#include "stm32f10x.h" //STM32头文件 #include "Delay.h" //延时函数头文件 #include "math.h" #include "OLED.h" //OLED屏头文件 #include "key.h" //按键头文件 #include "LED.h" //LED灯头文件 #include "hx711.h" //称重模块头文件 #include "FreeRTOS.h" #include "task.h" #include "freertos_demo.h" #include "bsp_usart.h" #include "semphr.h" uint8_t i=0; //页面标志位 uint16_t Keynum; //按键值存储 uint16_t Keys,Keychange; uint16_t x,y=1234; uint8_t lock=0; //称重计算量 int value; float weight; extern int32_t reset; float Weights=122.0; //122g int32_t Weights_122=8564816; //122g QueueHandle_t xWeightQueue; // 重量数据队列 SemaphoreHandle_t xHX711_Semaphore; // HX711中断信号量 ////蓝牙接收数据存放 //uint8_t Recv[64]; //uint8_t rx_cnt; //按键扫描任务配置 #define KEY_TASK_PRIO 1 #define KEY_TASK_STACK_SIZE 128 TaskHandle_t key_task_handler; void key_task(void * pvParameters); //OLED任务配置 #define OLED_TASK_PRIO 1 #define OLED_TASK_STACK_SIZE 1000 TaskHandle_t oled_task_handler; void oled_task(void * pvParameters); //HX711任务配置 #define HX711_TASK_PRIO 1 #define HX711_TASK_STACK_SIZE 500 TaskHandle_t hx711_task_handler; void hx711_task(void * pvParameters); //GPS任务配置 #define GPS_TASK_PRIO 1 #define GPS_TASK_STACK_SIZE 128 TaskHandle_t gps_task_handler; void gps_task(void * pvParameters); void freertos_demo() { xWeightQueue = xQueueCreate(5, sizeof(float)); xSemaphoreGiveFromISR(xHX711_Semaphore, NULL); // 在HX711中断中触发 //按键任务 xTaskCreate( (TaskFunction_t ) key_task, (char * ) "key_task", (uint16_t ) KEY_TASK_STACK_SIZE, (void * ) NULL, (UBaseType_t ) KEY_TASK_PRIO, (TaskHandle_t * ) &key_task_handler ); //OLED任务 xTaskCreate( (TaskFunction_t ) oled_task, (char * ) "oled_task", (uint16_t ) OLED_TASK_STACK_SIZE, (void * ) NULL, (UBaseType_t ) OLED_TASK_PRIO, (TaskHandle_t * ) &oled_task_handler ); //HX711任务 xTaskCreate( (TaskFunction_t ) hx711_task, (char * ) "hx711_task", (uint16_t ) HX711_TASK_STACK_SIZE, (void * ) NULL, (UBaseType_t ) HX711_TASK_PRIO, (TaskHandle_t * ) &hx711_task_handler ); vTaskStartScheduler(); } // 队列定义（用于任务通信） void hx711_task(void *pvParameters) { HX711_Init(); // 初始化传感器 xHX711_Semaphore = xSemaphoreCreateBinary(); while(1) { if(xSemaphoreTake(xHX711_Semaphore, portMAX_DELAY)) { int32_t raw = HX711_GetData(); // 读取原始数据 weight = (raw - Weights_122) * Weights / 122.0; // 转换为重量 xQueueSend(xWeightQueue, &weight, 0); // 发送到队列 } } } // 按键扫描任务 void key_task(void *pvParameters) { while(1) { Keynum = Button4_4_Scan(); // 非阻塞扫描 if(Keynum) { // 按键事件处理 if(Keynum == 1) i = !i; // 切换显示页面 } vTaskDelay(10); // 10ms周期 } } // OLED显示任务（需调用vApplicationTickHook） void oled_task(void *pvParameters) { OLED_Init(); // 初始化屏幕 while(1) { OLED_Clear(); // 清屏 if(i == 0) { OLED_ShowString(0,0,"Weight:",OLED_8X16); OLED_ShowFloatNum(60,0,weight,2,2,OLED_8X16); // 显示重量 } else { OLED_ShowString(1,1,"Calibrating...",OLED_8X16); } OLED_Update(); // 更新显示 vTaskDelay(500); // 0.5秒刷新 } }

<think>好的，我现在需要仔细分析用户提供的代码，并理解其结构和功能。这段代码是基于STM32微控制器，使用FreeRTOS实时操作系统，涉及多个外设驱动和任务管理的嵌入式程序。让我逐步拆解各部分，看看是否存在问题或优化的空间。 首先，用户提供的代码主要包括头文件引用、全局变量声明、任务配置宏定义、任务函数实现以及FreeRTOS的初始化。主要任务有按键扫描、OLED显示、HX711称重模块处理。此外，还涉及队列和信号量的使用，用于任务间通信。 让我先看头文件部分。用户包含了STM32的标准库头文件、延时函数、数学库、OLED、按键、LED、HX711、FreeRTOS相关头文件以及串口和信号量支持。这部分看起来没问题，但需要注意是否有遗漏的头文件，例如某些外设的初始化可能需要特定的库支持。 接下来是全局变量声明。i作为页面标志位，Keynum存储按键值，还有一些其他变量如reset、Weights等。其中，xWeightQueue和xHX711_Semaphore是用于任务间通信的队列和信号量。需要注意的是，信号量xHX711_Semaphore在freertos_demo()函数中被给予（xSemaphoreGiveFromISR），但它的创建是在hx711_task任务中。这里可能存在顺序问题，因为在信号量创建之前就调用了xSemaphoreGiveFromISR，这会导致错误，因为信号量尚未初始化。正确的做法应该是在hx711_task中先创建信号量，然后再在适当的地方（例如中断服务例程中）给予信号量。 然后看freertos_demo()函数，这是FreeRTOS任务的创建和调度启动的地方。用户在这里创建了三个任务：key_task、oled_task、hx711_task。每个任务都有优先级和堆栈大小的配置。这里需要注意任务优先级是否合理，所有任务都设置为优先级1，可能导致调度上的问题，如果某些任务需要更紧急执行，可能需要调整优先级。例如，HX711的数据读取可能需要更高的优先级以确保实时性，而显示任务可以优先级较低。不过当前设置可能没有问题，但需根据实际需求评估。 接下来是hx711_task的实现。在该任务中，首先初始化HX711，然后创建信号量xHX711_Semaphore。但问题出现在创建信号量之后，是否有正确的中断配置？因为HX711通常使用外部中断来触发数据读取，用户可能在某个中断服务例程（ISR）中释放信号量。例如，当HX711的数据准备好时，触发中断，然后在ISR中调用xSemaphoreGiveFromISR来释放信号量，让hx711_task任务处理数据。但代码中是否有这样的中断配置呢？在现有代码中，HX711_Init()函数可能负责初始化GPIO和中断，但需要确认是否正确配置了中断服务例程，并且在其中给予信号量。如果中断配置不正确，信号量可能无法被正确释放，导致任务一直阻塞在xSemaphoreTake处，无法读取数据。 另外，在hx711_task的循环中，使用xSemaphoreTake等待信号量，然后读取原始数据，计算重量，并发送到队列。这里计算重量的公式是否正确？用户使用Weights_122（对应122g的原始值）来校准，公式为weight = (raw - Weights_122) * Weights / 122.0。假设Weights是当前的校准重量（122.0），这可能是一个线性校准公式。例如，当原始值为Weights_122时，对应的重量是122g，那么每单位变化对应的重量增量是Weights / 122.0。不过这里可能需要确认校准方法是否正确，例如是否应该是(raw - reset) * (Weights / (Weights_122 - reset))，其中reset是零点偏移。当前代码中的Weights_122可能已经被预先计算为某个基准值，所以公式可能是正确的，但需要确保校准过程正确执行。 在key_task任务中，用户使用Button4_4_Scan函数扫描按键，如果检测到按键1，则切换页面标志i。这里需要注意Button4_4_Scan的实现是否是非阻塞的，以及按键消抖处理是否得当。此外，任务周期为10ms，这可能足够，但需要确认按键扫描的频率是否合理，避免漏检或多次触发。 oled_task任务负责显示数据。初始化OLED后，在循环中根据i的值显示不同的页面。当i为0时显示重量，否则显示校准信息。这里的问题是，在显示重量时，直接使用了全局变量weight，而没有通过队列获取。但用户之前创建了xWeightQueue队列，在hx711_task中发送weight到队列。然而，oled_task并没有从队列中接收数据，而是直接访问全局变量，这可能导致数据竞争问题，因为两个任务可能同时访问weight变量。正确的做法应该是通过队列传递数据，或者在访问共享变量时使用互斥量（mutex）进行保护。例如，hx711_task将计算后的weight发送到队列，oled_task从队列中接收最新的weight值进行显示。但当前代码中，oled_task直接显示全局变量weight，而hx711_task在计算后更新weight，并通过队列发送，但队列未被使用。这可能导致显示的数据不是最新的，或者存在竞态条件。例如，当hx711_task更新weight时，oled_task可能正在读取，导致显示的数据不一致。因此，应该使用队列来安全地传递数据，或者在访问weight时使用互斥量。 此外，在OLED显示任务中，每次循环都会调用OLED_Clear，然后显示内容，最后更新。这样的操作可能导致屏幕闪烁，尤其是当刷新频率较高时。可以考虑优化显示逻辑，仅更新变化的部分，而不是每次全屏清空再重绘。但当前代码的vTaskDelay(500)设置每0.5秒刷新一次，可能不会有明显的闪烁，但仍有优化空间。 另一个问题是，在freertos_demo函数中，创建信号量xHX711_Semaphore之前，调用了xSemaphoreGiveFromISR。但此时信号量尚未创建，因为xHX711_Semaphore的创建是在hx711_task任务中执行的。具体来说，freertos_demo函数在调用xTaskCreate创建hx711_task后，立即调用了vTaskStartScheduler()，此时各个任务开始运行。hx711_task在运行时才会执行HX711_Init()和xSemaphoreCreateBinary()创建信号量。然而，在freertos_demo函数中，用户调用了xSemaphoreGiveFromISR(xHX711_Semaphore, NULL)，但此时hx711_task可能尚未运行，导致xHX711_Semaphore还未被创建，从而引发错误（例如访问空指针）。因此，这里的xSemaphoreGiveFromISR调用是错误的，应该在正确的中断服务例程中，并且确保信号量已经被创建之后才给予信号量。正确的流程应该是：hx711_task创建信号量后，当HX711的数据准备好时，在中断服务例程中调用xSemaphoreGiveFromISR来释放信号量，触发hx711_task处理数据。因此，freertos_demo函数中的xSemaphoreGiveFromISR调用应该被移除，而是在HX711的中断服务例程中添加该调用。 此外，在hx711_task的初始化中，创建了xHX711_Semaphore，但初始状态下信号量是空的，所以第一次进入循环时，xSemaphoreTake会等待信号量。当中断发生时，信号量被释放，任务继续执行。这样的逻辑是正确的，但必须确保中断能够正确触发，并且信号量的给予是在中断中处理。 另一个需要注意的地方是队列xWeightQueue的创建。在freertos_demo函数中，使用xQueueCreate(5, sizeof(float))创建队列，但需要检查返回值是否为NULL，以确认队列是否创建成功。如果创建失败，后续的xQueueSend操作将导致问题。此外，hx711_task中发送数据到队列，但oled_task并未从队列中接收数据，而是直接读取全局变量weight。这可能导致数据不一致，因为队列中的数据可能未被消费，而全局变量可能被覆盖多次。正确的做法应该是oled_task从队列中接收数据，确保每次显示的都是最新的或按顺序处理的数据。例如，在oled_task中使用xQueueReceive来获取队列中的重量值，但需要考虑队列的阻塞时间和数据更新频率。 此外，在计算重量时，hx711_task中使用的是浮点运算，需要确认STM32的硬件是否支持浮点单元（FPU），或者是否在编译选项中启用了软浮点支持。否则，浮点运算可能导致性能问题或错误。 在按键任务中，vTaskDelay(10)意味着每10毫秒扫描一次按键，这可能足够快，但Button4_4_Scan函数的实现需要是非阻塞的，并且有适当的消抖处理。否则，可能导致按键检测不准确。 总结目前发现的问题： 1. 信号量xHX711_Semaphore在freertos_demo中被错误地给予，而此时信号量尚未创建，可能导致崩溃。 2. oled_task直接访问全局变量weight，而没有通过队列或互斥量保护，存在数据竞争风险。 3. HX711的中断服务例程（如果存在）是否正确地给予信号量，需要检查HX711_Init和中断配置。 4. 队列xWeightQueue未被oled_task使用，导致队列的作用未发挥，数据传递方式不安全。 5. 重量计算公式可能需要验证是否正确校准。 6. 是否有启用FPU或处理浮点运算的正确配置。 7. 任务优先级是否合理，所有任务均为优先级1，可能导致调度问题。 8. 在freertos_demo中，创建队列和信号量的顺序是否正确，是否存在竞态条件。 针对这些问题，可能的解决方案包括： 1. 将信号量的创建移至正确的位置，并在中断服务例程中给予信号量，而不是在freertos_demo中。 2. 修改oled_task，使其从队列xWeightQueue中接收重量数据，而不是直接访问全局变量。 3. 在HX711的中断服务例程中添加xSemaphoreGiveFromISR调用，确保信号量在数据准备好时被释放。 4. 检查重量计算公式，确认校准参数的正确性。 5. 确保编译器配置正确，支持浮点运算。 6. 调整任务优先级，例如提高hx711_task的优先级，确保及时处理传感器数据。 7. 在创建队列和信号量后检查返回值，处理可能的创建失败情况。 此外，代码中的一些细节需要注意： - 在hx711_task中，HX711_Init()应该包括对GPIO和中断的初始化，确保数据就绪时触发中断。 - 全局变量如weight的访问需要考虑临界区保护，或者使用原子操作，尤其是在多个任务中访问时。 - 是否有必要在hx711_task中每次循环都发送数据到队列，或者仅在数据变化时发送，以减少系统负载。 - OLED的刷新频率是否合理，500ms的延迟可能足够，但根据应用需求调整。 最后，需要确保所有任务都有合理的阻塞点，以避免占用CPU资源过高。例如，hx711_task在等待信号量时会被阻塞，不会消耗CPU时间；按键任务和OLED任务也都有适当的延迟，这符合FreeRTOS的最佳实践。</think>以下是代码的分析与改进建议，按问题点逐步说明： --- ### **1. 信号量初始化错误** - **问题**：`xHX711_Semaphore`在`freertos_demo()`中被提前释放（`xSemaphoreGiveFromISR`），但此时信号量尚未创建。 - **解决**： - 在`hx711_task`中先创建信号量： ```c xHX711_Semaphore = xSemaphoreCreateBinary(); if (xHX711_Semaphore == NULL) { // 错误处理 } ``` - 在HX711的**中断服务函数**中释放信号量（非`freertos_demo`）： ```c void EXTIx_IRQHandler(void) { // 假设使用外部中断 if(中断触发) { xSemaphoreGiveFromISR(xHX711_Semaphore, pdFALSE); } } ``` --- ### **2. 数据竞争风险** - **问题**：`oled_task`直接读取全局变量`weight`，而`hx711_task`会修改它，导致数据不一致。 - **解决**：通过队列传递数据，确保线程安全。 - **修改`hx711_task`**： ```c xQueueSend(xWeightQueue, &weight, portMAX_DELAY); // 确保数据发送成功 ``` - **修改`oled_task`**： ```c float received_weight; if (xQueueReceive(xWeightQueue, &received_weight, 0) == pdTRUE) { OLED_ShowFloatNum(60,0, received_weight, 2, 2, OLED_8X16); } ``` --- ### **3. 中断配置缺失** - **问题**：HX711模块需通过外部中断通知数据就绪，但代码中未体现中断配置。 - **解决**： - 在`HX711_Init()`中初始化GPIO和中断： ```c // 配置数据引脚（如GPIOA_Pin_1）为输入，并启用外部中断 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; // GPIO和EXTI配置代码... EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line1; EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 假设下降沿触发 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStruct); // 在中断服务函数中释放信号量（见第1点） ``` --- ### **4. 校准公式验证** - **公式**：`weight = (raw - Weights_122) * Weights / 122.0` - **验证**： - 若`Weights_122`是空载（零点）的AD值，则公式应为： $$ \text{weight} = \frac{\text{raw} - \text{Weights\_122}}{\text{Weights\_122} - \text{reset}} \times \text{Weights} $$ - 需确认`reset`是否为初始零点校准值，并在代码中正确引用。 --- ### **5. 浮点运算支持** - **检查**：STM32F10x系列无硬件FPU，需在编译器启用软浮点库。 - **解决**： - 在IDE（如Keil）中设置： `Options for Target → Target → Floating Point Hardware = Software (FPv4-SP)` --- ### **6. 任务优先级优化** - **建议**： - `hx711_task`优先级 > `key_task` > `oled_task` （确保传感器数据及时处理） - 示例： ```c #define HX711_TASK_PRIO 2 #define KEY_TASK_PRIO 1 #define OLED_TASK_PRIO 1 ``` --- ### **7. 其他改进** - **队列创建检查**： ```c xWeightQueue = xQueueCreate(5, sizeof(float)); if (xWeightQueue == NULL) { // 处理队列创建失败 } ``` - **OLED显示优化**：避免频繁清屏，改为局部更新。 - **按键消抖**：在`Button4_4_Scan`中增加软件消抖逻辑。 --- ### **最终代码修改示例** ```c // HX711中断服务函数 void HX711_DATA_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) != RESET) { xSemaphoreGiveFromISR(xHX711_Semaphore, pdFALSE); EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1); } } // hx711_task修正 void hx711_task(void *pvParameters) { HX711_Init(); xHX711_Semaphore = xSemaphoreCreateBinary(); configASSERT(xHX711_Semaphore); // 确保信号量创建成功 while(1) { if(xSemaphoreTake(xHX711_Semaphore, portMAX_DELAY)) { int32_t raw = HX711_GetData(); weight = (raw - Weights_122) * Weights / 122.0; xQueueOverwrite(xWeightQueue, &weight); // 覆盖旧数据，保留最新值 } } } // oled_task修正 void oled_task(void *pvParameters) { OLED_Init(); float displayed_weight = 0.0; while(1) { xQueueReceive(xWeightQueue, &displayed_weight, 0); // 非阻塞读取 OLED_Clear(); if(i == 0) { OLED_ShowString(0,0,"Weight:",OLED_8X16); OLED_ShowFloatNum(60,0, displayed_weight, 2, 2, OLED_8X16); } else { OLED_ShowString(1,1,"Calibrating...",OLED_8X16); } OLED_Update(); vTaskDelay(500); } } ``` --- 通过以上修改，代码的稳定性和数据安全性将显著提升。建议实际测试中断触发和队列通信逻辑，确保功能符合预期。