前言

想找一个综合了HAL库，LVGL，FreeRTOS的项目学习复刻练手，于是发现了嘉立创的OV-Watch项目，且这个项目有淘宝店，如果硬件复刻失败可以直接买；资料也比较丰富，在b站和这个博主的网站上都有一些教程，以及QQ群也可以相互交流问题，非常便于学习复刻。本人以这个项目为基础，从BSP底层驱动写起，到最后的IAP升级，自下而上实现了绝大部分内容，并且自行修改了很多，比如LVGL界面是完全自己做的。本来是复刻完没有写博客的心思的，打算上传自己的问题记录就行，但发现有个群友这个项目面试被问了很多问题，我一时也忘了该怎么回答，故写下此篇博客以进行回顾总结。

问题记录

  1. cubemx 选freertos版本需选择1.8.5，1.8.6有问题
  2. 官方LCD屏幕驱动设置背光（TIM3->CCR2）的值时，不能传1000（CCR值不能给满），得改小点，否则屏幕无法正常显示，会出现各种离奇问题。
  3. 官方给的驱动代码即使在宏定义那里改了引脚，但可能还有其他地方需要改（TIM通道等等）；cubemx引脚的默认高低电平也要和官方配置一样。
  4. 可能别人的代码初始化没有写在一个模块，比如PWM初始化在其他地方，但lcd模块代码lcd_init里没写
  5. printf如果没有实现，即使不报错，也会影响现象。此外，得包含头文件stdio.h以及注意printf别漏参数了，否则虽然是警告，但会print未定义的数。
  6. 在keil中添加文件后，vscode没有显示。可以先保存，然后vscode会重新连一下文件夹。
  7. 若程序卡死，可以一步步调试，观察卡死的位置，可能是别人的delay函数你没有进行初始化。
  8. keil优化等级偏低可能会导致lvgl报错（关于断言的）
  9. 蓝牙串口插上电脑后，开启蓝牙即可在串口助手找到几个端口，进行串口打印。
  10. 有的芯片可能出厂时没有器件地址，读不到的。比如这个触摸芯片，读出来都是ff，但功能可用（要先复位才能正常使用）。
  11. 寄存器的位数bit[7]可能就是第八位（从0开始计数），想&某一位，要从二进制换算到十六进制（举例：&【第3位】【bit[2]】，不是& 0x03，而应该是0x04【0100】）。
  12. 输出型参数正确的声明和传参应该是 例如：float temp = 0;（声明），func(&temp);（传参）。不能是以下的：float *temp = 0; func(temp)；后者传的是空指针。
  13. 用转编码工具转换后，需要全部rebuild一下，否则keil和cubemx错误。
  14. 如果显示屏显示出现重叠，断断续续等等问题，注意SPI位数和DMA位数是否一致，例如：SPI 8位，用到了DMA，但颜色是16位，
    那么DMA需要设置为16位的，并在DMA使用的时候设置SPI位数从8到16，之后再转回来。
  15. lvgl显示设备函数直接使用画矩形的函数会有问题，需要使用底层的SPI函数，逐点绘制太慢，用SPI + DMA 整块进行则很快。
  16. cmake在windows里用cmake 指令时需要加 -G”MinGW Makefiles”。如果是别人的项目，直接cmake会失败（需要删除原来的，重新生成build）。对lvgl模拟器来说，运行程序需要SDL2.dll
  17. squareline studio导入keil中字体报错，需加–local=english
  18. lvgl采用定时器，在回调函数里更新页面，在上面定义了页面的数值，在函数里是 如果页面数值与硬件当前测得数值不等，就刷新页面。 这个会出现一个问题，就是自己定义的数值和squareline studio绘制的
    页面数值不一样，所以当第一次进入回调函数改变的数值是我们自定义的数值，并不是页面本身的数值，但后续再进入这个函数时，因为我们比较的是自己定义的数值（已经改变为和硬件数值一样），
    所以if循环不进入，导致页面label数值不刷新，显示的是squareline studio绘制的数值，出现切换页面，但数值不变的现象。解决方法是去掉if语句即可。但这样每次到这个页面的时候就会出现先出现原来的数值，
    然后再刷新到现在的数值的问题。
  19. 看门狗在不焊接电池的情况下容易复位，可能是电压不稳导致认为卡死，在焊接电池后看门狗正常运作。

BSP部分

BSP部分我是对着手册和up代码自己对着写的，本想直接改改官方的驱动代码，不接触底层的，但是问淘宝客服我只获得了LCD屏幕的驱动代码，其他的均无。加上LCD的官方驱动代码涉及的头文件太多了，LCD初始化需要调用很多函数，而且很多内容（例如显示汉字等等）对于LVGL来说其实用不到，LVGL只需要一个矩形填充就行（但这个矩形填充也不能直接用官方代码，得自己写SPI+DMA）。故最后还是走向了写BSP这一步，不过也能学到很多东西，而且也是很有必要的，不会写底层驱动的不是好的嵌入式er。BSP中LSM303DLHC由于新的芯片容易烧坏，所以没有焊接，故我没有编写这部分。

屏幕

这个项目屏幕是P169H002-CTP，是块LCD触摸屏，所以有显示和触摸两部分需要编写。

显示

LCD屏幕的显示部分的芯片是ST7789V，这部分内容有官方代码，写的也很好，可以直接改引脚和PWM通道，照着cubemx工程驱动屏幕的，我LCD的驱动学习主要就是根据这个写的。

芯片引脚有：RST，MOSI，CLK，CS，DC，背光。
MOSI为SPI接收数据（屏幕只显示，不输出，所以在cubemx里配置也是”Transmit Only Master”）。
CS片选，置0表示芯片被选中，允许数据通讯，置1则禁止数据传输。
DC选择接收命令还是数据，1为数据，0为命令。
背光，用PWM控制可根据占空比设定屏幕的背光亮度。

一般先是由DC控制是发数据还是指令，然后CS置0允许传输数据，之后通过SPI写指令或者数据，如果是指令，可能后面还会跟上指令的参数（再发送数据）。

亮点：

  1. 编写了Debug.h文件，里面通过宏定义预编译指令实现Debug信息是否打印的控制（#if DEV_DEBUG…）和显示是哪个文件（__FILE__），哪行（__LINE__），以及自己输出的信息（可变参数 ##__VA_ARGS__）。

  2. 巧用宏定义，定义一个宏定义实现引脚的GPIO和PIN的定义，避免重复写电平状态强制转换：

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    #define LCD_RST_PORT_PIN GPIOB, GPIO_PIN_7  // RST

    #define LCD_Pin_Write(_pin, _value) \
      HAL_GPIO_WritePin(_pin, _value == 0 ? GPIO_PIN_RESET : GPIO_PIN_SET)

  3. typedef定义一个屏幕实例，方便屏幕不同方向显示管理：

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    // 保存屏幕特征
    typedef struct {
      uint16_t WIDTH;
      uint16_t HEIGHT;
      uint8_t SCAN_DIR;  // 显示方向
    } LCD_ATTRIBUTES;

初始化首先是将DC，CS，RST等置1，PWM开启，进行引脚的初始化默认电平设置。
然后执行复位，设置屏幕方向，初始化寄存器，最后设置背光，清屏显示白色完成初始化操作。
复位实现是将RST的引脚电平从1变化到0，最后置1回到默认。
设置屏幕方向是在指定地址写命令，并把屏幕实例的高和宽进行是否颠倒操作。

之后是初始化寄存器操作，用的官方的操作，只不过需要把前两行屏幕方向设置给注释掉，因为我们已经设置过一次方向，如果再设置方向可能导致默认是竖屏，但我们设置是横屏，此处再设置方向导致屏幕出现撕裂。
寄存器操作的流程如下：设置界面像素格式（16位） -> 空白区设置（porch setting）（显示有效像素数据之前和之后，需要在屏幕上插入的无数据时间间隔。扫描时间长度） -> 门控设置（gate control）（调整像素电压的开关时间，以控制液晶的亮度和对比度） -> VCOMS Setting（液晶分子偏转的参考电压） -> LCM控制（液晶显示模组控制） -> VDV和VRH命令启用（VDV指的是VCOM未选中时的电压，而VRH则涉及到VCOM电压的高端范围） -> VRH Set -> VDV Set -> 正常模式下的帧速率控制 -> 电源控制 -> 正电压伽马控制 -> 负电压伽马控制 -> 门控 -> 退出反色模式 -> 退出睡眠模式 -> 开启显示

设置背光，通过PWM控制背光引脚，做限幅，控制在0到100
最后进行清屏操作完成初始化，通过全屏写入白色实现。如果不清屏，会导致花屏。

反初始化是将DC，CS，RST置0，然后关闭PWM。

绘制图形我只实现了画点，线和矩形，因为LVGL只需要绘制矩形区域的函数就行，此处的矩形绘制是通过遍历高的方式（y）来画线实现的，但这种方式无法用于LVGL，LVGL的填充是先设定绘制的窗口区域，然后改变SPI的数据传输位数从8位改为16位（颜色数据是16位），需要通过改寄存器实现。之后用DMA（cubemx设定为16位）来实现DMA传输，等待传输完成后再恢复SPI位数。

LVGL也可以用自带的两层循环然后画点实现，但是效率太低，很卡很卡，根本用不了。
画点函数也是先设定绘制区域，然后直接传输颜色数据就行。画线是用Bresenham直线算法，用画点函数就行。设定绘制区域窗口大小也是通过发送指令，设置列，行的范围实现，最后开启内存写入供颜色数据传输。官方的这个设定窗口区域的范围需要把里面的”-1”给删了，否则导致不同区间绘制图形出现间隙，LVGL绘制也是出现裂缝。

其他睡眠等函数也是发送指令等等就能完成。

触摸

触摸芯片是CST816T，官方驱动是用硬件I2C实现的，但这个项目用的软件I2C，加上官方代码很简陋，不如up写的好。后续的BSP基本上都是参考up和手册了。

CST816T的寄存器写的很清楚，比屏幕显示要容易，但是初始化必须要先复位，还有就是这个芯片没有ID号的，读出来是ff，但是功能是能用的，这点比较误导人。

引脚为RST，SCL，SDA，还有一个INT没有用到。

亮点：
这里主要是I2C的函数写的很好，利用typedef来构建一个I2C_Bus_t的结构体，用于存放各I2C设备的引脚。用这个结构体在使用I2C的时候传入，做到一套I2C代码实现多设备复用的效果，有点C++类的感觉。

初始化函数是复位后设定自动睡眠（x时间无触摸睡眠）。所有操作都是读写寄存器就能得到，比如获取坐标等等。LVGL只需要用到检测是否触摸和获取坐标就行。

蓝牙串口

蓝牙串口是用的KT6328，运费非常贵！两块钱的芯片，十二的运费。。吐血了。像这种蓝牙都是协议方面不需要我们考虑，当作串口用就行，配置也是，cubemx里正常配串口，加上DMA传输和串口中断。默认是115200的波特率。

涉及编程的引脚只有三个，TX，RX，还有一个使能引脚，置1或0使能或失能。还有一个外接LED表示串口数据的接受与否，两个外接一个晶振（24MHz），一个接出去与板子所画的天线连接。

printf重定向配好后打开电脑蓝牙，上位机就能找到端口了，连接就可以当作串口使用。

传感器

这里的传感器很多都用I2C协议进行通讯，我们采用软件I2C将他们挂在同一引脚上，节省引脚资源。使用也简单，I2C通讯读写寄存器就行。

温湿度传感器

芯片是AHT20，读取流程手册里写的很明白，首先要查看状态字的校准位，如果某位不为1就发送初始化指令，复位指令也是通过发送指令实现。读取数据则是发送测量指令后接收六个字节数据，这里需要把读的数据做移位拼接等的操作，最后用拼接的数据按手册公式计算即可得到温度和湿度。

海拔大气压传感器

这个传感器是SPL006_001，可以计算海拔，大气压，温度，但是海拔计算需要大气压和温度数据，所以寄存器偏多。手册里给了三个例子场景：天气站，室内导航，运动。我们只需要精度不是很高的天气站用例就行，按他给的配置参数进行寄存器读写操作初始化就行（压力和温度传感器测量速率和过采样率配置，模式配置，中断和FIFO配置），需要读很多寄存器获取参数，最后用手册公式进行计算。期间根据选择的采样精度和频率需要对照手册选择KT和KP的值。

心率血氧测量

使用EM7028，资料非常少，手册也不写明白怎么计算心率和血氧，官方代码只在CSDN上看到个付费的，淘宝客服说没有。。up的代码是自己写了一个局部寻峰算法寻找心率，但也不是特别准确。

初始化配置了测量模式是否开启，数据偏移，接近传感器增益控制，心率测量频率等的配置，中断控制。

局部寻峰算法是自己写了一个队列queue，然后每次获取数据就放到队列里，将第3个数据（下标从零开始，这个即为中间数据）和其余6个数据进行比较，若第三个为最大，则判断第三个数据的时间和上次最大数据的时间间隔大小，将大于425的时间进行保存，用于下次计算时间间隔，然后用60000（60 * 1000ms）除以这两次时间间隔，得到心率数据，得到7个后进行均值滤波返回最后的数值。

抬腕检测与步数检测

采用MPU6050，步数检测用的是官方的库函数，移植DMP库。抬腕检测是软解pitch和roll角度（没有滤波等处理），因为只是抬腕检测，不需要太高精度。判断抬腕是检测是否水平，如果roll和pitch不在-0.5和0.5间就判断为水平。具体方法见FreeRTOS部分。

MPU6050的初始化emmmm其实没必要自己写，DMP库自带了初始化函数，我们只需要实现I2C读和写函数，延时等等函数接口就行。这部分代码太多了，up说里面改了低功耗，不要随便改，直接用就行，我也没咋看了，感觉挺麻烦的。这里我遇到了DMP库的欧拉角解算问题，会在dmp_read_fifo()那里失败，网上也有很多人遇到了这个问题，我折腾了半天放弃了，正好这个项目没有用到这里的欧拉角解算，之前做平衡车的时候这里就耗费了很长时间，不想再被折磨了。

我这里用up的MPU6050初始化代码会导致温度读取失败，但是DMP库的初始化则可以，不过MPU6050的温度读取也没用到，不管了。

EEPROM

EEPROM用来保存用户设置，步数等数据，芯片采用BL24C02，虽然也是I2C协议，但是另外的引脚，没有和传感器挂在一起。2K大小，每页16字节。

BL24C02不需要初始化配置，把I2C引脚配好就行，读写数据按I2C协议读，用数组存储数据。

为保证数据读入正确，写了一个检查函数，读取EEPROM的0x00处的前两个字节，若第一个字节不为0x55，第二个不为0xAA，则再次写入值，若再次读值仍不等，则返回1；反之返回0。其中0x55为01010101，0xAA为10101010，刚好可以验证所有位数。

电源管理

电源管理分为电池的供电和充电问题，电池供电采用TPS6302x高效率单电感器降压/升压转换器，充电采用TP4056锂电池充电器。

TPS6302x引脚部分需要外部接一个电感（决定输出电流），此处是1.5uH，存在两个电池输入（VIN），两个电池输出引脚（VOUT），一个电压反馈引脚（接在VOUT），一个使能引脚，其他不是很重要。

故电池的功能代码里电源启用是通过使能引脚的电平高低来控制。电压采集则是通过在电池那里引出一条线到单片机的ADC1的通道1（12位）进行，经过电压分压，在代码部分开启ADC转换，8次结果取平均后，转换完后计算电压为 data * 2 * 3.3 / 4096，其中4096是2^12次，3.3为参考电压，2则是由于电压分压，需要乘回去还原到原来的电压值。计算电池的电量百分比则是需要首先检查是否充电状态，如果是还要减去电流引起的电压偏差，最后根据电压和电量对应返回剩余电量百分比就行。

充电采用TP4056充电器芯片，TP4056引脚里其中STDBY充电完成指示端和CHRG充电状态指示端接LED，反馈充电状态。PROG恒流充电电流设置端则是通过外接电阻来控制充电电流大小，然后就是BAT充电引脚接电池BAT+和VCC输入电压。

充电功能代码只有一个充电检查，充电检查是从CHRG的LED指示灯引出一条线接到单片机上，然后单片机读引脚电压，为1就是充电。

看门狗

看门狗就一个作用，当程序卡死的时候复位，我一开始还认为不是很重要，直到我的程序卡死了。。
由于要做低功耗，使用主控内部的看门狗需要不断去喂狗，无法做到休眠模式，所以采用了外部模拟开关和外部看门狗。模拟开关是BL1551B，外部看门狗则是TPS382x。

看门狗的引脚主要是WDI喂狗，还有一个引脚输出复位信号，低电平有效，狗叫，喂狗逻辑是在200ms内翻转WDI电平。

模拟开关则是控制使能/失能看门狗，以及复位信号的传达。引脚有EN使能，A1，A2输入，B输出。单片机引出一条线输入开关的EN引脚控制看门狗，当为低电平时A2接通，A2另一头是看门狗的输出引脚；当为高电平时A1接通，接的是3v3电源。所以，看门狗使能低电平有效。当看门狗复位时低电平信号拉低单片机的复位引脚，发生复位。

侧部按键

有两个按键，Key1和Key2，这两个按键的引脚配置也不一样，两个都配置为外部中断模式（好发出中断信号供后期唤醒等等），Key1是上拉模式，Key2是不上拉不下拉。Key1另一头是GND，当按下时会拉低电平，说明按下Key1；Key2则是另一头接的电池的BAT+，这导致Key2需要接电池才能检测到是否被按下，Key2被按下是高电平输入，读电平为1。

代码里主要是检测哪一个按键被按下，输入一个mode参数用于是否重置按键检测的状态和值，通过设置keyUp和keyDown表示按键的状态，和读取引脚电平来判断哪个被按下，最后返回按下的按键值。

LVGL

图形化界面采用LVGL，ui的绘制是用Squareline Studio进行，将生成的ui代码放到keil工程中进行，我Squareline Studio只用来绘制screen界面，具体里面的事件逻辑我用另一个文件ui_addition里写，我把这个文件单独与生成的ui代码分开，为的是方便多次生成Squareline Studio代码，直接覆盖原先代码就行，而不需要另外在生成代码里写东西，也为了保持结构的独立性。

LVGL移植主要是需要提供屏幕初始化和绘制区域接口函数，还有触摸的检测是否按下和返回坐标值。这里绘制区域函数必须要底层SPI+DMA实现，否则会失败或很慢。值得注意的是lvgl的颜色是指针形式，还有可能存在的颜色反色问题，若反色需要在配置文件里LV_COLOR_16_SWAP进行修改。

界面绘制Squareline Studio我的是个人版，限制10个screen，150个widget，1个panel等等。由于屏幕达到限制了，我放弃了计算器和游戏的实现。其他功能均已完成。我的screen一共有10个，HomePage，MenuPage，HRPage，PressurePage，AboutPage，SetPage，ChargePage，PasswordPage，TimerPage，CalendarPage。

HomePage为开机初始界面，显示时间，电量，年月日，温湿度，上次测得心率，每日步数。文本用label显示，图标用图标字体，步数进度有个进度条显示，用bar实现。还配有我老婆kuro的图片。
MenuPage是菜单界面，里面有其他的功能选择，比如日历，秒表等等。全是button里嵌套label实现。
CalendarPage是日历界面，用Calendar填充整个屏幕就行。
HRPage是心率测量界面，在心率显示外面加一个spinner转动，显示出动态的样子。
PressurePage是海拔测量界面，显示温度，大气压，海拔。懒的绘制界面了，这里全是label文字修饰。
AboutPage为关于界面，显示作者等信息，全label。
SetPage是设置界面，用tabview管理时间，密码，息屏，其他设置。时间设置用roller显示每个时间选择，加上一个按钮用作确定。密码设置则是用一个textarea表示输入框，keyboard为数字键盘。息屏设置采用了dropdown下拉显示各种时间设置，一个按钮确认。其他设置里是抬腕开启和蓝牙开启用switch开关，屏幕亮度则是用slider滑动设置。
ChargePage是充电界面，一个bar显示电量，其他是label。
PasswordPage是输入密码界面，textarea加keyboard。
TimerPage是秒表界面，两个button表示开始和重置，其他为label。

页面设置拖拽就行，在右面可以配置各flag和属性，flag可设置是否滚动，是否有按下状态等等，字体图片Squareline Studio自带了取模功能，动画我没有配置，怕消耗大。具体事件部分见中间层部分。

中间层

我学习项目的顺序是BSP，移植LVGL，移植FreeRTOS+LVGL，编写中间层（硬件抽象层和页面管理），LVGL页面绘制和事件处理与rtos任务编写共同推进。本来想直接上LVGL和FreeRTOS学习的，但正所谓“一口气吃不成胖子”，最后还是转为BSP开始慢慢写了，最后在上操作系统。值得注意的是，不要把FreeRTOS和LVGL文件夹放一起在Hal生成的Middleware下，否则取消FreeRTOS后LVGL文件也会一起没的，此外对hal库来说，hal库没让写或改的地方千万不能写，否则下次生成代码就没了。

硬件访问层

HWDataAccess为硬件访问层，这里up也写的很好，用typedef+结构体定义了各硬件的类型，结构体里写了函数指针和值用于后面绑定对应的函数等，用宏定义管理是否有硬件支持，便于LVGL仿真的实现（这样没有硬件也不会代码报错）。例如：

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#if HW_USE_HARDWARE
#define HW_USE_RTC 1
#define HW_USE_BLE 1
#define HW_USE_BAT 1
#define HW_USE_LCD 1
#define HW_USE_IMU 1
#define HW_USE_AHT20 1
#define HW_USE_SPL06 1
#define HW_USE_EM7028 1
#endif
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typedef struct {
  uint8_t PowerRemain;
  void (*Init)(void);
  void (*Shutdown)(void);
  uint8_t (*BatCalculate)(void);
} HW_POWER_InterfaceTypeDef;
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void HW_Power_Init(void) {
#if HW_USE_BAT
  POWER_Init();
#endif
}
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//...
.Power =
    {
        .PowerRemain = 0,
        .Init = HW_Power_Init,
        .Shutdown = HW_Power_Shutdown,
        .BatCalculate = HW_Power_BatCalculate,
    },
//...

页面管理层

由于screen页面众多，加上还涉及到按键切换页面，进行页面管理比直接添加事件更高效。页面管理采用栈来管理，typedef定义一个页面类型和页面栈类型，然后实现栈的入栈出栈等操作，最后再封装页面管理的操作。

返回页面是先判断栈是否为空，为空直接返回。出栈后如果栈为空就入栈Home和Menu界面，否则就加载现在栈顶的页面，页面加载函数需要指定最后参数为true自动删除旧页面，防止资源无法释放。

UI事件管理

这个是我自己加的一个中间层，方便统一管理页面的事件和变量等等。头文件extern出了在c文件或其他文件用到的变量，函数倒只有一个ui_myInit()，用于替代Squareline Studio里的ui_init()，其他函数在c文件按顺序编写，后面函数会用到前面的函数，所以如果不按顺序写会找不到定义，全部堆在h文件又太丑和没有必要。

c文件一开始是各个用到的变量，比如是否开启蓝牙，密码，时间等等变量，还有定时器的声明。接下来是页面定时器回调函数，自定义事件函数，自定义界面初始化/反初始化函数，页面结构管理，最后是其他函数。

定时器部分里用到定时器的有HomePage，HRPage，PressurePage，ChargePage，TimerPage，因此回调函数也有这几个，再外加一个main_timer用于刷新屏幕。
HomePage回调函数是用于刷新主页面温湿度，步数等数据的，从硬件访问层实例获取数据，用sprintf控制格式输入到一个数组中，最后用LVGL的函数设置。其他也都差不多。

自定义界面初始化/反初始化函数是用于在ui代码的原始初始化后面增加事件的，界面初始化直接绕过原始的init函数，调用我们自定义的函数，实现在后面添加事件，定时器等操作。

页面结构管理用到了页面管理定义的页面类型，里面有自定义初始化函数，反初始化函数，还有屏幕对象。定义了页面对象，使得和页面栈相互使用。

自定义事件函数实现了页面的滑动切换，按钮的功能实现等等。逻辑一般都是获取事件代码，判断代码是什么事件，如果是某个事件，就执行xxx。在自定义初始化函数里需要添加事件的作用对象和函数等等。

其他函数就一个，自定义的ui_init函数，里面把原先的init函数里的第一个页面初始化改为页面栈初始化，增加main定时器用于刷新。

这里页面里在MenuPage里点设置时，导入的是密码页面，当输入密码正确后才load设置SetPage页面，在设置页面里的更改，除了时间外的设置都被保存在EEPROM中永久存储，为了显示是否开启的状态变化，每次都需要先根据EEPROM的数据来设置状态，使之在ui层面也表现出被永久改变了。

充电界面需要用到FreeRTOS，发生充电事件会load此页面。
按键切换页面逻辑也在FreeRTOS。

FreeRTOS

本项目采用FreeRTOS管理，其中用到的有Tasks和Queues，timer，其他的均没用到。利用FreeRTOS运行多个任务，当发生一些事件时向消息队列发送消息，相应任务获取到合适的信号后执行。HAL库的FreeRTOS移植很简单，cubemx里配置就行，不过需要把vApplicationIdleHook和vApplicationTickHook启用，前者用于处理空闲任务，后者则是写LVGL的心跳以及秒表的计时。

FreeRTOS的各个任务等都是自己写，用一个单独的文件夹存放，然后写一个入口函数，在MX_FREERTOS_Init()里写入，这样初始化可以直接进入我们自定义的任务初始化。为什么不用cubemx配置，因为cubemx里配置也只能配置名称，任务大小等等，里面的逻辑还是自己写，用处不大；况且生成的所有代码都会在freertos.c里存放，不利于管理；如果突然不想用FreeRTOS了，也会导致所有的代码消失。

FreeRTOS里自己写的代码存放在Tasks文件中：

user_TasksInit 所有任务的初始化
user_HardwareInitTask 硬件初始化
user_SensUpdateTask 传感器更新
user_RunModeTask 运行模式
user_KeyTask 按键
user_ScrRenewTask 按键切换页面
user_MessageSendTask 串口发送消息
user_DataSaveTask 数据存储
user_ChargCheckTask 充电检查

user_TasksInit

初始化所有任务，每个任务首先需要定义自己的属性（名字，栈大小，优先级），栈大小以128字节为单位乘以数量，均采用动态分配内存方式。在前面也声明一些timer，queue，任务句柄等的定义。

自定义的初始化函数：
timer用了一个IdleTimer，实现一定时间不操作逐渐灭屏的操作。

创造的queue有key，idle，stop，idleBreak，homeUpdate，dataSave。
key是存放key的按键消息，idle是否进入idle模式，stop是否进入stop模式，idleBreak从idle退出，homeUpdate更新HomePage的信息，dataSave保存数据。

之后是创建各任务的thread，硬件初始化任务，LVGL定时器handler任务，看门狗任务，idle进入任务，stop进入任务，按键任务，关闭心率的任务，传感器更新任务，心率数据更新任务，充电界面进入任务，串口数据发送任务，MPU抬腕检查任务，数据存储任务。

最后给homeUpdate的messageQueue发消息，更新HomePage的信息用于第一次显示。

LVGL handler任务函数是获取屏幕的当前未活动时间，超过一定时间则发送idleBreak消息。在这里也进行lv_task_handler()的填写。

HardwareInitTask

初始化各种硬件，在临界区内，执行完后任务被删除，只执行一次。初始化RTC，USART，PWM，delay，Power，key，Sensor等，并读取EEPROM的数据，初始化设置，步数，密码等信息。之后进行蓝牙，lvgl的初始化，最后加载自己的ui初始化函数。

传感器的初始化在while循环中完成，由于每个传感器类型都定义了是否初始化错误的变量，while循环三次还失败就跳过，例如：

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num = 3;
while (num && HWInterface.Barometer.ConnectionError) {
  num--;
  HWInterface.Barometer.ConnectionError = HWInterface.Barometer.Init();
}

EEPROM读取则是首先判断0x10的前两个字节是否和存储在里面的数据一致，验证是否读取错误，之后读取是否抬腕和蓝牙设置，亮度设置，最后根据RTC的日期判断是否和EEPROM的一致，一致则读取步数，否则就写入。

SensUpdateTask

含多个任务，但大多数都是数据更新任务。MPU检查抬腕是首先判断抬腕是否启用，启用则判断是否水平，水平就将当前状态定义为抬腕状态（1），否则判断当前状态是否为抬腕，是则先将状态提前变为手下垂状态（0），如果当前页面在HomePage，MenuPage，SetPage就向stop的queue发送进入stop的信息。如果不水平就默认为下垂状态。

心率更新是当前页面是心率测量页面时就向idleBreak发消息，防止测量心率时屏幕休眠。之后启用心率，在临界区进行心率的计算，把一定阈值内的数值（过滤错误数据）赋给心率测量的结果。

传感器数据更新任务是当接收到homeUpdate的queue消息时才进行更新，更新HomePage的电量，步数，温湿度，之后在向dataSave的queue发送消息保存步数结果。海拔大气压的数据更新则是先判断当前页面是不是PressurePage，是的话发送idleBreak防止休眠，计算数据。

RunModeTask

运行模式任务，手表有三个模式，正常的运行模式，idle模式，stop模式，睡眠程度依次增加。有两个任务，一个进入idle，一个进入stop。一个idle的定时器的回调函数。

回调函数idle是实现不操作逐渐灭屏，外部定义了一个计数变量，若计数变量等于暗屏时间就发送idle消息，若等于灭屏时间就发送stop信息。

进入idle模式的任务是先获取idle消息，若为osOK，则将LCD亮度设置为5，如果获得idleBreak消息，就将亮度重新设回原先的值。

进入stop模式也和idle差不多，获得消息后串口，LCD背光，触摸停止。之后在临界区失能看门狗，禁用systick中断，芯片进入stop模式，自此手表再也没有亮过。自此程序停在这里，功耗最低，当发生外部中断，比如按键，抬腕，充电等后继续向下执行代码，重新将systick中断打开，进行systick中断配置，系统时钟配置，喂狗。之后是抬腕，充电和按键检测代码，最后重新初始化串口，LCD显示，触摸，发送homeUpdate消息，页面加载HomePage。

KeyTask

这个任务是实现按键的部分逻辑，扫描按键的值，当为1（按键1）则发送key消息和idleBreak消息（退出暗屏）；当为2则先判断当前页面是不是HomePage，是就发送stop消息（实现关屏），否则就发送key消息和idleBreak消息（亮屏）。所以，按键1不论关屏还是亮屏都会唤醒手表，按键2则是关屏和亮屏切换。

ScrRenewTask

这个任务我觉得其实可以写到KeyTask里，流程是获取key消息，得到按键后若为1，则直接返回上一个页面（出栈），若返回到MenuPage，就失能心率测量（在测完心率后关闭）；若为2则直接回到页面栈最底层（一般为HomePage），同时关闭心率测量（类似手机home键）。

MessageSendTask

主要功能是通过串口打印传感器信息，串口设置时间。任务里面是先判断自己写的变量，串口中断标志位有没有置1，若发送中断，说明有数据发过来，之后首先发送idleBreak消息，防止息屏，并打印（回传）发的信息以证明正常使用。之后可以通过发送APPSyEN来启用允许串口设置时间，或APPSyDIS禁止；通过发送AI+SEND来获取传感器时间；如果收到的字符串长度刚好20（AI+ST=20230629125555），判断APPSyEN是否开启，若开启则进行字符串的解析，将解析得到的时间设置到RTC。

DataSaveTask

EEPROM保存数据的任务，主要保存设置信息，比如是否抬腕，蓝牙，亮度调节，每日步数，密码。当获取dataSave消息时，就在指定位置进行数据保存，通过数组设置数据，然后调用EEPROM的函数完成。

ChargCheckTask

充电检查，当充电中断标志位置1时，检查是否充电，如果当前页面不是充电页面，就加载充电页面；如果不再充电且当前为充电页面，就返回先前页面。

其它

还有一点功能是零零散散的在各种生成的hal代码上，比如中断it.c里面定义了串口接收数组，串口/MPU抬腕/充电中断标志位变量；在充电外部引脚中断函数中将中断标志位置1；TIM1更新中断函数中判断key1的按下时间是否超过3000ms，超过就失能电池（关机）；串口中断函数定义接收数据等等。rtc.c里也加了防止重复初始化，若初始化后就不再初始化的代码。

如果关机了，电池停止供电了，那怎么开机呢，我认为关键是key2的按键设置，当有电池连接时，按key2会导通电路到引脚，引脚就上电了，然后全部内容重新启动。

至此，APP部分结束。

IAP

通过蓝牙发送数据来进行远程烧录升级，改自官方例程，发送协议是Ymodem，需要SecureCRT将整个bin文件发送，bin文件由keil生成，需要在Options里的User下的After build里填keil自带的bin转换工具，我这里写的是C:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe --bin -o .\myTryF411\myTryF411.bin .\myTryF411\myTryF411.axf。IAP升级需要划分出一小段空间下载bootloader程序，再由bootloader转到app部分运行代码，up还再两者之间加入了flag，用于验证程序的完整性。在bootloader程序里，需要将keil的编译内存在option里起始设置为0x8000000，大小为0x8000（IAP大小为0x8000），然后由于flag大小（0x4000），故最后的APP起始位置就到了0x800C000（0x8000000+0x8000+0x4000)，大小则是0x74000。此外，在APP程序还需要在main函数里面开头加上SCB->VTOR = FLASH_BASE | 0xC000;来设置中断向量表的偏移。

Bootloader程序由于也是一个单独的程序，所以需要BSP等，用到了按键，蓝牙，LCD和串口。不需要FreeRTOS。升级逻辑是当开机启动后，默认是bootloader程序，里面首先检测key1是否按下，若按下则LCD显示等待升级的图案，之后仿照官方历程调用他的函数就行；没有按下key1的话，就读取flag位置的数据，判断和代码里的是否相同，相同则禁用systick后直接跳转APP，若不同则说明程序不完整，显示标识图案。bootloader里while循环没有啥逻辑，若跑到这里了，说明出错了，失能电源。

由于bootloader程序是上电后检测key1，故进入方法是如果接电池的话，需要按下key1不放，然后按key2上电；插stlink也是先按key1，再插stlink。

最后

终于结束了！！！写完文档了，这个项目正式完结！若有时间再去学学建模吧，完结散花~