#include stdio.h uint8_t arr[100]="i love you! china! ";求arr中被赋值的数组成员数量

<think>嗯，用户需要STM32F10x的串口初始化、DHT11温湿度传感器和舵机控制的示例代码。首先，我得回忆一下STM32的USART配置步骤。通常需要开启时钟，配置GPIO引脚为复用推挽输出，设置波特率、数据位、停止位等参数，然后使能串口。可能还需要中断接收，不过用户提到的是初始化，所以先提供基本配置代码。 接下来是DHT11传感器。DHT11是单总线协议，需要严格的时序。初始化时要拉低总线至少18ms，然后等待响应。读取数据时，每个位的高电平持续时间决定是0还是1。需要用到微秒级延时函数，可能涉及到系统时钟配置。要注意时序的精确性，否则读取会失败。 然后是舵机控制，比如SG90。舵机通常使用PWM信号，周期20ms，高电平持续时间在0.5ms到2.5ms之间对应不同角度。STM32的定时器PWM模式可以生成这样的信号。需要配置定时器的ARR和PSC来设置周期，然后调整CCR的值来改变占空比，从而控制角度。 用户提供的引用资料中提到了DHT11和SG90的使用，所以需要确保代码与这些组件兼容。同时，用户可能希望代码结构清晰，模块化，方便集成到他们的项目中。比如，将各个部分的初始化函数分开，主循环中调用读取传感器和控制舵机的函数。 可能还需要考虑错误处理，比如DHT11的校验和检查，以及串口通信的数据接收处理。不过用户主要请求的是示例代码，所以先提供基础实现，再建议添加错误处理。 另外，用户提到的参考引用[3]中的项目使用了STM32、蓝牙、DHT11、舵机等，这可能意味着用户在做类似的项目，需要整合这些模块。因此，代码示例应该易于与其他模块结合，比如通过串口发送数据到蓝牙模块。 需要检查每个模块的引脚连接是否正确，比如USART1的TX和RX引脚是PA9和PA10，DHT11连接到某个GPIO，舵机的信号线连接到定时器的PWM输出通道，比如PA6（TIM3_CH1）。 最后，确保代码基于标准库，因为用户没有提到使用HAL库，可能需要使用ST的固件库函数。同时，提醒用户根据实际硬件调整引脚和定时器配置。</think>根据引用[3][^3]和[4][^4]，以下是STM32F10x USART初始化、DHT11传感器和舵机控制的示例代码框架： ### 一、USART初始化配置 ```c #include "stm32f10x.h" void USART1_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; // 开启时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 配置TX(PA9)为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置RX(PA10)为浮空输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 串口参数配置 USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); USART_Cmd(USART1, ENABLE); } ``` ### 二、DHT11温湿度传感器驱动 ```c #define DHT11_GPIO_PORT GPIOB #define DHT11_GPIO_PIN GPIO_Pin_12 void DHT11_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); } uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp, uint8_t *humi) { // 具体时序实现（包含启动信号、响应检测、数据采集等） // 需要实现微秒级延时函数 // 返回校验结果 } ``` ### 三、SG90舵机控制（PWM实现） ```c void TIM3_PWM_Init(u16 arr, u16 psc) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 配置PA6为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 定时器基础配置 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; // 自动重装载值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; // 预分频系数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); // PWM模式配置 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, ENABLE); TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); } void Set_Servo_Angle(float angle) { // 角度转占空比（例：0.5ms-2.5ms对应0-180度） uint16_t pulse = 500 + (2000 * angle)/180; // 20ms周期下计算脉冲值 TIM_SetCompare1(TIM3, pulse); } ``` ### 四、主程序框架示例 ```c int main(void) { USART1_Init(); DHT11_Init(); TIM3_PWM_Init(19999, 71); // 20ms周期（72MHz/(71+1)/(19999+1)=50Hz） while(1) { uint8_t temperature, humidity; if(DHT11_Read_Data(&temperature, &humidity)) { // 通过串口发送数据 USART_SendData(USART1, temperature); // 根据湿度控制舵机 if(humidity < 30) Set_Servo_Angle(0); // 低档 else if(humidity < 60) Set_Servo_Angle(90); // 中档 else Set_Servo_Angle(180); // 高档 } Delay_ms(2000); } } ``` **注意事项：** 1. 需要根据实际硬件连接修改GPIO端口和引脚 2. 需实现精确的微秒级延时函数（建议使用SysTick定时器） 3. DHT11数据读取需严格按照时序要求实现[^3] 4. 舵机角度控制需要根据具体型号调整脉冲范围 5. 建议添加串口中断接收处理（参考引用[4]关于中断优先级的设置）

<think>我们参考了站内引用中关于STM32F103实现示波器的设计，特别是使用FFT算法计算频率的方法。根据引用[1]和[2]，它们都提到了使用FFT算法来计算输入信号的频率，并且精度较高。同时，引用[2]还提到了另一种方法：定时器的输入捕获。因此，在STM32F103上实现TFT显示屏示波器显示被测信号频率，主要有两种方法：基于FFT的频域分析法和基于输入捕获的时域分析法。 ### 方法一：基于FFT的频域分析法 1. **信号采样**：使用ADC（模数转换器）对输入信号进行采样。为了确保采样数据的连续性和减少CPU负担，通常结合DMA（直接存储器访问）和定时器（TIM）来触发ADC采样，形成固定采样率的采样系统。 2. **FFT计算**：对采样得到的数据进行快速傅里叶变换（FFT），得到信号的频谱。在频谱中，幅度最大的分量对应的频率就是信号的主频率。 3. **频率计算**：根据FFT后的结果，找出幅度最大的点，其位置k（即第k个点）与频率分辨率Δf的关系为：$f = k \cdot \Delta f$，其中$\Delta f = \frac{f_s}{N}$，$f_s$为采样频率，$N$为FFT点数。 4. **显示频率**：将计算得到的频率值通过TFT显示屏显示出来。 优点：适用于周期信号和非周期信号，特别是对于复杂信号（含有多个频率分量）能够准确提取主频率。 缺点：需要较大的计算量，对STM32F103的性能有一定要求，且FFT点数越多精度越高，但计算时间也越长。 ### 方法二：基于输入捕获的时域分析法 1. **信号输入**：将输入信号连接到STM32的定时器输入捕获通道（如TIMx_CHx）。 2. **输入捕获配置**：配置定时器为输入捕获模式，并设置上升沿（或下降沿）触发。当捕获到边沿时，记录定时器的计数值，并计算相邻两个上升沿（或下降沿）之间的时间差，即信号的周期。 3. **频率计算**：频率$f$与周期$T$的关系为：$f = \frac{1}{T}$。 4. **显示频率**：将计算得到的频率值通过TFT显示屏显示出来。 优点：实现简单，计算量小，对于周期稳定的信号精度较高。 缺点：对于非周期信号或复杂信号（如含有噪声的信号）可能无法准确捕获，且只能测量频率，无法得到其他频谱信息。 ### 实现步骤（以FFT方法为例） 1. **硬件配置**： - 配置ADC（例如ADC1）和DMA，将ADC的转换结果通过DMA传输到内存数组。 - 配置一个定时器（如TIM2）触发ADC采样，设置定时器的触发频率为所需的采样频率$f_s$。 - 配置TFT显示屏的接口（如FSMC或GPIO模拟），用于显示波形和频率值。 2. **软件设计**： - 初始化ADC、DMA、定时器、TFT等外设。 - 启动定时器和ADC，开始采样。 - 当采样点数达到FFT所需点数（如1024点）时，触发FFT计算。 - 使用FFT库（如ARM的CMSIS-DSP库）进行FFT计算。 - 在FFT结果中查找幅度最大的点，计算其对应的频率。 - 将频率值显示在TFT屏幕上，同时可以显示波形。 3. **关键代码片段（伪代码）**： ```c #include "stm32f10x.h" #include "arm_math.h" #define FFT_LENGTH 1024 float32_t adc_buffer[FFT_LENGTH]; // ADC采样缓冲区 float32_t fft_input[FFT_LENGTH]; // FFT输入数组 float32_t fft_output[FFT_LENGTH]; // FFT输出数组 void ADC_DMA_Init(void) { // 配置ADC和DMA，使能定时器触发 // ... } void TIM_Init(void) { // 配置定时器，设置采样频率 // ... } void FFT_Calculate(void) { arm_cfft_instance_f32 cfft; arm_cfft_init_f32(&cfft, FFT_LENGTH); // 将ADC采样数据转换为浮点数（如果需要） for (int i=0; i<FFT_LENGTH; i++) { fft_input[i] = (float32_t)adc_buffer[i]; } // 执行FFT arm_cfft_f32(&cfft, fft_input, 0, 1); // 计算幅度 arm_cmplx_mag_f32(fft_input, fft_output, FFT_LENGTH); // 寻找幅度最大的点（忽略直流分量，即第一个点） uint32_t max_index = 1; for (int i=2; i<FFT_LENGTH/2; i++) { // 只考虑前一半（实信号的频谱对称） if (fft_output[i] > fft_output[max_index]) { max_index = i; } } // 计算频率 float sample_rate = 1000000; // 假设采样率为1MHz float freq = (max_index * sample_rate) / FFT_LENGTH; // 显示频率到TFT // ... } ``` ### 注意事项 - **采样定理**：采样频率$f_s$必须大于信号最高频率的2倍，否则会出现混叠现象。 - **FFT点数**：点数越多，频率分辨率越高，但计算时间越长。需要根据信号频率范围和精度要求权衡。 - **信号预处理**：如果信号含有直流分量，可以先减去直流分量（均值）再进行FFT，以提高准确性。 - **窗口函数**：对信号加窗（如汉宁窗）可以减少频谱泄漏，提高频率测量精度。 ### 总结 在STM32F103上实现TFT示波器显示被测信号频率，推荐使用FFT方法，因为它适用性更广，且能同时得到信号的频谱信息。虽然计算量较大，但STM32F103带有硬件乘法器，使用CMSIS-DSP库进行FFT计算效率较高，能够满足一般应用的需求。 §§相关问题§§ 1. 如何优化STM32F103上的FFT计算速度？ 2. 在STM32F103上实现示波器，如何选择ADC的采样率？ 3. 除了频率，如何测量信号的幅值、有效值等参数？</think>### STM32F103 TFT示波器显示信号频率的实现方法 在STM32F103上实现TFT示波器显示被测信号频率，主要可通过两种方法实现： #### 方法一：FFT频域分析法（推荐） 1. **信号采样**： - 使用ADC+DMA+TIM组合实现高速采样 - 配置定时器触发ADC采样，采样率需满足奈奎斯特定理：$f_s > 2f_{max}$ - 示例配置： ```c // 配置ADC1通道0，DMA传输 ADC_InitTypeDef adc_init; DMA_InitTypeDef dma_init; TIM_TimeBaseInitTypeDef tim_init; // ...（具体配置代码） ``` 2. **FFT计算频率**： - 使用CMSIS-DSP库中的FFT函数 - 核心计算流程： ```c #include "arm_math.h" #define FFT_SIZE 1024 arm_cfft_instance_f32 cfft; float32_t fft_input[FFT_SIZE*2]; // 实部+虚部 float32_t fft_output[FFT_SIZE]; // 填充采样数据（实部） for(int i=0; i<FFT_SIZE; i++) { fft_input[2*i] = adc_buffer[i]; // 实部 fft_input[2*i+1] = 0; // 虚部 } // 执行FFT arm_cfft_f32(&cfft, fft_input, 0, 1); arm_cmplx_mag_f32(fft_input, fft_output, FFT_SIZE); // 寻找频谱峰值 uint32_t max_index = 0; float32_t max_value = 0; arm_max_f32(fft_output, FFT_SIZE/2, &max_value, &max_index); // 计算实际频率 float signal_freq = (max_index * sampling_rate) / FFT_SIZE; ``` 3. **TFT显示实现**： - 在屏幕固定区域显示频率值 - 使用sprintf格式化字符串： ```c char freq_str[20]; sprintf(freq_str, "Freq: %.2f Hz", signal_freq); LCD_DisplayString(10, 10, (uint8_t *)freq_str); ``` #### 方法二：输入捕获法（时域测量） 1. **硬件配置**： - 使用定时器输入捕获功能（TIMx_CHx） - 配置为上升沿/下降沿捕获模式 - 示例配置： ```c TIM_ICInitTypeDef tim_ic; tim_ic.TIM_Channel = TIM_Channel_2; tim_ic.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; tim_ic.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; // ...（具体配置） ``` 2. **频率计算**： ```c // 中断处理函数 void TIMx_IRQHandler(void) { if(TIM_GetITStatus(TIMx, TIM_IT_CC2)) { static uint32_t last_capture = 0; uint32_t current_capture = TIM_GetCapture2(TIMx); // 计算周期（单位：定时器时钟周期） uint32_t period = current_capture - last_capture; last_capture = current_capture; // 转换为频率 float freq = SystemCoreClock / (float)period; } } ``` #### 两种方法对比 | **特性** | FFT方法 | 输入捕获法 | |------------------|-----------------------------|------------------------| | **精度** | 高（0.1%典型值）[^1] | 中等（1%典型值） | | **适用信号** | 正弦/方波/复杂波形 | 周期稳定的波形 | | **计算资源** | 需要较多RAM和CPU资源 | 资源占用少 | | **响应速度** | 需积累采样点（约10ms） | 实时响应（<1ms） | #### 优化建议 1. **采样率选择**： - 基础采样率：$f_s = \frac{1}{t_{sample}}$ - 通过TIM调整采样率，满足：$f_s \geq 10f_{signal}$（推荐） 2. **显示刷新控制**： ```c // 限制刷新率（避免闪烁） static uint32_t last_refresh = 0; if(HAL_GetTick() - last_refresh > 200) { // 每200ms刷新 update_frequency_display(); last_refresh = HAL_GetTick(); } ``` 3. **信号预处理**： - 添加前置抗混叠滤波器（RC低通） - ADC采样前进行直流偏置：$V_{in} = \frac{V_{pp}}{2} + 1.65V$（3.3V系统） #### 参考实现框图 ``` 信号输入 → 信号调理 → ADC采样 → DMA传输 → FFT处理 → 频率计算 → TFT显示 ↑ ↑ 电压偏置电路 定时器触发 ``` > **关键提示**：对于STM32F103（72MHz主频），推荐FFT点数不超过1024点，使用CMSIS-DSP库的优化版本可显著提升计算效率[^2]。