供图像显示功能，LCD模块通常需要支持合适的分辨率和显示颜色。

2. 软件开发：通过单片机的编程实现触摸屏和LCD的交互功能。

开发人员可以借助相关的开发工具进行代码编写和调试。

基于嵌入式平台的人机交互系统设计

２通过以太网发送数据）
ＳｎＭｙｔ（ＭБайду номын сангаас ｏｋｔｈｅｄｎｅｇｈ）ｅｄＤａａｐＳｃｅ，ｃＳｎ，Ｌｎｔ）；
３通过以太网接收数据）
工业苴墁
ＲｃｉＭｙｔ（Ｍｙｏｋｔｈｅｅｖ，Ｌｎｔ）ｅｅｖｅＤａａｐＳｃｅ．ｃＲｃｉｎｅｇｈ）ｅ
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２保存每个人机界面程序的连接信息）
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嵌入式系统与人机交互考试

嵌入式系统与人机交互考试（答案见尾页）一、选择题1. 嵌入式系统的核心是什么？A. 处理器B. 存储器C. 输入输出设备D. 中央处理器2. 在嵌入式系统中，通常使用哪种编程语言进行开发？A. JavaB. C++C. 汇编语言D. Python3. 嵌入式系统人机交互的主要方式有哪些？A. 键盘输入B. 触摸屏操作C. 语音识别D. 手势控制4. 以下哪个不是嵌入式系统中常用的操作系统？A. LinuxB. Windows CEC. VxWorksD. QNX5. 在嵌入式系统设计中，硬件抽象层（HAL）的主要作用是什么？A. 提供设备驱动程序B. 实现系统的高效运行C. 提供用户接口D. 管理系统资源6. 什么是嵌入式系统的人机界面？它通常包括哪些元素？A. 图形用户界面（GUI）B. 文本用户界面（TUI）C. 命令行界面（CLI）D. 语音用户界面（VUI）7. 在嵌入式系统的人机交互中，哪种技术可以实现无键盘或触摸屏输入？A. 语音识别B. 手势识别C. 基于按钮的操作D. 通过互联网通信8. 嵌入式系统的人机交互设计需要考虑哪些因素？A. 可用性B. 便携性C. 实时性D. 易用性9. 在嵌入式系统的人机交互中，如何提高用户体验？A. 界面简洁明了B. 功能丰富C. 响应速度快D. 以上都是10. 下列哪个不是嵌入式系统人机交互中的常用传感器类型？A. 光线传感器B. 温度传感器C. 位置传感器D. 姿态传感器11. 嵌入式系统的主要特点不包括以下哪项？A. 低功耗B. 可定制性C. 实时性D. 高速运算12. 人机交互（Human-Computer Interaction, HCI）主要研究什么？A. 如何提高计算机系统的效率B. 如何设计更符合用户需求的计算机界面C. 计算机硬件和软件的集成方法D. 计算机网络的基本原理13. 在嵌入式系统的人机交互中，（）是最直接的交互方式。

A. 触摸屏B. 键盘输入C. 语音识别D. 手势识别14. 下列哪种设备不属于嵌入式系统中常用的输入设备？A. 麦克风B. 打印机C. 按键板D. 触摸屏15. 在嵌入式系统的人机交互中，（）技术可以提高系统的响应速度和用户体验。

基于嵌入式系统的智能交互机器人设计与实现

基于嵌入式系统的智能交互机器人设计与实现简介随着人工智能技术的快速发展，嵌入式系统的智能交互机器人逐渐走入人们的生活。

智能交互机器人可以与人们进行语音交流、执行简单任务等，为我们的生活带来了很大的便利。

本文将讨论基于嵌入式系统的智能交互机器人的设计与实现，包括硬件选型、软件开发和交互设计等方面。

一、硬件选型嵌入式系统的智能交互机器人需要选择适合的硬件平台来实现。

在硬件选型方面，我们可以考虑以下因素：1. 中央处理器(CPU)：选择性能强大、功耗低的CPU，以确保机器人的运行速度和电池寿命。

2. 存储器：机器人需要大容量的存储器来存储语音、图像等数据，可以选择内置存储和可扩展存储。

3. 摄像头：选择高分辨率、广角的摄像头，以获得清晰的图像和良好的视野。

4. 麦克风：选择高质量的麦克风，以准确地接收用户输入的语音指令。

5. 电池：选择高容量、长寿命的电池，以保证机器人的工作时间。

二、软件开发1. 操作系统选择：可以选择Linux、Android等适合嵌入式系统的操作系统作为机器人的基础。

2. 语音识别技术：使用语音识别技术将用户的语音指令转化为机器能够理解的指令。

可以选择成熟的语音识别引擎，如百度语音识别、讯飞语音识别等。

3. 自然语言处理技术：结合自然语言处理技术，使机器能够理解并回应用户的自然语言输入。

可以使用自然语言处理库，如NLTK、spaCy等。

4. 机器学习算法：机器人可以通过机器学习算法进行自主学习和优化，提高其智能交互的精度和准确性。

可以使用机器学习框架，如TensorFlow、PyTorch等。

5. 用户界面设计：设计友好的用户界面，使用户能够方便地与机器人进行交互。

可以使用图形界面开发工具，如Qt、Electron等。

三、交互设计1. 用户体验设计：考虑用户的需求和使用场景，设计机器人的交互流程和界面。

通过用户研究和用户反馈，不断改进交互设计，提供更好的用户体验。

2. 多模态交互：除了语音交互，可以考虑使用图像、触摸屏等多种方式进行交互，提供更丰富的交互体验。

基于STM32的嵌入式软件开发基础-实验指导书（经典）

基于STM32的嵌⼊式软件开发基础-实验指导书（经典）实验⼀基于STM32的嵌⼊式软件开发基础实验⼀、实验⽬的1 、掌握嵌⼊式软件开发流程2 、学会使⽤嵌⼊式软件开发⼯具3 、学会使⽤⽆限循环架构开发简单的嵌⼊式应⽤程序4 、学会使⽤单步⁄全速运⾏、设置断点和观察变量⁄寄存器等⽅法调试嵌⼊式应⽤程序5 、掌握通⽤数字输⼊输出（GPIO）和系统定时器（SysTick）的软件开发⽅法6 、理解发光⼆极管（LED）和按键（Push Button）的驱动原理7 、掌握常⽤的延时（Delay）实现技巧⼆、实验环境1 、硬件：ALIENTEK STM32F103嵌⼊式开发板2 、软件：REALVIEW MDK或IAR EWARM三、实验内容1 、LED点亮实验：使⽤GPIO的相关知识，设计基于⽆限循环架构的嵌⼊式应⽤程序，点亮开发板上绿⾊LED和红⾊LED；2 、流⽔灯实验⼀：使⽤GPIO和延时循环，设计基于⽆限循环架构的嵌⼊式应⽤程序，使开发板上的绿⾊LED和红⾊LED先后轮流闪烁；3 、按键控制LED实验：使⽤GPIO的相关知识，设计基于⽆限循环架构的嵌⼊式应⽤程序，实现以下功能：1 ）当按下WK_UP按键时，开发板上的绿⾊LED点亮；当释放WK_UP按键时，开发板上的绿⾊LED熄灭；2 ）当按下KEY1按键时，开发板上的红⾊LED点亮；当释放KEY1按键时，开发板上的红⾊LED熄灭；3 ）当同时按下WK_UP和KEY1按键时，开发板上的红⾊LED和黄⾊LED同时点亮；当同时释放WK_UP和KEY1按键时，开发板上的红⾊LED和黄⾊LED同时熄灭；4 、流⽔灯实验⼆：使⽤GPIO和SysTick的相关知识，设计基于⽆限循环架构的嵌⼊式应⽤程序，使开发板上的绿⾊LED和红⾊LED先后轮流闪烁，每个LED点亮和熄灭的时间各为1s，并在程序中定义⼀个8位⽆符号变量来记录红⾊LED闪烁的次数；调试程序，在REALVIEW MDK或IAR EWARM的调试界⾯中，通过在程序中设置断点，并打开变量观察窗⼝，加⼊对应的变量，全速运⾏，随着红⾊LED的闪烁，跟踪⽤来记录红⾊LED闪烁次数的8位⽆符号变量的变化情况；四、硬件设计1 、发光⼆极管（LED ）与嵌⼊式微控制器（STM32F103）的接⼝电路2 、按键与嵌⼊式微控制器（STM32F103）的接⼝电路五、软件设计1 、LED 点亮实验程序：程序（略）2 、流⽔灯实验⼀程序：程序（略）3 、按键控制LED 实验程序：程序（略）4 、流⽔灯实验⼆程序：程序（略）六、实验结果1 、LED 点亮实验结果：⽤⽂字或图⽚描述该程序运⾏的结果2 、流⽔灯实验⼀结果：⽤⽂字或图⽚描述该程序运⾏的结果3 、按键控制LED 实验结果：⽤⽂字或图⽚描述该程序运⾏的结果4 、流⽔灯实验⼆结果：⽤⽂字或图⽚描述该程序运⾏的结果（调试界⾯中断点设置和变量观察窗⼝的截图） PA8 PD2PA15 PA13实验⼆基于STM32的嵌⼊式软件开发⾼级实验⼀、实验⽬的1 、了解中断控制器（NVIC）的内部结构和⼯作原理2 、深⼊理解中断机制，学会编写中断服务函数3 、学会使⽤中断服务函数开发基于前后台架构的较复杂的嵌⼊式应⽤程序4 、掌握串⾏通信的原理，掌握通⽤同步串⾏收发器（USART）的软件开发⽅法5 、熟悉模数转换的过程和性能指标，掌握模数转换器（ADC）的软件开发⽅法⼆、实验环境1 、硬件：ALIENTEK STM32F103嵌⼊式开发板2 、软件：REALVIEW MDK或IAR EWARM三、实验内容1 、LED闪烁实验：使⽤NVIC（含SYSTICK）和GPIO的相关知识，编写中断服务函数，并开发基于前后台架构的嵌⼊式应⽤程序，使开发板上绿⾊LED每1s闪烁⼀次；2 、串⼝输出实验：使⽤USART的相关知识，设计基于⽆限循环架构的嵌⼊式应⽤程序，通过USART1向PC 的串⼝发送“Hello World!”，其中USART1和串⼝的波特率设置为115200bps，数据格式设置为8位数据位、⽆奇偶校验位、1位停⽌位和⽆数据流控制；在PC上运⾏串⼝调试助⼿，找到对应的COM⼝并作设置波特率和数据格式后打开，再运⾏开发板上的程序，观察串⼝调试助⼿中接收区的数据，验证程序的运⾏结果；3 、MCU温度检测实验：使⽤NVIC（含SYSTICK）、USART和ADC的相关知识编写程序，编写中断服务函数，并开发基于前后台架构的嵌⼊式应⽤程序，每隔1s通过⽚内温度传感器和模数转换器（ADC）检测MCU的温度并通过USART1将其输出到PC的串⼝上；在PC上运⾏串⼝调试助⼿，找到对应的COM⼝并作相应设置后打开，再运⾏开发板上的程序，观察PC上串⼝调试助⼿中接收区的数据变化情况，验证程序的运⾏结果；四、硬件设计1 、发光⼆极管（LED）与嵌⼊式微控制器（STM32F103）的接⼝电路PA8PD22 、按键与嵌⼊式微控制器（STM32F103）的接⼝电路3 、嵌⼊式微控制器（STM32F103）的温度传感器和ADC 的模块图五、软件设计1 、LED 闪烁实验：程序（包括主函数源⽂件和中断服务函数源⽂件）2 、串⼝输出实验：程序（略）3 、MCU 温度检测实验：程序（包括主函数源⽂件和中断服务函数源⽂件）六、实验结果 1 、LED 闪烁实验：⽤⽂字或图⽚描述该程序运⾏的结果2 、串⼝输出实验：⽤⽂字或图⽚描述该程序运⾏的结果（程序运⾏中PC 上串⼝调试助⼿的截图） 3 、MCU 温度检测实验：⽤⽂字或图⽚描述该程序运⾏的结果（程序运⾏中PC 上串⼝调试助⼿的截图）PA15。

基于STM32的智能家居系统设计-毕业论文

---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要随着5G时代的到来,万物互联即将成为现实, 智能家居也悄然声息地进入到人们的生活中，我们的生活方式也会发生翻天覆地的改变, 变得更方便, 变得更高质量。

智能家居是Iot以住宅为平台，将总线技术、无线网络技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等技术按照人们的需求有机结合在一起，搭建成一个高质量、高效率的日常事务和各设备管理系统，与普通家居相比，不仅提高家居安全性、舒适性、便利性，环保性，还节省了各种能源费用。

本设计利用Crotex-M3内核的STM32作为智能家居控制系统的上位机，通过GUI界面查看各传感器反馈的实时信息，也可以通过操控图形界面来根据这些信息进行对应的处理。

大部分模块由STC89C52单片机作为下位机来驱动, 安防方面的模块由STM32驱动，STM32和AT89C52之间通过ESP8266模块作为通讯工具，利用IEEE 802.11(WIFI)协议进行通讯。

本篇毕业设计论文主要详细描述了智能家居中的安防系统开发和各相关模块的功能实现的具体过程，最终利用GSM模块，人体红外传感器，指纹识别模块，摄像头监控等实现实时报警提醒和远程监控，及时做好相应的措施来避免灾难的发生和人员伤亡，保证财产安全。

关键字:嵌入式；STM32；智能家居；指纹识别；远程监控；GSMDesign of smart home system——Security system software developmentAbstractWith the coming of 5G era, the Internet of everything is about to become a reality, smart home also quietly enters into people's life, and our life style will change dramatically, become more convenient, become higher quality. Smart home is IOT's residential platform, which combines bus technology, wireless network technology, security technology, automatic control technology, audio and video technology and other technologies according to people's needs to build a high-quality and efficient daily affairs and equipment management system. Compared with ordinary home, it not only improves home safety, comfort, convenience, and environment also saves all kinds of energy costs.In this design, STM32 of crotex-m3 core is used as the upper computer of smart home control system. The real-time information fed back by each sensor can be viewed through GUI interface, and the corresponding processing can be carried out according to these information through the operation of graphic interface. Most of the modules are driven by STC89C52 as the lower computer, and the security module is driven by STM32. Between STM32 and AT89C52, the communication tool is esp8266 module, which uses IEEE 802.11 (WiFi) protocol to communicate. This thesis mainly describes the development of the security system in the smart home and the specific process of the function realization of each related module. Finally, the GSM module, human infrared sensor, fingerprint identification module, camera monitoring and other modules are used to realize the real-time alarm and remote monitoring, and corresponding measures are taken in time to avoid the occurrence of disasters and casualties and ensure the property safety.Keywords: embedded; STM32; smart home; fingerprint recognition; remote monitoring; GSM目录1、绪论 (1)1.1智能家居系统研究背景 (1)1.2 智能家居中安防系统的重要性 (1)2、智能家居控制系统方案设计 (2)2.1总体思路 (2)2.2安防界面设计 (4)3、硬件设计 (5)3.1 上位机的选择 (5)3.2安防模块介绍 (6)3.2.1GSM/GPRS模块介绍 (6)3.2.2指纹解锁模块介绍 (7)3.2.3人体红外检测模块介绍 (9)3.2.4摄像头模块介绍 (11)4、软件设计 (13)4.1开发工具介绍 (13)4.1.1 SourceInsight代码编辑软件 (13)4.1.2 MDK5编程软件 (14)4.1.3 串口调试助手XCOM (15)4.1.4 SynoChip芯片测试软件 (16)4.2 操作系统UCOSIII (17)4.2.1 UCOSIII任务管理 (17)4.2.2 UCOSIII的移植 (19)4.3 Stemwin图形界面开发 (21)4.3.1 Stemwin的移植 (21)4.3.2 Stemwin的配套开发工具介绍 (22)5、智能家居系统上位机安防功能设计 (25)5.1 初始化工作 (25)5.2创建任务与启动任务 (25)5.2.1 TOUCH任务 (25)5.2.2 CHECK任务 (26)5.2.3 EMWIN任务 (27)5.3 界面介绍 (28)5.3.1安防-主界面 (28)5.3.2安防-设置界面 (28)5.3.3安防-指纹解锁门禁界面 (29)5.3.4安防-信息监测界面 (30)5.3.5安防-摄像头监控界面 (30)5.3.6安防-手动开关界面 (31)5.4 安防系统 (32)5.4.1传感器信息监测设计 (32)5.4.2 报警系统-GSM短信通知设计 (37)5.4.3门禁系统设计 (43)5.4.4 门禁系统-人体红外检测 (52)5.4.5 摄像头监控设计 (54)6、调试 (56)6.1设置中心-更改手机号码 (56)6.2设置中心-更改门禁系统相关参数 (57)6.3添加、验证指纹 (58)6.4删除指纹 (60)6.5更改、验证密码 (62)6.6传感器信息监测 (64)6.7在手动控制界面控制下位机 (65)6.8摄像头监控与抓拍图片查看 (66)7、总结 (67)7.1心得与收获 (67)7.2 设计过程遇到的难题与不足 (68)7.2.1关于界面制作的选择 (68)7.2.2关于GSM模块的问题 (68)参考文献 (70)谢辞 (71)附录 (72)附录1程序源码 (72)主界面的源代码 (72)信息监测界面源代码 (74)设置界面的源代码 (83)手动控制界面源代码 (87)门禁系统界面源代码 (91)摄像头监控界面源代码 (103)附录2 英语文献 (112)附录3 中文文献 (119)1、绪论1.1智能家居系统研究背景随着人们的生活水平不断提高，人们对生活环境的要求逐渐升高，人们越发重视家庭中生活的舒适，安全和便利。

独立学院基于STM32的嵌入式系统设计实验教学研究与实践

独立学院基于STM32的嵌入式系统设计实验教学研究与实践【摘要】本文主要研究了独立学院基于STM32的嵌入式系统设计实验教学研究与实践。

在我们介绍了研究背景、研究目的和研究意义。

接着在我们详细讨论了STM32嵌入式系统设计概述、实验教学设计与实践、基于STM32的嵌入式系统设计案例分析、实验教学效果评估以及教学改进与展望。

在我们总结了实验教学研究的成果，提出了未来发展方向，并进行了结语。

本文旨在探讨如何利用STM32嵌入式系统设计来提高实验教学效果，以及为独立学院的教学改进提供参考借鉴。

【关键词】独立学院、STM32、嵌入式系统设计、实验教学、研究、实践、案例分析、教学效果评估、改进、展望、成果总结、未来发展方向、结语。

1. 引言1.1 研究背景随着嵌入式系统在各个领域的广泛应用，对于嵌入式系统设计与开发的需求也逐渐增加。

而在当前的高校教育中，嵌入式系统设计的实验教学也逐渐受到重视。

独立学院作为新兴的教育形式，其实验教学更是扮演着至关重要的角色。

目前针对嵌入式系统设计的实验教学仍存在一定的不足之处，例如实验内容的单一性、难度与实际需求不相符等问题。

开展基于STM32的嵌入式系统设计实验教学研究具有重要意义。

通过对独立学院基于STM32的嵌入式系统设计实验教学的深入研究与实践，可以不仅提升学生在嵌入式系统设计领域的综合应用能力，同时也有助于培养学生的创新意识和工程实践能力。

本研究将围绕着该主题展开，期望能为教学改革和学生能力培养提供有益的参考和借鉴。

1.2 研究目的本研究的目的是探索独立学院基于STM32的嵌入式系统设计实验教学的有效方法，为学生提供更加实践性和针对性的教学体验。

通过深入研究嵌入式系统设计的概念和技术原理，以及STM32微控制器的特点和应用领域，旨在提高学生对嵌入式系统设计的理解和应用能力。

通过设计实验教学方案，探索如何将理论知识与实践操作相结合，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

基于嵌入式系统设计的人机交互射频电针美容仪

基于嵌入式系统设计的人机交互射频电针美容仪摘要：本文探讨了一种新型的射频电针美容仪，其核心在于利用嵌入式系统实现高效的人机交互。

文章首先介绍了射频电针美容技术的发展背景及其在现代美容行业中的应用。

随后，重点分析了嵌入式系统在提高设备操作效率和用户体验方面的作用。

通过设计一个用户友好的交互界面，该美容仪不仅提高了操作的便捷性，还确保了治疗过程的安全性和有效性。

此外，本文还对美容仪的硬件和软件设计进行了详细的阐述，包括系统架构、功能模块以及界面设计等方面。

最后，文章通过一系列实验验证了该美容仪的性能，展示了其在实际应用中的优势。

研究结果表明，这种基于嵌入式系统的射频电针美容仪在提高美容效果和用户体验方面具有显著优势，为美容行业提供了一个新的技术方向。

关键词：射频电针、嵌入式系统、人机交互、界面设计、美容仪性能引言：随着科技的不断进步，美容行业正迎来一场由高科技驱动的变革。

尤其是嵌入式系统在美容设备中的应用，极大地推动了美容技术的发展。

本文介绍的基于嵌入式系统的射频电针美容仪，代表了这一变革的前沿。

该设备不仅提升了美容效果，更通过先进的人机交互设计优化了用户体验。

我们将探讨如何通过嵌入式技术实现更加智能和安全的美容解决方案，以及这一技术如何在实践中展现出其独特的价值。

本文旨在为读者提供一个全面的视角，探索嵌入式系统在现代美容行业中的应用及其潜在影响，希望能激发业界和学术界对此领域的进一步兴趣和研究。

一、射频电针美容技术的现状与挑战在探讨射频电针美容技术的现状与挑战时，需要深入了解该技术的基本原理和应用范围。

射频电针美容技术利用高频电波能量通过微针传递至皮肤深层，促进胶原蛋白重组和皮肤再生，广泛应用于皱纹平滑、肤色均匀和疤痕治疗等方面。

这一技术因其相对非侵入性和较快的恢复时间而受到市场的欢迎。

然而，随着技术的普及，其所面临的挑战也逐渐显现。

操作复杂性是主要的问题之一。

尽管射频电针美容仪在理论上能够提供精确和深入的治疗，但实际操作中对操作者的技能要求极高，稍有不慎就可能导致皮肤烧伤或不均匀的治疗效果。

stm32项目ui设计方法

stm32项目ui设计方法（最新版4篇）目录（篇1）I.项目背景A.stm32项目简介B.UI设计在项目中的重要性II.UI设计方法A.确定用户需求B.设计流程C.界面布局D.交互设计III.设计实现A.界面设计实现B.交互设计实现IV.测试与优化A.界面测试B.交互测试C.优化调整正文（篇1）一、项目背景1.stm32项目简介：stm32是一种基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器，广泛应用于各种嵌入式系统中。

本项目旨在设计并实现一个基于stm32的智能家居控制系统。

2.UI设计在项目中的重要性：UI设计是指用户界面设计，它是人机交互的核心环节。

良好的UI设计可以提升用户体验，提高系统的稳定性和可靠性。

二、UI设计方法1.确定用户需求：在设计UI之前，需要对目标用户进行深入调研，了解他们的需求和习惯，以此为基础进行设计。

2.设计流程：A.确定功能需求：列出系统所需实现的功能，如开关灯、调节温度等。

B.设计流程：根据功能需求设计出合理的操作流程，确保用户能够方便快捷地完成所需操作。

C.交互设计：根据操作流程进行交互设计，包括按钮、菜单、提示信息等元素的设计。

3.界面布局：A.确定主界面：根据功能需求，确定系统的主界面，如设备列表、控制中心等。

B.子界面设计：根据具体功能设计子界面，如设备详情、设置等。

4.交互设计：A.操作流程：确定每个功能的操作流程，包括点击、滑动、输入等操作。

B.响应时间：确保系统响应时间在合理范围内，避免卡顿现象。

C.错误处理：设计错误处理机制，如输入验证、异常处理等。

三、设计实现1.界面设计实现：根据设计稿进行界面开发，包括界面的颜色、字体、图片等元素的实现。

2.交互设计实现：根据交互设计文档进行交互开发，包括响应式布局、事件处理等实现。

目录（篇2）I.stm32项目UI设计概述1.UI设计的定义和重要性2.stm32项目UI设计的特点和难点II.stm32项目UI设计方法1.确定UI设计目标2.分析用户需求和行为3.选择UI设计工具和技术4.实现UI设计5.测试和优化UI设计正文（篇2）一、stm32项目UI设计概述UI设计是指对软件的人机交互、操作体验和界面视觉设计的总称。

基于STM32的课程设计

基于STM32的课程设计简介本文档介绍了基于STM32的课程设计的详细内容。

该课程设计旨在帮助学生通过使用STM32微控制器开发板，实现一个功能完整且具有实际应用价值的项目。

设计目标与背景课程设计的目标是让学生掌握STM32微控制器的基本原理和应用开发技巧。

通过实现一个完整的项目，学生将学会如何使用STM32进行硬件设计、外设驱动、任务调度等方面的开发工作。

设计要求课程设计的具体要求如下：1.使用STM32系列微控制器作为项目的核心控制器。

2.实现一个具有实际应用价值的功能，例如：智能家居、智能车辆、医疗仪器等。

3.项目的硬件设计需要充分利用STM32的各种外设，例如：GPIO、UART、I2C、SPI等接口。

4.项目的软件设计需要包括任务调度、外设驱动、数据通信等。

5.项目需要具有一定的用户交互界面，例如：LCD显示屏、按键等。

设计流程课程设计的整体流程如下：1.确定项目的具体应用领域和功能需求。

2.进行STM32微控制器的硬件设计，包括外设的连接和电源电路的设计。

3.编写STM32微控制器的驱动程序，包括外设驱动和任务调度。

4.设计用户交互界面，选择适当的显示屏和按键。

5.根据项目需求进行软件开发，实现功能算法和数据通信。

6.进行集成调试和性能优化。

7.撰写课程设计报告，总结项目的设计过程和结果。

设计示例以智能家居为例，以下是一个基于STM32的课程设计的具体示例：1.硬件设计阶段：–使用STM32系列微控制器作为核心控制器。

–连接各种外设，例如传感器（温度、湿度、光照等）、执行器（开关、电机等）。

–设计电源电路，包括稳压、过压保护等。

2.软件设计阶段：–编写外设驱动程序，包括传感器的读取和执行器的控制。

–设计任务调度程序，实现各个功能模块的并行运行。

–实现数据通信功能，例如与手机或电脑进行通信。

3.用户交互界面：–使用LCD显示屏显示当前状态和操作结果。

–添加按键，实现用户对系统的操作。

4.软件开发阶段：–实现智能家居的功能算法，例如温度自动调节、定时开关等。

基于STM32的智能家居控制系统

基于STM32的智能家居控制系统作者：李润宁杨建豪光金正方国好来源：《智能计算机与应用》2017年第02期摘要：本设计以STM32为控制核心，手机APP为人机交互界面、互联网作为信号传输媒介、STM32接收端进行红外信号转换、家中电器设备作为执行机构，通过该系统用户可以通过手机APP远程控制家中NEC红外电器设备，突破红外遥控的距离限制，该控制系统创造性地将网络信号转化成红外信号，无需电器设备的升级换代，即可实现互联网远程控制红外电器设备，通过手机APP控制具有控制方便，操作简单等特点，互联网传输控制指令具有传输距离远，数据安全快速等优势，将网络信号转化成红外信号可以最大限度地降低家居智能化成本。

关键词：智能家居；红外控制；网络通讯中图分类号：TP242.6文献标志码：A文章编号：2095-2163（2017）02-0131-04Abstract：The paper proposes this design， which takes the STM32 as the core， a mobile phone APP for human-computer interaction interface， Internet as a signal transmission medium，STM32 receiver as infrared signal conversion， and home electrical equipment as actuator. Through the system， user can applies the phone APP to realize remote control of home NEC infrared appliances equipment， so break through the infrared remote control distance limit.In the control system， network signal is creatively converted into the infrared signal， without electrical equipment upgrading， it can be achieved that applying Internet effectively provides remote control of infrared electrical equipment. The advantages of the system are as follows： the introduction of the mobile phone APP is easy to control and operate etc.， the Internet transferring control instruction has such features as long transmission distance， fast and secure data， and the function that the network signal is converted into intelligent infrared signals can maximumly reduce household costs.Keywords：smart home； infrared control； Internet communication0 引言随着网络和嵌入式技术的发展，智能家居得到了有利兴起契机，并已然成为物联网的重要功能方向之一。

基于stm32的人机交互终端的设计

㊀２０２０年㊀第２期仪表技术与传感器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｓｅｎｓｏｒ２０２０㊀Ｎｏ２㊀基金项目：中央高校基本科研业务费资助项目（３１４２０１８０４８，３１４２０１９０３８）收稿日期：２０１９－１１－１７基于ＳＴＭ３２的人机交互终端的设计翟延忠１，翟宝蓉２，马㊀强２，李㊀燕２（１．华北科技学院电子信息工程学院，北京㊀１０１６０１；２．华北科技学院研究生院，北京㊀１０１６０１）㊀㊀摘要：针对一般控制系统对人机交互的需求，提出了基于嵌入式处理器实现的人机交互终端设计㊂硬件以ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６处理器与高分辨率的电容式触摸屏为核心，软件基于ＦｒｅｅＲＴＯＳ环境开发；交互终端的通信处理由ＣＡＮ接收中断服务与接收任务实现，通过消息队列与其他任务联系；在有限资源下图形元素的移动，仅需描绘㊁恢复移进与移出区域的少许像素；常规交互界面借助ＥｍＷｉｎ得以实现，界面切换由界面管理任务负责㊂该交互终端已在工控系统中得以应用与检验㊂关键词：嵌入式；交互终端；ＣＡＮ通信；动画；界面管理中图分类号：ＴＰ２７３㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００２－１８４１（２０２０）０２－０１０５－０５ＤｅｓｉｇｎｏｆＨｕｍａｎ⁃ｍａｃｈｉｎｅＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎＴｅｒｍｉｎａｌＢａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２ＺＨＡＩＹａｎ⁃ｚｈｏｎｇ１，ＺＨＡＩＢａｏ⁃ｒｏｎｇ２，ＭＡＱｉａｎｇ２，ＬＩＹａｎ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０１６０１，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０１６０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎｇｅｎｅｒａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈｕｍａｎ－ｍａ⁃ｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｔｅｒｍｉｎａｌｂａｓｅｄｏｎｅｍｂｅｄｄｅｄｐｒｏｃｅｓｓｏｒｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６ｐｒｏｃｅｓｓｏｒａｎｄｔｈｅｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｉｖｅｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｃｏｒｅｓｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅ，ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｗａｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＦｒｅｅＲＴＯＳｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ＴｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｔｅｒｍｉｎａｌｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄｂｙＣＡＮｒｅｃｅｉｖｉｎｇｉｎｔｅｒｒｕｐｔｓｅｒｖｉｃｅａｎｄｒｅｃｅｉｖｉｎｇｔａｓｋ，ａｎｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｔａｓｋｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｍｅｓｓａｇｅｑｕｅｕｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｇｒａｐｈｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓｕｎｄｅｒｌｉｍｉｔｅｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｊｕｓｔａｆｅｗｐｉｘｅｌｓｏｆｔｈｅｍｏｖｅ⁃ｉｎａｎｄｍｏｖｅ⁃ｏｕｔａｒｅａｓｏｆｔｈｅｇｒａｐｈｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｒｅｎｄｅｒｅｄａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｅｄ．ＴｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅＥｍＷｉｎ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｔａｓｋ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｔｅｒｍｉｎａｌｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄａｎｄｔｅｓｔｅｄｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ；ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｔｅｒｍｉｎａｌ；ＣＡＮｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ａｎｉｍａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ０㊀引言近年来，随着微处理器性能的提升，嵌入式实时操作系统的引入和图形界面库的出现等，为人机交互终端的开发提供了极大的便利，使得开发人员可以设计出能够深度满足用户需求的交互终端［１－３］，例如触摸屏㊁专门的通讯接口㊁个性化的画面显示等［４］㊂针对交互终端的一般应用需求，本文设计了一款基于ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６微控制器实现的交互终端，软件运行于ＦｒｅｅＲＴＯＳ实时多任务操作系统，与控制端通过ＣＡＮ总线通信，人机界面采用８００ˑ４８０的７ᵡ液晶触摸屏，应用ＥｍＷｉｎ实现图形界面设计，并给出了一种高效的动画设计方法㊂１㊀硬件设计交互终端以ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６微控制器［５］为核心构成最小系统，包括电源模块㊁液晶触摸屏㊁ＣＡＮ通信模块㊁ＥＥＰＲＯＭ存储器㊁外部ＳＲＡＭ和ＳＷＤ下载调试模块，整体结构如图１所示㊂图１㊀交互终端硬件结构图１．１㊀最小系统基于高性能ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ４内核的ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６微控制器，３．３Ｖ供电，外接８Ｍ晶振，内核工作频率１６８ＭＨｚ，片外低电平的复位阻容电路实现微控制器与液晶触摸屏复位，软件下载调试采用ＳＷＤ模式㊂㊀㊀㊀㊀㊀１０６㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＦｅｂ２０２０㊀１．２㊀电源模块交互终端外部接入２４ＶＤＣ，其内部电路需要５Ｖ和３．３Ｖ的两种电源供电，其中５Ｖ为液晶触摸屏的背光供电，而３．３Ｖ为微控制器和其他模块供电的主电源㊂输入２４ＶＤＣ经ＴＰＳ５４０３单片降压稳压器转换输出电压／电流为３．３Ｖ／７１０ｍＡ，经ＴＰＳ５４０５单片降压稳压器转换输出电压／电流为５Ｖ／５００ｍＡ㊂１．３㊀触摸屏㊁ＳＲＡＭ与ＥＥＰＲＯＭ显示屏选用了７ᵡ彩色ＴＦＴ－ＬＣＤ电容触摸屏，分辨率为８００ˑ４８０，１６位彩色显示，驱动芯片为ＳＳＤ１９６３，触屏驱动芯片为ＦＴ５２０６㊂由于ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６片内ＳＲＡＭ容量仅１９２ＫＢ，难以支撑画面显示需求，为此外扩一片１ＭＳＲＡＭ的ＩＳ６２ＷＶ５１２１６芯片㊂ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６以ＦＳＭＣ方式与ＴＦＴＬＣＤ模块及外部ＳＲＡＭ接口，使用ＦＳＭＣ＿ＮＥ３片选ＴＦＴＬＣＤ模块，使用ＦＳＭＣ＿ＮＥ４片选ＳＲＡＭ芯片，微控制器以ＩＩＣ接口驱动触屏芯片［６］㊂交互终端应用中会有参数掉电记忆的需求，为此电路中加入ＥＥＰＲＯＭ芯片，这里选用ＩＩＣ接口的ＡＴ２４Ｃ０２㊂１．４㊀ＣＡＮ通信ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６内置ｂｘＣＡＮ（基本扩展ＣＡＮ）控制器，波特率最高达１Ｍｂｐｓ，ＣＡＮ总线驱动选用总线收发器ＳＮ６５ＨＶＤ２３０，该芯片具有差分收发能力和良好抗干扰能力，适用于较高通讯速率与高可靠性的ＣＡＮ总线通信［７］㊂２㊀软件设计２．１㊀软件功能２．１．１㊀ＣＡＮ通信交互终端界面上显示的信息来源于其服务的控制系统，而控制参数与行为又反作用于其服务的系统，信息的传输通过ＣＡＮ通信实现，ＣＡＮ信息的收发及处理需通过交互终端的软件功能实现㊂２．１．２㊀动画显示人机界面是一个控制系统的窗口，除常规的参数与状态显示外，参数与状态驱动的动画显示可显著提升界面表现力，而动画实现的本质是在短时间内（＜２０ｍｓ）实现画面像素的改变与刷新，由于嵌入式系统的资源有限，动画显示功能需得到高效处理㊂２．１．３㊀界面管理交互终端要展现的就是界面，一方面展示控制系统的运行状态与参数，将参数与状态信息在选择的位置，以设定颜色㊁大小㊁字体等属性显示出来；另一方面，控制参数与命令的设置与显示，除完成相关信息的显示外，参数设置界面还涉及到按钮操作㊁对话框等窗口操作；此外还涉及触屏的驱动与检测㊂２．２㊀操作系统本设计采用ＦｒｅｅＲＴＯＳ操作系统，将系统功能划分为若干个任务㊁合理设置任务优先级㊁选择适当的同步与通信机制使得软件结构清晰㊁模块化㊁容易维护［８］㊂２．３㊀ＧＵＩ图形库ＥｍＷｉｎ专为ＬＣＤ图形界面提供了模块化设计并且适用于多任务操作环境，除可实现基本图形绘制㊁颜色填充㊁图片文字的显示外，它的强大功能表现在丰富的可直接调用的接口函数㊁窗口管理功能等，借助ＧＵＩ开发工具ＥｍＷｉｎ进行人机界面的开发可有效地提升开发效率［９］㊂２．４㊀任务架构综合上述因素，构建软件总体框架如图２所示㊂图２㊀软件总体框架触屏检测任务用于各界面的触屏检测管理，当点击界面上的按钮（或图标）时，产生相应的标志，通知界面管理任务；ＣＡＮ接收及接收中断服务用于ＣＡＮ总线信息接收；界面的切换与交互操作由界面管理任务实现；实时显示任务用于实时数据及状态的更新显示；动画任务用于监控界面的同步动画显示㊂３㊀ＣＡＮ通信本交互终端通过ＣＡＮ总线与控制装置进行通信，一方面接收控制装置发来的信息，将信息以某种形式记录或显示在界面上㊂另一方面，交互终端接受人工操作并将操作信息发往控制终端㊂在ＲＴＯＳ运行环境下，交互终端会有多个任务，任务间的通信可通过信号量㊁事件标志组㊁消息队列等方式实现㊂ＣＡＮ通信按照如下思路实现㊂３．１㊀通信任务的规划在ＲＴＯＳ的多任务运行环境下，ＣＡＮ总线通信需㊀㊀㊀㊀㊀第２期翟延忠等：基于ＳＴＭ３２的人机交互终端的设计１０７㊀㊀根据信息接收与发送的特点与过程来处理，为便于处理，设立多个任务处理ＣＡＮ通信㊂中断服务程序：总线通讯时，信息的接收是被动的，时间上是随机的，为不致接收信息的溢出或丢失，ＣＡＮ信息的接收采用中断方式，在中断服务程序中快速完成信息的接收与转发，以减少对ＣＰＵ时间的占用㊂ＣＡＮ接收任务：对接收信息需进行解析以进行相应的处理㊂ＣＡＮ信息的发送：相对于信息接收，信息的发送是主动的，当某个任务需要向ＣＡＮ总线发送信息时，将信息按设定格式装配好，调用库函数ｕ８ＣＡＮｘ＿Ｓｅｎｄ＿Ｍｓｇ（ｕ８∗ｍｓｇ，ｕ８ｌｅｎ）即可㊂３．２㊀ＣＡＮ控制器的初始化ＣＡＮ通信初始化除引脚设置㊁时钟使能㊁波特率设置㊁中断设置外，还需注意：３．２．１㊀过滤器设置当ＣＡＮ总线上节点较多时，传输的信息也会增多，为不使交互终端受到无关信息的干扰，ＣＡＮ提供了２８个过滤器，每个过滤器有标识符列表与标识符屏蔽位两种模式㊂标识符列表要求列出所有可接收的ＩＤ，只有与这些ＩＤ完全相同的数据帧或远程帧才能通过过滤被接收㊂而屏蔽位模式可将ＩＤ的某些位按位屏蔽，从而可过滤出一组ＩＤ来㊂在ＣＡＮ初始化时，需根据通信的内容设置过滤模式㊂３．２．２㊀接收队列的选择ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６的ＣＡＮ控制器具有２个三级缓冲的ＦＩＦＯ，具有强大的缓冲接收能力，降低了处理器接收ＣＡＮ信息时的负担㊂每个过滤器在设置时，可选择关联的ＦＩＦＯ，从而使所接收的信息得以按照ＩＤ分流㊂３．３㊀接收中断服务初始化后，每当ＣＡＮ总线上有信息帧能够通过ＩＤ过滤进入ＦＩＦＯ，就会触发中断（ＦＩＦＯ内消息非空时中断）㊂中断服务中，首先识别哪个ＦＩＦＯ产生中断，将信息帧读出，然后立即将信息存入接收消息队列㊂３．４㊀ＣＡＮ接收处理ＣＡＮ接收任务用于消息的解析与处理，程序流程图如图３所示㊂首先检查消息队列是否为空，消息队列内的消息来自于接收中断服务㊂若不为空，将接收消息中的数据读取到数据缓冲区，提取其中蕴含的消息类型信息ＭＳＧ＿Ｔｙｐｅ㊂然后根据消息类型，对接收到的信息按约定做出相应的解析，并通过适当的方式通知其他任务进行处理㊂图３㊀ＣＡＮ接收任务流程图４㊀动画处理人机交互终端的作用就是要提供友好的人机界面，而其中的监控界面是控制系统人机界面开发的重点，与系统运行状态相联系的动画功能是焦点㊂动画是指受控图形按照一定规律在画面上运动，以形象表现系统某些受控属性，动画显示对提高人机交互界面乃至整个系统的品质有作用㊂４．１㊀动画原理最基本的动画表现形式为图形的移动与旋转，而实际的动画效果多是由各种图元的运动组合，其基本原理是使图形每隔一定时间移动或旋转一定的像素，将各种图形移动组合在一起就可以获得表现系统运动特质的动画效果，所移动的像素可由所关联的变量加以确定㊂当要在显示屏上呈现图形的移动或旋转效果时，需要做以下工作：描绘新增区域的像素；恢复原被掩盖区域的像素㊂这些工作本质上都是像素描绘㊂４．２㊀描绘问题由于显示屏的像素描绘是逐点进行的，每个像素点的描绘需要指定像素坐标，发出写ＧＲＡＭ命令，然后再输出颜色信息这一操作过程㊂作为外设的显示屏，其访问速度相对处理器内部指令执行速度要慢得多，使得每个像素点的描绘需要耗用处理器很多的指令执行时间㊂当要实现一个图形的移动效果时，如果整个图形全部擦除后再在新的位置重新描绘图形的㊀㊀㊀㊀㊀１０８㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＦｅｂ２０２０㊀所有像素，要消耗处理器很长时间，不仅画面的观感会有闪烁，而且也会挤压其他应用代码的运行时间，尤其在处理器负荷较重时㊂４．３㊀有效描绘由于在每帧画面的图形移动过程中只是部分区域的像素发生了改变，即移进区域需新绘和移出区域需恢复原覆盖的显示㊂如果仅对变化的像素点进行描绘，而不是将整个图形擦除后在新的位置上进行重绘，减少了对ＣＰＵ时间的消耗，从而改善画面动画效果㊂以一个填充矩形的水平移动为例，设矩形的像素数为ｘ（Ｕ）∗ｙ（Ｖ），如果按简单的擦掉重绘的方式，需要描绘２ｘｙ个像素㊂实际图形在平面移动中，如果移动Δｘ个像素，需重绘的像素为２ｙΔｘ个，而中间的（ｘ－Δｘ）ｙ像素没有变化，不需要重绘㊂如图４所示：由于Δｘ很小，需重绘的像素量大幅降低，从而大幅节省了处理器的时间㊂图４㊀图形移动像素变更示意图一个人机界面由若干个图形元素合成，当一个移动图形掠过不同的图形元素时，移出的区域就要恢复成原来被掩盖的图形元素像素，需要判断像素恢复点属于哪个可显示的图形，这将增加像素描绘的复杂性，使描绘时间加长㊂因此，应尽可能使移动图形在一个单色背景中移动，以简化软件的设计㊂５㊀界面管理人机交互终端除了实现控制系统的监控画面外，还需要若干的参数（或状态）的显示／设置界面，用以实现参数设置㊁数据统计㊁状态指示与设置等功能㊂内容涉及按钮的操作㊁参数与图形的显示㊁对话框操作等［１０］，开发这类的界面是耗时与繁琐的，利用ＥｍＷｉｎ的图形界面库可使这类开发的工作量显著降低㊂具体地，利用ＥｍＷｉｎ附带的ＧＵＩＢｕｉｌｄｅｒ工具创建界面㊂ＧＵＩＢｕｉｌｄｅｒ是一款无需编程即可创建对话框的工具，它提供了丰富的控件，只需简单的拖拽㊁摆放与属性设置即可完成界面的设计，结果生成．ｃ文件嵌入应用程序中即可，设计的初始参数设置界面如图５所示㊂图５㊀参数设置界面在多界面工作的情况下，必然存在界面之间的切换问题，界面切换时需要载入界面的图形与参数，并接受这一界面的操作管理㊂以下以载入某一参数设置界面的过程为例加以说明，界面任务流程图如图６所示，其中需显示的参数位于控制端，还需通过ＣＡＮ通信获取参数㊂图６㊀界面管理任务流程图在界面管理任务中，需要等待界面更新标志，只㊀㊀㊀㊀㊀第２期翟延忠等：基于ＳＴＭ３２的人机交互终端的设计１０９㊀㊀有出现界面更新标志，界面切换工作才开始执行㊂在进入界面时，需要获取该界面的参数㊂如果界面参数位于控制端，界面管理任务需通过消息队列向ＣＡＮ发送任务发送请求参数的消息，再由ＣＡＮ发送任务将其发送到控制端㊂ＣＡＮ接收任务接收控制端的响应消息并将解析后的参数存入缓冲区㊂与控制端的通信有时间约束，若在规定时间内收到参数则在界面上显示，若超时则指示通讯失败㊂参数设置界面中要显示若干个标号与触屏按钮，每个按钮为一个控件，界面的交互操作涉及按钮检测㊁参数值修改㊁界面刷新㊁消息传递等内容㊂这些功能均利用ＥｍＷｉｎ的图形库实现，所生成的代码文件以回调函数的形式被调用运行㊂当查询到退出参数设置界面标志置位时，判断参数是否更改㊂若更改则将修改后的参数放入消息队列由ＣＡＮ发送任务推送到控制端，将界面标号设置为监控主界面且置位界面更新标志位，从而退出参数设置界面㊂６㊀应用基于ＳＴＭ３２开发的嵌入式人机交互终端在快开压滤机控制系统中得以应用，如图７所示㊂图７㊀嵌入式人机交互终端监控画面示例系统中，交互终端安装于控制柜上，与位于现场的压滤机控制器间通过ＣＡＮ总线通信，控制器的某些运行参数与状态通过ＣＡＮ通信传输至交互终端并在交互终端上以多种方式呈现，交互终端上的某些设置参数与命令也通过ＣＡＮ通信传输至控制器以控制系统的运行㊂为了生动体现控制系统的运行状况，交互终端的监控界面以动画形式显示控制系统的压紧㊁进料㊁卸料等进程，形象地表现了控制系统的实时进程㊂此外，交互终端上还设有若干个参数设置与统计㊁状态设置与显示界面，各个界面间可方便地通过触屏按钮进行切换㊂７㊀结束语基于ＳＴＭ３２所设计的嵌入式交互终端，硬件设计简单合理㊂ＦｒｅｅＲＴＯＳ实时操作系统环境下的软件开发将交互终端的功能分成了若干个相对独立又相互配合的任务，ＥｍＷｉｎ图形库的使用使界面设计变得方便快捷，软件开发效率显著提高，而有效的实时动画实现方法与嵌入式处理器的运行相匹配，动画功能的实现更是提高了交互终端的品质㊂动画功能的进一步开发，需借助于辅助软件的开发，以实现更为生动与灵活的动画功能㊂参考文献：［１］㊀陈新，蒲庆文．基于ｅｍＷｉｎ图形库的电动汽车液晶仪表设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１３（７）：１０５－１０７．［２］㊀李鹏飞，许金凯，韩文波，等．嵌入式人机交互界面的设计与实现［Ｊ］．液晶与显示，２０１４，２９（５）：７１６－７２０．［３］㊀邓霞．一种新型储能变流器的人机界面设计方法与实现［Ｊ］．电测与仪表，２０１６，５３（４）：９７－１０１．［４］㊀张保静，周四春，唐琳．液晶编程器人机交互界面的设计与实现［Ｊ］．核电子学与探测技术，２０１３，３３（３）：３８８－３９１．［５］㊀姚文祥．ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３权威指南［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２０１４．［６］㊀李路遥，王志新，邹建龙．采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６的移动应急照明电源人机交互系统设计［Ｊ］．电源技术，２０１４，３８（４）：６９７－６９９．［７］㊀孔祥通，王春平，孙书鹰，等．基于ＣＡＮ总线的嵌入式监控设备的设计［Ｊ］．中国测试，２０１３，３９（４）：８５－８７；９６．［８］㊀左忠凯，刘军，张洋．ＦｒｅｅＲＴＯＳ源码详解与应用开发：基于ＳＴＭ３２［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２０１７．［９］㊀万晓凤，刘志宇，丁小华，等．基于μＣ／ＯＳ－Ⅱ和ｅｍＷＩＮ的光伏逆变器实时监控系统［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１７（３）：５８－６３．［１０］㊀宋勐翔，陈兰岚．基于ＡＤＳ１２９８和ＳＴＭ３２Ｆ４０７的心电采集与显示系统设计［Ｊ］．现代电子技术，２０１５，３８（１３）：１４１－１４４．作者简介：翟延忠（１９６５），教授，博士，主要研究领域为工业生产自动化与信息化，嵌入式技术开发与应用㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｉｄｏｎｇｋｏｎｇｚｈｉ＠１２６．ｃｏｍ翟宝蓉（１９９４），硕士研究生，主要研究领域为嵌入式技术开发与应用㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｉｂａｏｒｏｎｇ＠ｑｑ．ｃｏｍ。