如何写一个状态指示灯?

鱼鹰谈单片机 2020-07-12 00:00
来源:公众号【鱼鹰谈单片机】
作者:鱼鹰Osprey
ID   : emOsprey

工作时,我们常常会有这样的需求:
用一个 LED 灯指示机器的工作状态:正常或故障。
这样一个需求,对于我们入门就写点灯程序的点灯小能手来说,根本就是小意思。
因为这只需要控制 IO 输出高电平或者低电平就可以达到要求。尽管如此简单,如果用的不好,那也是存在风险的:《 引脚输出的隐藏BUG》。
本篇笔记记录的当然不是简单的指示正常和故障这两种状态,而是多种状态。
比如,快闪、慢闪、1秒闪1次,1秒闪3次等。
不过,因精力有限,鱼鹰介绍一个简单的实现1.5秒闪烁1~5次的方法,并且通过对该方法的详细介绍,你也可以实现更复杂的指示功能(当然也可用于蜂鸣器等)。
该方法有几点优势:
1、代码实现简单;
2、可用于多线程;
3、移植方便;
4、裸机、操作系统均可使用,可不需要定时器。
当然也有缺点,就是只能指示最新的当前状态(也就是说,如果有多个线程同时调用,将指示最后一个调用时的状态),不过对于状态指示来说,这样足够了。

为了实现1.5秒内闪烁5次,并且让代码尽可能的简单,我们可以将 1.5 s划分成 10 个等份,每个等份为 150 ms。
假定,高电平为 ,低电平为
那么,如果我们要实现1.5 s 闪烁一次的效果,只需要在0 时刻设置为低电平,1时刻设置为高电平即可,其他时刻不需要操作电平,此时电平效果如下:
这样,通过在指定时刻设置IO电平,即可达到闪烁的效果。
现在的问题是,如何获得稳定的周期时间,这已经是老生常谈的问题,如果不明白,可以参考以下笔记:《 延时功能进化论(合集)》。
这里我们需要实现两个周期,一个是  1.5 s,一个是 150 ms,所以需要两个变量保存时间戳,同时为了实现单次延时,再增加一个变量,即关于时间的变量共有三个。
下面贴代码,看看代码实现(滑动查看):
#define LED_TIME_CYCLE 1500 // ms#define LED_TIME_OUTPUT 150 // ms
typedef enum { LED_ON, LED_OFF, }led_level_def;
typedef struct { uint16_t last_time_show_cycle; // 状态查询时间 uint16_t set_time_cycle; // 循环时间 uint16_t set_last_time; // 上一次电平输出时间 uint8_t curr_number; // 当前 uint8_t next_number; // 下一个指示次数 void (*led_set)(led_level_def); }led_para_def;
// LED 设置void led_set_level(led_level_def level){ if(level == LED_ON){ GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_13); } else{ GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_13); }}
// 参数初始化led_para_def led_para = { .set_time_cycle = (uint16_t)-1, .curr_number = 0, .led_set = led_set_level,};
// 调用频率小于 10 msvoid led_set_handle(led_para_def *p_led_para, uint32_t time){ // 设置 LED if(((uint16_t)(time - p_led_para->set_last_time)) >= p_led_para->set_time_cycle) { p_led_para->set_last_time = time; if(p_led_para->curr_number) { p_led_para->led_set(((p_led_para->curr_number & 1) == 1) ? LED_OFF : LED_ON); p_led_para->curr_number--; if(p_led_para->curr_number == 0) { p_led_para->set_time_cycle = (uint16_t)-1;// 下一个周期不再进入 } } } // 更新当前参数(1.5 s 更新一次) if(((uint16_t)(time - p_led_para->last_time_show_cycle)) >= LED_TIME_CYCLE){ p_led_para->last_time_show_cycle = time;
if(!p_led_para->curr_number){ uint8_t number = p_led_para->next_number; // 获取当前指示次数 // 限制闪烁次数 if(number < LED_TIME_CYCLE / LED_TIME_OUTPUT / 2){ p_led_para->curr_number = number * 2 - 1; p_led_para->set_last_time = time; p_led_para->set_time_cycle = LED_TIME_OUTPUT; p_led_para->led_set(LED_ON); } } }}
// number 闪烁次数void led_show(led_para_def *p_led_para, uint8_t number){ p_led_para->next_number = number;}
代码注释比较详尽,如果看不懂,说明还没有理解鱼鹰以前写的笔记,建议翻翻以前的鱼鹰笔记。
简单说明几点:
1、为了移植方便,使用了一个函数指针设置LED电平,因此可以很方便的修改。
2、可以方便配置多个LED,如果一个LED不够,那就俩。
3、为了减少空间的使用,原本 4 字节的时间戳通过强制转化,使用 2 字节即可实现。
4、单次超时时间实现。
5、时间戳单位为 1 毫秒,同时 led_set_handle 函数为了保证时间精度,调用周期为 10 ms,该函数需要 周期性调用,并且 只可以在一个地方调用(一个LED情况下)。
6、led_show 函数用于更新闪烁次数,可在闪烁次数变化的时候调用;同时可多线程使用,当然因为没有缓存,始终保存最后一次调用时的显示次数。
7、led 作为共享资源,使用变量 curr_number 控制资源访问,保证指示不会出现混乱。
8、指示更新周期1.5秒,即上层即使更新了 next_number , 最迟需要 1.5 后才会更新, 最早更新时间为立刻。
9、使用 C99 的特性,简化初始化过程。
这个功能很简单,但是里面涉及到知识点很多,建议多理解,如果不理解,可在鱼鹰技术交流群交流。
你,学会了吗?


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-THE END-



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