嵌入式开发学习之--用蜂鸣器来传递摩斯码

本篇文章致力于从开发的角度思考问题，而不是搞学术的东西。

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前言

  在点亮led灯之后，接连写了两篇理论，更多的是力求自己学习旅程的完整吧，总觉得没多大意义。从今天开始，结合开发板开始搞实验，毕竟实战是检验一切的标准。一起学习的小伙伴如果有什么好的想法，可以留言，我们一起来完成。

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一、项目概况

1.1项目需求

  根据输入的情报，让蜂鸣器按照摩斯码的加密方式发出声音，用户通过蜂鸣器发出的声音能准确的写出输入的情报，就算成功。

1.2项目来源

作者脑洞。

1.3项目开发环境

软件：keil5;
硬件：野火挑战者开发板。

1.4项目意义

 为情报人员传递信息，可以在影视剧，密室逃脱等场景中作为道具使用。

二、开发步骤

2.1了解什么是摩斯码

  作为嵌入式开发，首先你要了解的是你开发的东西是个什么，我们既然要做摩斯码传递，那么就要了解什么是摩斯码。

  通过百度可以知道摩尔斯电码（Morse code）也被称作摩斯密码，是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。它发明于1837年，是一种早期的数字化通信形式。不同于现代化的数字通讯，摩尔斯电码只使用零和一两种状态的二进制代码，它的代码包括五种：短促的点信号“・”，保持一定时间的长信号“—”，表示点和划之间的停顿、每个词之间中等的停顿，以及句子之间长的停顿。划一般是三个点的长度；点划之间的间隔是一个点的长度；字元之间的间隔就是三个点的长度；而单词之间的间隔是七个点的长度。

也就是说，我们需要通过蜂鸣器模拟出这几种情况。

2.2构建项目流程图

  这个就比较考验个人了，也是我一直想实战的原因，不同的人都会有不同的思路，这里分享一下我的思路，算是抛砖引玉吧。

  首先从项目需求来看，要有一个输入情报，接着根据摩斯电码表，将输入的情报拆解成电码表的样式，然后再通过蜂鸣器进行输出。

2.3找到合适的模板

  这里我们就用野火的工程模板，找到打开后简单编译一下。0错误，说明可以用。

2.4增加文件

  根据项目接着新添加几个文件：
  1.上层应用，主要是用来定义、存储上层应用所用到的函数变量。
  2.底层硬件，主要根据所应用到的硬件资源创建。

  创建文件时可以县创建记事本，然后修改尾缀和名字。

  创建了4个文件，app.c、app.h、beep.c、beep.h。

  添加进工程：

  基本的工程框架已经建好，下一步就是写代码。

2.5添加代码

  我们把代码分为三部分，蜂鸣器，摩斯码，main函数。

  首先我们先初始化需要用到的硬件蜂鸣器。

  按照之前我们处理led灯的思路，首先我们要看电路图，找到蜂鸣器。

  通过电路图我们可以看出，开发板的蜂鸣器是通过PI11引脚的高低控制是否有电。也就是我们要像配置led灯一样配置蜂鸣器。

蜂鸣器代码如下（示例）：

beep.c

#include "stm32f4xx.h"
#include "beep.h"


void BEEP_GPIO_Config(void)
{		
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_AHB1PeriphClockCmd( BEEP_GPIO_CLK, ENABLE);   														   
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BEEP_GPIO_PIN;	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;   	
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
	GPIO_Init(BEEP_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);			   
	GPIO_ResetBits(BEEP_GPIO_PORT, BEEP_GPIO_PIN);	 
}

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beep.h

#ifndef __BEEP_H
#define __BEEP_H

#include "stm32f4xx.h"


#define BEEP_GPIO_PORT    	GPIOI			             
#define BEEP_GPIO_CLK 	    RCC_AHB1Periph_GPIOI	
#define BEEP_GPIO_PIN		  	GPIO_Pin_11			     

#define ON  1
#define OFF 0


#define BEEP(a)	if (a)	\
					GPIO_SetBits(BEEP_GPIO_PORT,BEEP_GPIO_PIN);\
					else		\
					GPIO_ResetBits(BEEP_GPIO_PIN)
					
#define	digitalHi(p,i)			{p->BSRRL=i;}			 		
#define digitalLo(p,i)			{p->BSRRH=i;}				
#define digitalToggle(p,i)	{p->ODR ^=i;}			


#define BEEP_TOGGLE		digitalToggle(BEEP_GPIO_PORT,BEEP_GPIO_PIN)
#define BEEP_OFF			digitalLo(BEEP_GPIO_PORT,BEEP_GPIO_PIN)
#define BEEP_ON				digitalHi(BEEP_GPIO_PORT,BEEP_GPIO_PIN)

void BEEP_GPIO_Config(void);

#endif
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  简单解读一下，通过BEEP_GPIO_Config这个函数对蜂鸣器控制引脚PI11进行配置，然后将参数定义成宏定义，这样后期想换也十分方便；就将关闭和打开蜂鸣器的函数分别定义成BEEP_OFF和BEEP_ON，这样使用时十分方便。

  接着处理莫斯码函数，应该单独定义出摩斯码相关文件更合适，这里直接写在app文件里了。

app.c

代码如下（示例）：

#include "stm32f4xx.h"
#include "app.h"

_morse_code morse_code;

uint8_t morse_table_1[Ms_Table_num][Ms_Table_long]={" 0000000","A102","B2010101","C2010201","D20101","E1","F1010201","G20201", \
															 "H1010101","I101","J1020202","K20102","L1020101","M202","N201",\
															 "O20202","P1020201","Q2020102","R10201","S10101","T2",\
															 "U10102","V1010102","W10202","X2010102","Y2010202","Z2020101"};


															 
void delay_ms(uint32_t time)
{	
	int i;
	for(i=0;i<(SYS_FRE/1000)*time;i++){
		
	}
}														 
//³õʼ»¯app
int app_init()
{

}
uint8_t infor_translate_morse(uint8_t infor,uint8_t morse,uint32_t size)
{

	return morse;
	
}

uint8_t morse_translate_beep(uint8_t_morse)
{
	return 0;
}
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app.h

代码如下（示例）：

#ifndef __APP_H
#define __APP_H

#include "stm32f4xx.h"

#define Ms    morse_code
#define Ms_T  morse_table_1


#define Ms_Table_num 50
#define Ms_Table_long 20

#define Ms_Pause "0"
#define Ms_Short "1"
#define Ms_Long  "2"

#define Morse_Dalay_Time                 50   
#define Morse_Pause_Time                 Morse_Dalay_Time*1
#define Morse_Pause_OF_Letter_Time       Morse_Dalay_Time*3
#define Morse_Pause_OF_Word_Time       Morse_Dalay_Time*1
#define Morse_Short_Time                 Morse_Dalay_Time*1 
#define Morse_Long_Time                  Morse_Dalay_Time*3

#define SYS_FRE   72000000
typedef struct MORSE_CODE{

uint8_t* morse_table[50];
uint8_t* morse_in;
uint8_t* morse_out;	

}_morse_code;

extern _morse_code morse_code;
extern uint8_t morse_table_1[Ms_Table_num][Ms_Table_long];
extern void delay_ms(uint32_t time);

#endif
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  简单解读一下，我的思路将摩斯码转换成字符串，然后对字符串进行操作，间隔是0，点是1，划是2，然后通过2维数组来定义摩斯码，定义的方式字符串首字符是发送字符，后面是其对应的摩斯码，这样进行首字符对比，找到对应字符以后，再对其后面的字符串进行读取并执行相关操作即可。定义时，依旧记得尽量采取宏定义的方式。这里还定义了一个延时函数，延时方式就是通过数数，我们的单片机频率是72M的，也就是1秒中可以数执行72M的操作，那么1ms可以数72000。如果未来更换频率是其它的单片机，这个记得要改。

  最后是main函数，我把最终执行函数写在了一起，其实不是很满意，耦合性太强了，可以划分的更合理。

main.c

代码如下（示例）：

#include "stm32f4xx.h"
#include "beep.h"
#include "app.h"
#include 

int beep_out_morse_data(uint8_t* data,int size)
{
 uint32_t i;
 uint32_t j;

 uint8_t* p;
 uint8_t* q;			
 p=data;														
	for(i=0;i<size;i++){									
		for(j=0;j<Ms_Table_num;j++){	      
			q=Ms_T[j];
			if(*p==*q){										
				break;	
			}					
		}
		
		if(j>=Ms_Table_num){
						
		}
		
		while(*q!='\0'){
			q++;
			if(*q=='0'){
				BEEP_OFF;	
				delay_ms(Morse_Pause_Time);
			}else if(*q=='1'){
				BEEP_ON;	
				delay_ms(Morse_Short_Time);				
			}else if(*q=='2'){
				BEEP_ON;	
				delay_ms(Morse_Long_Time);						
			}else if(*q=='3'){
			
			}else{
			
			}			
		}
		
		BEEP_OFF;	
		delay_ms(Morse_Pause_OF_Letter_Time);		
		
		j=0;
		p++;		
		}
	
	
}


int main(void)
{
	uint8_t information[]= "I LOVE YOU";	
	BEEP_GPIO_Config();	
	morse_code.morse_in=information;	
	
	while(1){
		beep_out_morse_data(morse_code.morse_in,strlen((const char *)morse_code.morse_in));	
	}
	
}
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总结

  1.蜂鸣器的配置和led灯思路完全一致，就是一个普通I/O口的配置操作。可以自己写一写复习一下。
  2.注意代码架构，不仅要考虑当前的任务，也要考虑之后的维护，移植，扩展等等。我做的也不是很好，在写这个的时候脑子里多了很多想法，越想越复杂，最后按照自己思路去先做出来再说，后期可以在这个基础上继续补充。
  3.实践是检验真理的唯一标准，多动手写一写，多跑跑代码，将理论转化为实际。