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STM32代码生成（有限状态机上的按钮和闪烁LED）

本演示讨论了用于控制STM32微控制器的数字输入和输出的Engee模型。

导言

这个例子的任务是开发一个模型Engee一个相当简单的程序，用于使用嵌套状态和库超转换控制STM32F446RE微控制器的数字输入和输出。 Engee有限自动机。
此演示是stm32（有限自动机上闪烁LED）的示例代码生成的功能开发。

模型描述

示例模型 - stm32_button_blink.engee 它包括三个街区 C Function 配置和连接控制器外围设备:

  • GPIO_PC13_INPUT (USER_BUTTON) -在程序初始化期间，配置并初始化微控制器的引脚PC13作为输出。 在程序的逐步执行期间，它返回数字输出的状态。 PinState. 在NUCLEO-F446RE调试板上，用户按钮*B1"USER"*连接到此引脚。
  • GPIO_5_OUTPUT (LED) -在程序初始化期间，配置并初始化微控制器的引脚PA5作为输入。 在逐步执行的过程中，为其分配一个状态从 PinState. 在NUCLEO-F446RE调试板上，一个LED*LD2"GREEN"*连接到此引脚。
  • DELAY -在程序初始化期间，配置和初始化内部定时器 SysTick. 在逐步执行期间，它在其帮助下产生延迟。 Ts，等于建模步骤。
image.png

可配置参数 Ts 由函数定义 PreLoadFunc 在[回调](https://engee.com/helpcenter/stable/modeling/callbacks-engee.html ），并用作模型求解器中的步长，块的输入值 DELAY 和块计算步骤 Pulse Generator.

座 Pulse Generator 模拟仿真过程中调试板上B1按钮的周期性按下。 按压的持续时间为10秒，频率为20秒。 在仿真期间，该块的信号不变地通过数字输入块。

在街区里 Blink 使用状态图实现了用于使LED闪烁的脉冲产生的逻辑。

状态图

在从示例*Stm32的代码生成（在有限自动机上闪烁LED）*中开发状态图时，包含一个父状态，该块 Chart 此示例包含两个父状态，它们之间具有超级转换。

chart.png

内部变量 FullTime 设置LED闪烁周期的持续时间 - 父状态下的秒数 Period_and_Clock 如果未按下B1按钮并且输入变量 ChangeFreq 等于 ，而 父状态下的秒数 Period_and_Clock_2 在相反的情况下。 当处于父状态时，发生增量，当退出它们时，计数器变量被重置。 CurrentTime.

连接外围设备

与stm32的示例*代码生成（在有限状态机上闪烁LED）*不同，它使用STM32硬件抽象层（HAL）库与外设一起工作，其中外设块根据头文件使用寄存器访问 stm32f4xx.h. 在块的构建选项中 C Functions 此文件正在连接。 文件本身 stm32f4xx.h 位于example文件夹中，仅用于建模和代码生成，无需稍后将其添加到IDE项目中。

image.png

在对代码的注释中给出了对外围块代码的其他解释。

模拟结果

为了模拟生成控制脉冲的算法，我们只需按一下按钮即可加载并运行模型。 stm32_button_blink.engee:

In [ ]: 
if "stm32_button_blink" in [m.name for m in engee.get_all_models()]
    m = engee.open( "stm32_button_blink" );
else
    m = engee.load( "$(@__DIR__)/stm32_button_blink.engee" );
end

data = engee.run(m);

从获得的仿真数据中，我们将绘制信号图 Blink.Out -内置LED的状态和 Pulse Generator.1 -按钮状态:

In [ ]: 
using Plots
plotlyjs()
plot(data["Pulse Generator.1"].time,
     data["Pulse Generator.1"].value,
     label="Переключение частоты", size=(900,300),
     lw=2, legend=:topright)
plot!(data["Blink.Out"].time,
     data["Blink.Out"].value,
     label="Состояние светодиода", lw=2, )
Out[0]:

从图表中可以看出，LED的周期性信号是在模型中生成的，频率可以在触摸按钮时改变。

代码生成

我们将从模型中生成代码，以便随后将控制算法加载到微控制器中。:

In [ ]: 
engee.generate_code( "$(@__DIR__)/stm32_button_blink.engee",
                     "$(@__DIR__)/stm32_button_blink_code")

[ Info: Generated code and artifacts: /user/start/examples/codegen/stm32_button_blink/stm32_button_blink_code

在文件夹中创建 stm32_button_blink_code 头文件 stm32_button_blink.h 而原 stm32_button_blink.c 我们在构建项目时继续使用它。

开发环境中的项目准备

构建项目并将其上传到目标设备的开发环境是Vs Code，带有PlatformIO附加组件。 环境和连接配置对应于示例*Stm32的代码生成（有限自动机上闪烁的LED）*中已经描述的配置。

创建新项目后，您需要将Engee中生成的文件和主程序代码文件添加到其中。 main.c （添加到示例文件夹中）:

stm32.png

之后，您可以继续构建项目并下载程序。

在STM32上运行模型

将NUCLEO-F446RE调试板连接到计算机的USB端口，之后我们可以在Nucleo中观察连接的设备。 需要ST-Link V2驱动程序才能正确识别此卡的连接。

连接成功后，继续构建项目："PLATFORMIO->PROJECT TASKS->nucleo_f446re->General->Build"。 如果没有构建错误，我们会将编译后的代码上传到微控制器："PLATFORMIO->PROJECT TASKS->nucleo_f446re->General->Upload"。
作为加载程序的结果，可以在调试板上观察到频率为1Hz的LED。 按下B1按钮时，LED以2Hz闪烁。

btn_blnk_gif.gif

为了在示例中进行演示，将Hantec DSO数字示波器连接到调试板的相应引脚（D13），并使用DSO Analyzer外壳通过计算机的串行端口读取波形。 正如您在上面的动画中看到的，当按下内置按钮时，输出信号的频率加倍。

结论

在本例中，我们研究了Engee模型的开发，该模型用于通过STM32F446RE微控制器上的数字输入信号控制闪烁LED，作为NUCLEO调试板的一部分。 该算法使用嵌套状态和超级块转换来实现。 Chart 来自库Engee有限自动机并适用于代码生成。 开发的模型与Vs Code的PlatformIO环境项目中生成的文件一起嵌入，然后在目标设备上组装，下载和执行。