[GD32F350作品提交] 基于GD32F350的工业控制设备

damiaa · 发表于2018-10-17 11:57

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本帖最后由 damiaa 于 2018-10-17 15:42 编辑

[GD32F350作品提交] 基于GD32F350的工业控制设备

硬件主要构成：
GD32F350为CPU
16路输入可以作为按键也可以作为传感器输入采集软件捕获电平和（按下，弹起）
16路输出继电器
串口输出提示信息，也可以和屏进行接口。

软件构成：
GD32基本库
systick.h systick.c 有关systick定时的函数
gd32f3x0_libopt
gd32f3x0_it.h  gd32f3x0_it.c 有关定时中断，串口中断，systick中断的函数调用。
comm.h 公共结构的定义和宏定义
gd32board.h gd32board.c 板子基本输入输出，定时器，串口等设备的初始化，输入输出基本函数定义。
devicecontrol.h devicecontrol.c 软件用到的一些基本函数，比如输入检测，软定时器实现等。
main.c 主函数，所有实现。
         主要是针对GD32F350实现一个小型的工业控制主板的基本框架，目前先实现一个小的功能：加工设备的运行（按键，传感器，    输出继电器控制电机启停，串口输出信息等）。

使用硬件资源：
串口0，1。
systick
定时器1，2
GPIO 输入输出IO口

软件详细实现
1，软定时器：
这个是利用GD32F350硬件定时器１实现Ｎ个软定时器，充分利用了ＣＰＵ的资源，达到了扩充工业控制用定时器功能的目的：
　１，    comm.h中定义结构
   #define SOFTTIMMAX 10
   typedef struct
   {
         uint32_t tim[SOFTTIMMAX];  //10ms*tim
   } SOFTTIMERSTR;

   devicecontrol.ｈ中申明
   uint8_t SetSoftTimer(uint8_t num,uint32_t val);
   uint8_t DecSoftTimer(uint8_t num);
   uint8_t IfSoftTimer(uint8_t num);

   devicecontrol.c中定义：
   SOFTTIMERSTR SOFTTIMER;
　　uint8_t SetSoftTimer(uint8_t num,uint32_t val)//设置定时器值
　　{
      　if(num >= SOFTTIMMAX) return 0;
      　SOFTTIMER.tim[num]=val;
      　return 1;
　　}
   uint8_t ClrSoftTimer(uint8_t num)  //退出定时器
　　{
      　if(num >= SOFTTIMMAX) return 0;
      　SOFTTIMER.tim[num]=0;
      　return 1;
　　}
　　uint8_t DecSoftTimer(uint8_t num)//设置定时器条件下定时器工作
　　{
      　if(num >= SOFTTIMMAX) return 0;
      　if(SOFTTIMER.tim[num] >1)
            SOFTTIMER.tim[num] -=1;
      　return 1;
　　}
　　uint8_t IfSoftTimer(uint8_t num)//判断定时器是在定时还是溢出还是退出了。
　　{
      　if(num >= SOFTTIMMAX) return 99;
      　if(SOFTTIMER.tim[num] > 1)
            return 1;
      　if(SOFTTIMER.tim[num] == 1)
            return 0;
         if(SOFTTIMER.tim[num] == 0)
            return 2;
　　}　
   devicecontrol.ｈ包含到gd32f3x0_it.c 中gd32f3x0_it.c调用
   void TIMER1_IRQHandler()
   {
      uint8_t i;
      for(i=0;i             DecSoftTimer(i);
      timer_interrupt_flag_clear(TIMER1, TIMER_INT_FLAG_UP);
   }

   main.c使用时包含devicecontrol.ｈ
   SetSoftTimer(0,6000);调用软定时器0，并设定时间为6000*10MS
   if(IfSoftTimer(0) == 0)       判断定时器是否溢出。这里定义了SOFTTIMMAX个软定期器可以调用。
   软件定时器好处：1，充分利用硬件定时器资源扩充定时器。2，随意扩充定时器。3，代替传统的延时到达系统响应不停滞。
2，输入检测： comm.h中定义结构
typedef struct
{
      uint8_t    lastedgelevel;          //1 high 0 low
      uint8_t    nowedgelevel;          //1 high 0 low
      uint8_t    act;             //result;0x4 no act 0 tolow 1 tohigh
}KEYDEF;
   devicecontrol.c中定义：
   KEYDEF KeyorIN[16];
   void KEYorINCheck(void)
   {
            uint8_t i,t=16;
            for(i=0;i             {
                     KeyorIN.chktimes <<=1;
                     if(GetKEYLINEStatus(i)){       KeyorIN.chktimes +=1;       }
            }
            for(i =0;i             {
                     if((KeyorIN.chktimes & 0xffffffff)==0 )
                              KeyorIN.nowedgelevel =LOWLEVEL;       //low
                     if((KeyorIN.chktimes & 0xffffffff)==0xffffffff)
                                    KeyorIN.nowedgelevel =HIGHLEVEL;                //high
                     if((HIGHLEVEL == KeyorIN.lastedgelevel)&&(LOWLEVEL == KeyorIN.nowedgelevel))       //down
                     {
                                    KeyorIN.lastedgelevel =LOWLEVEL;
                                    KeyorIN.act =TOLOW ;
                     }
                     if((LOWLEVEL == KeyorIN.lastedgelevel)&&(HIGHLEVEL == KeyorIN.nowedgelevel))       //up
                     {
                                    KeyorIN.lastedgelevel = HIGHLEVEL;
                                    KeyorIN.act =TOHIGH;
                     }
            }
      }

      uint8_t IfKeyorIN_LEVEL(uint8_t num)
   {
         return KeyorIN[num].lastedgelevel;
      }

      uint8_t IfKeyorIN_ACT(uint8_t num)
      {
         return KeyorIN[num].act;
      }
      gd32f3x0_it.c调用
   void TIMER2_IRQHandler()
   {
         KEYorINCheck();
         timer_interrupt_flag_clear(TIMER2, TIMER_INT_FLAG_UP);
   }

   main.c使用时包含devicecontrol.ｈ有16个输入可以检测 comm.h中定义了
   #define IN1 0
   #define IN2 1
   。。。
   #define IN15 14
   #define IN16 15

   调用入  if(IfKeyorIN_ACT(IN1) == TOLOW) ｛。。。｝
3，输出
gd32board.c中定义 main.c中调用：有16个输出 comm.h中定义了
#define IN1 0
#define IN2 1
。。。
#define IN15 14
#define IN16 15

void gd_output(uint8_t num,uint8_t ONorOff)
{
      if(ONorOff)
                     GPIO_BOP(OUTPUT_PORT[num]) =  OUTPUT_PIN[num];
            else
                     GPIO_BC( OUTPUT_PORT[num]) =  OUTPUT_PIN[num];
}
如： gd_output(OUT2,ON);//OUT2

4，串口输出提示
gd32board.c中定义初始化函数，主 main.c中调用，
中断中实现中断函数主主 main.c中调用输出打印等
   void gd_eval_com_init(uint32_t com)
   {
      。。。
   }
   void USART1_IRQHandler(void)
   {
         if(RESET != usart_interrupt_flag_get(EVAL_COM1, USART_INT_FLAG_RBNE)){
         /* receive data */
         uartbuf1.receiver_buffer[uartbuf1.rxcount++] = (usart_data_receive(EVAL_COM1) & 0x7F);
         if(uartbuf1.rxcount == uartbuf1.receivesize){
         usart_interrupt_disable(EVAL_COM1, USART_INT_RBNE);
      }
}

if(RESET != usart_interrupt_flag_get(EVAL_COM1, USART_INT_FLAG_TBE)){
         /* transmit data */
         usart_data_transmit(EVAL_COM1, uartbuf1.transmitter_buffer[uartbuf1.txcount++]);
         if(uartbuf1.txcount == uartbuf1.transfersize){
            usart_interrupt_disable(EVAL_COM1, USART_INT_TBE);
      }
   }
   }
   void USART2_IRQHandler(void)
   {
      if(RESET != usart_interrupt_flag_get(EVAL_COM2, USART_INT_FLAG_RBNE)){
      /* receive data */
      uartbuf2.receiver_buffer[uartbuf2.rxcount++] = (usart_data_receive(EVAL_COM2) & 0x7F);
      if(uartbuf2.rxcount == uartbuf2.receivesize){
         usart_interrupt_disable(EVAL_COM2, USART_INT_RBNE);
      }
   }

   if(RESET != usart_interrupt_flag_get(EVAL_COM2, USART_INT_FLAG_TBE)){
         /* transmit data */
         usart_data_transmit(EVAL_COM2, uartbuf2.transmitter_buffer[uartbuf2.txcount++]);
      if(uartbuf2.txcount == uartbuf2.transfersize){
         usart_interrupt_disable(EVAL_COM2, USART_INT_TBE);
      }
   }
   }
如：main.c中调用 printf("\n\r\turn on!!!");

5，中程序中工业控制流程设计（采用状态机）
   int main(void)
{
      //systick_config();
      gd_eval_led_init(LED1);
      gd_eval_led_init(LED2);
      gd_eval_led_init(LED3);
      gd_eval_key_init(KEY_WAKEUP, KEY_MODE_GPIO);
      gd_KeyorIn_initN();
      gd_output_initN();
      timer1_init();
      timer2_init();
      /* USART interrupt configuration */
      //nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 0, 0);
         nvic_irq_enable(USART1_IRQn, 0, 0);
      gd_eval_com_init(EVAL_COM2);
      /* enable USART TBE interrupt */
      usart_interrupt_enable(EVAL_COM2, USART_INT_TBE);
      /* wait until USART send the transmitter_buffer *
      usart_interrupt_enable(EVAL_COM2, USART_INT_RBNE);
         beginwork1();
         while (1)
         {
                     work1();
         }
   }
void beginwork1(void)  //
{
      gd_output(OUT1,OFF);//OUT1 传动电机
      gd_output(OUT2,OFF);//OUT2 下压电机
      gd_output(OUT3,OFF);//OUT3  卸载电机
      workstats =1;

   }
   void work1(void)
{
      switch(workstats)
      {
            case stats1:
                     if(IfKeyorIN_ACT(IN1) == TOLOW) //          分配启动键为IN1
                     {
                              workstats =2;
                              printf("\n\r\turn on!!!");
                              gd_eval_led_on(LED2);
                              gd_output(OUT1,ON);//OUT1
                     }
                     else
                     {
                              gd_eval_led_off(LED2);
                     }
                  break;
            case stats2:
                     if(IfKeyorIN_ACT(IN3) == TOLOW) //分配IN3为前置传感器
                     {
                                       gd_output(OUT2,ON);//OUT2
                           SetSoftTimer(0,6000);//
                           gd_output(OUT2,OFF);//OUT2
                           workstats =3;
                                 printf("moto1 on!!!");
                     }
                     if(IfKeyorIN_ACT(IN2) == TOLOW) //分配IN2为停止键
                     {
                              workstats =5;ClrSoftTimer(0);
                     }
                     if(IfSoftTimer(0) == 0)
                        {workstats =3; ClrSoftTimer(0);}
                     break;
            case stats3:
                  if(IfKeyorIN_ACT(IN4) == TOLOW) //分配IN4为后置传感器
                  {
                        printf("moto2 on!!!");
                        gd_output(OUT2,OFF);//OUT2
                           gd_output(OUT3,ON);//OUT3
                           SetSoftTimer(0,6000);//
                           gd_output(OUT3,OFF);//OUT3
                     }
                     if(IfKeyorIN_ACT(IN2) == TOLOW) //
                     {
                              workstats =5;ClrSoftTimer(0);
                     }
                     if(IfSoftTimer(0) == 0)
                        {workstats =4; ClrSoftTimer(0);}
                     break;
            case stats4:
                  gd_output(OUT1,OFF);//OUT1
                  gd_output(OUT2,OFF);//OUT2
                  gd_output(OUT3,OFF);//OUT3
                  workstats =1;
                  break;
            case stats5:
                  printf("moto1,moto2,moto3 off!!!");
                  gd_output(OUT1,OFF);//OUT1
                  gd_output(OUT2,OFF);//OUT2
                  gd_output(OUT3,OFF);//OUT3
                  gd_eval_led_on(LED3);
                  delay_ms(100);
                  gd_eval_led_off(LED3);
                  workstats =1;
                  break;
            default:
                     workstats =1;
               break;
         }
      }
总结：该状态机形式的工业控制设备框架灵活多变，调试容易，小巧灵活。很容易构成一台新的工业控制设备。
程序附件：

GD32F3x0_Firmware_Library_V1.0.0_Colibri-F350aa.zip (320.16 KB, 下载次数: 9)

6，硬件原理图相关：
输入电路