[4] STM32CUBE w przykładach (obsługa ESP8266)

Serwer HTTP i ustawianie koloru diody RGB przez stronę WWW

Przejdźmy teraz do właściwego projektu. Ponownie uruchamiamy generator konfiguracji STM32CubeMX, wybieramy mikrokontroler i przechodzimy do konfiguracji pinów (plansza „Pinout”). Tym razem nie skorzystamy już z tych samych wyprowadzeń interfejsu UART jak poprzednio, ponieważ chcemy umożliwić komunikację między mikrokontrolerem STM32 i układem ESP8266, a nie ESP8266 i programatorem ST-LINK. Na płytce rozwojowej KA-NUCLEO, możemy w tym celu skorzystać z interfejsu USART1 – jego wyprowadzenia nie są podłączone nigdzie indziej, poza samym mikrokontrolerem. Pinem nadawczym będzie pin D8, przyłączony do wyprowadzenia procesora o oznaczeniu PA9, a odbiorczym D2 – wyprowadzenie PA10. Ponieważ pin D2 zajęty został przez interfejs UART, musimy także przenieść pin połączony z wyprowadzeniem „CH_PD” układu ESP8266 – na płytce KA-NUCELO, skorzystamy teraz z pinu D3 – wyprowadzenie PB3. Podobnie jak poprzednio, ustawiamy na tym pinie stan domyślny wysoki (3.3V).

Ustawiamy także wyprowadzenia procesora do których na płytce rozwojowej KA-NUCLEO, podłączono rezonator kwarcowy. W tym celu, na liście po lewej stronie odszukujemy pozycje „RCC” i po jej rozwinięciu, z pola „High Speed Clock (HSE)” wybieramy opcję „Crystal/Ceramic Resonator”.

Odszukujemy też wyprowadzenia do których przyłączona jest dioda RGB i ustawiamy im funkcje alternatywne (klikamy na nie LPM) „TIM1_CHxN”, czyli wyjścia pierwszego licznika. Na płytce KA-NUCLEO są to piny PB13, PB14 i PB15, odpowiedzialne odpowiednio za kolory: niebieski, czerwony i zielony. Proponuję przy okazji nadać im nazwy (PPM) „LED_BLUE”, „LED_RED” i „LED_GREEN” – będą one wykorzystywane dalej w kodzie.

Musimy teraz jeszcze skonfigurować kanały licznika – na liście po lewej stronie odszukujemy pozycję „TIM1” i z pól „ChannelX”, wybieramy opcje „PWM Generation CHxN”, gdzie X/x to numer od 1 do 3 (numery kanałów). Ustawiamy również sygnał taktujący wchodzący na licznik – pole „Clock Source”, na wartość „Internal Clock”. Konfiguracja liczników i generatora sygnału PWM została dokładniej opisana w drugiej części niniejszego kursu.

Rys. 7. Konfiguracja wyprowadzeń układu STM32, w programie STM32CubeMX

Przechodzimy do zakładki „Clock Configuration” i podobnie jak w pierwszej części kursu, konfigurujemy sygnał taktujący. W polu „PLL Source Mux” wybieramy opcję „HSE”, w polu „System Clock Mux”, wartość „PLLCLK”. Ustawiamy także częstotliwość naszego rezonatora kwarcowego – „Input frequency”, na płytce KA-NUCLEO jest to wartość 8 MHz, oraz pożądaną częstotliwość taktowania układu – „HCLK (MHz)”, na wartość 100 MHz (dla wykorzystywanej przeze mnie płytki rozwojowej jest to wartość maksymalna).

Rys. 8. Konfiguracja pętli PLL

Pozostaje nam jeszcze ustawić szybkość pracy interfejsu UART oraz parametry pracy licznika – generatora sygnału PWM, zgodnie z opisem z części 2 i 3. Przechodzimy do planszy „Configuration” i z pola „Connectivity” wybieramy pozycję „USART1”. W nowootwartym oknie, w zakładce „Parameter Settings”, w polu „Baud Rate” wpisujemy szybkość pracy interfejsu, z jaką nawiązana ma zostać komunikacja z układem ESP8266 – dla starszych wersji firmware będzie to wartość 9600, dla nowszych – 115200. W zakładce „NVIC Settings”, włączamy jedyne przerwanie na liście.

Rys. 9. Ustawianie szybkości połączenia szeregowego
Rys. 10. Włączanie obsługi przerwania interfejsu UART

Następnie, po zapisaniu ustawień, z planszy „Configuration”, głównego okna programu, wybieramy pozycję „Control” -> „TIM1” i ustawiamy parametry generowanego sygnału PWM – dzielnik „częstotliwości” wejściowej – „Prescaler”, na 4, wartość do której zlicza licznik – „Counter Period”, na 49999 oraz odwracamy wyjście każdego z kanałów „PWM Generation Channel xN”: „CHN Polarity” – „Low”. Dokładne znaczenie tych wartości oraz sposób obliczania pożądanej częstotliwości sygnału PWM opisany został w części drugiej tego kursu.

Rys. 11. Ustawienia licznika – generatora sygnału PWM

Teraz możemy już wygenerować projekt i zaimportować go w środowisku IDE System Workbench for STM32. Po zaimportowaniu projektu, potrzebujemy jeszcze ustawić go tak, aby na etapie linkowania/łączenia kodu, dodawana była do niego biblioteka math. Klikamy prawym przyciskiem myszy na nazwę projektu w panelu po lewej stronie, z menu kontekstowego wybieramy opcję „Properties”, dalej rozwijamy opcje: „C/C++ Build”, „Settings”, „Tool Settings”, „MCU GCC Linker”, „Libraries”, odznaczamy opcję „Use C math library (-lm)” i dodajemy tą bibliotekę – „m”, ręcznie, do listy „Libraries”.

Rys. 12. Dodawanie biblioteki math do projektu w środowisku System Wrokbench for STM32

Otwieramy plik „main.c” i do oznaczonych w listingu sekcji USER CODE, dopisujemy znajdujący się w nich kod. Następnie kompilujemy, wgrywamy i uruchamiamy na mikrokontrolerze program.

 

Po uruchomieniu, program wywołuje funkcję esp_setup(), która przesyła do układu ESP skrypt konfigurujący, za każdym razem czekając na odpowiedź potwierdzającą wykonanie danej komendy (“OK”) lub informacje o błędzie (“ERROR”). Polecenie przesyłane są przy pomocy funkcji esp_send_cmd(), ta z kolei wykorzystuje funkcje uart_write_line() i uart_read_line(). Po prawidłowym skonfigurowaniu chipu ESP8266, dioda LED RGB zapala się na zielono i uruchamiana jest obsługa przerwań, w przypadku niepowodzenia, dioda zapala się na czerwono.

W przerwaniu, obsługiwanym przez funkcję HAL_UART_RxCpltCallback(), wywoływaną po odebraniu każdego znaku, oczekujemy na odebranie od modułu ESP8266 ciągu +IPD,, oznaczającego odebranie danych, w uprzednio odebranym połączeniu TCP. Po ciągu +IDP, przesyłany jest numer połączenia (od 0 do 4), długość odebranego ciągu danych oraz właściwe dane. Informacje te są odczytywane i zapisywane do zmiennych esp_recv_mux (numer połączenia), esp_recv_buffer (odebrany ciąg), esp_recv_len (długość bufora), następnie ustawiana jest flaga esp_recv_flag.

W pętli głównej programu, po ustawieniu w przerwaniu flagi, wywoływana jest funkcja handle_request() obsługująca przychodzące żądanie HTTP. Na podstawie początku żądania, podejmowana jest decyzja, jaką stronę WWW zwrócić, oraz czy zmienić kolor ustawiony na diodzie RGB. Ten odczytywany jest z adresu URL jako trzy następujące po sobie liczby 8-bitowe zawierająca informacje o jasności kolejnych trzech kolorów składowych – czerwonego, zielonego i niebieskiego. Dalej, przy pomocy funkcji set_color() i set_led_brightness() kolor ten jest ustawiany.

Przy pomocy modułu ESP możemy w podobny sposób przesyłać informacje odebrane z czujników – temperatury, czy wilgotności, do różnych serwisów internetowych lub własnego serwera, przez API HTTP – interfejsu bazującego na protokole HTTP, zaprojektowany z myślą o komunikacji między programami, lub dowolny inny protokół. Możemy też wykorzystać układ ESP do sterowania poruszającym się pojazdem, czy pobierać i drukować najnowsze tweety lub tytułu artykułów do przeczytania, odbieranych z RSS. Wiele serwisów i usług internetowych, udostępnia API, pozwalające wykonać te czynności, w bardzo łatwy sposób.

W kolejnej części kursu, napiszemy program sterujący adresowalnymi paskami diod LED RGB, bazujących na chipie WS2812B. Kod przedstawionych powyżej projektów, jest dostępny na serwerze FTP, pod adresem àADRESß.

Aleksander Kurczyk

 

Do pobrania

Autor: