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【STM32Nucleo-C031C6样片开发】基于Modbus协议的远程数码管显示屏(已完结)

高工
2023-02-04 09:35:55     打赏

基于Modbus协议的远程数码管显示屏


本次DIY活动的目的是替换51单片机的项目,因此选择了远程数码管显示屏的项目。

项目难度适中,可玩也可展示。


下面是本次DIY活动的发帖汇总:

  1. 开箱帖子 Nucleo-C031C6开箱帖——lemonboard

  2. 时钟配置篇(本帖2楼)

  3. 串口打印遇到挫折了(本帖4楼)

  4. PCB打板与焊接(本帖13楼)

  5. 项目总结(本帖14楼)





关键词: C031C6     Modbus     远程     显示屏     数码管         

高工
2023-02-04 09:39:03     打赏
2楼

时钟配置篇

在51单片机时代,MCU多数情况使用8MHz的晶振,性能高些的使用12MHz,超频的MCU也顶多使用16MHz的晶振。STM32C031芯片将这种情况进行了升级——直接提高到48MHz的晶振,这也使得MCU的主频高达48MHz,大概是51单片机遥不可及的高度吧!

STM32C031系列没有了时钟PLL模块,因此配置也仅仅是选择外置时钟源而已。利用STMcubeMX生成代码,简单又方便,代码如下:

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config_HSE(void)
{
  LL_FLASH_SetLatency(LL_FLASH_LATENCY_1);

  /* HSE configuration and activation */
  LL_RCC_HSE_Enable();
  while (LL_RCC_HSE_IsReady() != 1)
  {
  }

  /* Set AHB prescaler*/
  LL_RCC_SetAHBPrescaler(LL_RCC_SYSCLK_DIV_1);

  /* Sysclk activation on the HSE */
  LL_RCC_SetSysClkSource(LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_HSE);
  while (LL_RCC_GetSysClkSource() != LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_STATUS_HSE)
  {
  }

  /* Set APB1 prescaler*/
  LL_RCC_SetAPB1Prescaler(LL_RCC_APB1_DIV_1);
  LL_SetSystemCoreClock(48000000);
}

后记:我的开发板居然未能成功起振,无奈选择了内置时钟源进行后续的开发。

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config_HSI(void)
{
  LL_FLASH_SetLatency(LL_FLASH_LATENCY_1);

  /* HSI configuration and activation */
  LL_RCC_HSI_Enable();
  while (LL_RCC_HSI_IsReady() != 1)
  {
  }

  LL_RCC_HSI_SetCalibTrimming(64);
  LL_RCC_SetHSIDiv(LL_RCC_HSI_DIV_1);
  /* Set AHB prescaler*/
  LL_RCC_SetAHBPrescaler(LL_RCC_SYSCLK_DIV_1);

  /* Sysclk activation on the HSI */
  LL_RCC_SetSysClkSource(LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_HSI);
  while (LL_RCC_GetSysClkSource() != LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_STATUS_HSI)
  {
  }

  /* Set APB1 prescaler*/
  LL_RCC_SetAPB1Prescaler(LL_RCC_APB1_DIV_1);
  /* Update CMSIS variable (which can be updated also through SystemCoreClockUpdate function) */
  LL_SetSystemCoreClock(48000000);
}



高工
2023-02-04 10:03:07     打赏
3楼

串口打印遇到挫折了

在做方案时,首先参考了STM32CubeMx中的引脚分配图,由下图可清晰看到Usart1外设的引脚被固定到了PB6,PB7两个引脚上。



于是,我的扩展板设计就将调试打印使用与板载虚拟串口相连的usart1,远程RS485通讯则使用了Usart2外设。

顺利地编写完成调试打印的代码,但上板调试却怎么也不成功。在多种代码编写之后,上位机的串口终端仍空空如也。

突然有一个想法,会不会引脚连线不对?打开原理图,这一看居然发现,开发板默认连接的Usart2,如果连接Usart1需要更改锡桥的连接。

赶紧将代码切换为Usart2外设,串口调试顺利通过。

总结:本次有点无语,但自己未详细核对原理图是根本的原因。记录下来,望其他试用者多加注意,不要犯同样错误。



高工
2023-03-04 10:17:57     打赏
4楼

PCB打板与焊接

  nucleo-c031开发板小巧、简洁,其在最小系统下,仅将MCU的引脚全部引出,外部资源非常有限。因此,自己设计一个扩展板通过插针座与nucleo-c031核心板相连方便我们验证代码,完成项目的原型开发。

这不,我也设计了扩展板PCB。可是……


  这是第一版PCB,打样回来发现插针座封装错误,下面的双排间距居然是2.0mm的。又发现了串口引脚分配有误。


  索性,再接再厉,我更新了一版,把上述问题成功解决掉。但不成想啊!Arduino的插针座的位置坐标标记有误,导致nucleo-c031核心板的位置未对齐。即左右排的防呆间隔弄错了!

不过,插座是对插针的冗余设计,幸好,插座这回封装及引脚正确了。




  焊接完成就是这样子了!




注:由于快递迟迟未到,导致蜂鸣器未在发布之时到货,只能待后续补上了。



高工
2023-03-11 23:58:00     打赏
5楼

基于Modbus协议的远程数码管显示屏项目总结

  本次使用STM32C031C6开发板设计的DIY项目题目是《基于Modbus协议的远程数码管显示屏》。从题目上可以看出,本次项目中的重点将是Modbus协议与数码管显示。因此,我的设计框图如下:

remote_display.drawio.png

  详细描述如下:

指示灯模块:

  • 共有3个LED指示灯

  • 运行状态指示灯。板载指示灯,每秒闪烁,其代表着正在运行,没有宕机

  • 告警指示灯,红色LED灯,当出现告警信息时,其闪烁提示

  • 通讯指示灯,绿色LED灯。当模块与主设备通讯时,绿色LED常亮

调试信息模块:

  使用Uart2外设,通过板载虚拟串口与PC机连接。输出系统当前的状态,可用于做Log记录备份接口使用。

数码管模块:

  采用4位共阴数码管。使用8根GPIO为段驱动,使用4根GPIO作为片选,用于数码管的显示驱动。

  刷新显示,使用Tim17,配置为5ms中断时基,从而实现50Hz的刷新显示。

按键输入模块:

  对板载按键驱动功能扩充,使其支持短按响应和长按响应。在软件设计中也设计了数字消抖处理。避免按键连击,影响用户交互。

Modbus协议:

  本次设计采用Modbus-RTU从站协议,方便扩充显示模块,也避免与其它模块的冲突。

  Modbus-RTU从站协议支持保持寄存器(Holding Register),功能码0x03、0x06和0x10三个均支持。本次支持起始地址为1000的4个连续寄存器,分别为电压值、电流值,温度值与错误代码寄存器用于项目演示使用。

  Modbus-RTU从站协议还支持线圈寄存器(coils register),功能码0x01、0x05和0x0F三个也均支持。本次使用3个开关量,分别为告警闪烁、蜂鸣器和消音状态。

测试实验步骤

  远程显示模块在启动后,显示欢迎语“Hello EEPW”。

  在欢迎语同时,系统完成外设初始化,并在RS485接口开始监听Modbus-RTU协议帧。

  在PC端使用Modbuspoll软件来模拟主设备连接本次设计的远程显示模块,发送电压、电流、温度的数值命令,并开启与关闭告警指示灯闪烁功能。





致谢

感谢本次ST公司提供国内首发的C031系列开发板用于试用。

感谢论坛管理员的各方协助与协调。

感谢论坛网友提供的各种帮助,第一时间快速下载到Keil的器件包,原理图等资料

感谢其他在此次活动中帮助的网友和小伙伴们。



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