本项目是一个基于 STM32F103ZET6 微控制器和 FreeRTOS 实时操作系统的多外设协同控制系统，集成 17 种外设模块，通过 FreeRTOS 任务实现并行调度。
- MCU：STM32F103ZET6（Cortex-M3, 72MHz）
- OS：FreeRTOS（CMSIS-RTOS v2）
- 工具链：STM32CubeMX + HAL 库 + VS Code + CMake + Ninja
- 系统级整合：17 个功能模块在单个 FreeRTOS 工程中协同工作
- 红外遥控集成：NEC 协议状态机区分普通帧与重复码，红外解码后直接控制系统逻辑
- DMA 广泛应用：ADC 连续采集、UART 收发、SPI DAC 数据发送均使用 DMA
- 状态机设计：按键消抖、红外解码采用有限状态机，逻辑清晰易于维护
- 单总线驱动：DHT11/DS18B20 在时序关键段关中断保护，兼顾实时性与可靠性
| 模块 |
说明 |
| LED 指示 |
12 路 LED，二进制显示 ADC 采样值 |
| 按键输入 |
PA0 按键 + 4 路独立按键，状态机消抖 |
| 交通灯模拟 |
6 路 LED，四状态循环切换（3s 周期） |
| ADC 采集 |
DMA 连续采集光敏电阻（PA1）和热敏电阻（PA2） |
| UART 通信 |
USART1 DMA + 空闲中断收发，消息队列缓冲 |
| LCD12864 显示 |
软件 SPI 驱动，4 行实时刷新 |
| CH451 数码管 |
4 线串行接口，8 位数码管 + 矩阵键盘扫描 |
| 温度传感器 DHT11 |
单总线协议，定时采集温湿度并上报 |
| 温度传感器 DS18B20 |
单总线协议，9 位精度 |
| 红外遥控 |
NEC 协议状态机解码，支持重复码识别 |
| 继电器控制 |
2 路独立通断控制 |
| TLC5615 DAC |
SPI3 DMA 驱动，呼吸灯效果 |
| 直流电机 |
TIM4 PWM 调速 + TIM3 编码器测速 |
| 步进电机 |
四相八拍驱动，角度精确控制 |
| 舵机 |
TIM8 50Hz PWM，多角度摆动模式 |
| 蜂鸣器 |
红外遥控按键反馈 |
| 拨码开关 |
8 位 DIP 开关状态读取与 LCD 显示 |
┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│ FreeRTOS Kernel │
│ SensorTask UARTTask ADCTask BtnTask TrafficTask │
│ DisplayTask MotorTask InfraredTask CH451Task │
│ SwitchTask DACTask │
│ ┌──────────────────┐ ┌──────────────────┐ │
│ │ UARTTXQueue (8) │ │ DIP2LCDQueue (2) │ │
│ └──────────────────┘ └──────────────────┘ │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│ STM32 HAL Layer │
│ GPIO ADC DMA USART SPI TIM EXTI │
└────────────────────────────────────────────────────────┘
- 共 11 个任务，通过消息队列解耦通信
- 传感器数据通过
UARTTXQueue 汇集到 UARTTask，DMA 发送至上位机
- 多模式设备控制：继电器 / 步进电机 / 直流电机 / 舵机，通过独立按键或红外遥控切换
| 资源 |
用途 |
| TIM3 |
直流电机编码器接口（四倍频） |
| TIM4 |
直流电机 PWM（CH1/CH2） |
| TIM5 |
交通灯 3s 周期中断 |
| TIM6 |
HAL 系统时基（1ms） |
| TIM7 |
微秒延时 + 红外解码时基（1MHz） |
| TIM8 |
舵机 PWM（CH4, 50Hz） |
| DMA1 CH1 |
ADC1 双通道连续采集 |
| DMA1 CH4/CH5 |
USART1 TX/RX |
| DMA2 CH2 |
SPI3 TX（TLC5615 DAC） |
| SPI3 |
TLC5615 通信 |
| 软件 SPI |
LCD12864 液晶驱动 |
# 使用 CMake + Ninja 构建
cmake -B build -G Ninja
cmake --build build
# 使用 CubeMX CLI 烧录
# 或通过 IDE（VS Code + Cortex-Debug）直接下载
FinalEXP/
├── Core/
│ ├── Inc/ # 头文件
│ │ ├── main.h # 主头文件（类型定义、引脚宏、全局变量声明）
│ │ ├── FreeRTOSConfig.h # FreeRTOS 配置文件
│ │ ├── btn.h # PA0 按键状态机
│ │ ├── KeyScan.h # 4 路独立按键扫描
│ │ ├── led.h # LED 控制
│ │ ├── LCD12864.h # LCD12864 液晶驱动
│ │ ├── ch451.h # CH451 数码管+矩阵键盘
│ │ ├── dht11.h # DHT11 温湿度传感器
│ │ ├── ds18b20.h # DS18B20 温度传感器
│ │ ├── ir_receiver.h # 红外 NEC 协议解码
│ │ ├── dc_motor.h # 直流电机 PWM+编码器
│ │ ├── stepper_motor.h # 步进电机驱动
│ │ ├── servo_motor.h # 舵机驱动
│ │ ├── DelayUs.h # 微秒延时
│ │ └── gpio.h/adc.h/dma.h/spi.h/tim.h/usart.h # CubeMX 生成
│ └── Src/ # 源文件
│ ├── main.c # 主程序 + 中断回调
│ ├── freertos.c # FreeRTOS 任务实现
│ ├── btn.c # PA0 按键状态变量定义
│ ├── KeyScan.c # 独立按键扫描实现
│ ├── led.c # LED 控制实现
│ ├── LCD12864.c # LCD12864 软件 SPI 驱动
│ ├── ch451.c # CH451 4 线串行驱动
│ ├── dht11.c # DHT11 单总线驱动
│ ├── ds18b20.c # DS18B20 单总线驱动
│ ├── ir_receiver.c # 红外 NEC 解码状态机
│ ├── dc_motor.c # 直流电机控制+编码器测速
│ ├── stepper_motor.c # 步进电机四相八拍驱动
│ ├── servo_motor.c # 舵机 PWM 控制
│ ├── DelayUs.c # 微秒延时（TIM7）
│ └── ... # CubeMX 生成的 HAL 映射文件
├── Drivers/ # HAL 库 + CMSIS
├── Middleware/ # FreeRTOS 内核
├── FinalEXP.ioc # CubeMX 工程文件
└── README.md