内容介绍

项目需求

使用板卡上的触摸按键，实现点按和左右滑动，实现传感器选择和切换，并将数据发送到上位机，功能选择的可视化也在上位机完成。

比如：能够选择加速度传感器，开启X轴数据发送，然后关闭加速度显示，选择温度等相似的功能。

需求分析

实现传感器数据的读取。
读取触摸按键的数据，并且判断点击和滑动的事件。
完成上位机可视化的设计。

板卡介绍

X-NUCLEO-IKS4A1板卡集成了一系列环境和动作传感器，并且配备Qvar触摸/滑动电极，如下：

LSM6DSO16IS：MEMS 3D加速度计 (±2/±4/±8/±16 g) + 3D陀螺仪 (±125/±250/±500/±1000/±2000 dps) 与ISPU（智能处理单元）
LIS2MDL：MEMS 3D磁力计 (±50 gauss)
LIS2DUXS12：超低功耗MEMS 3轴加速度计 (±2/±4/±8/±16 g)，具有Qvar、AI，以及抗混叠功能
LPS22DF：低功率和高精度MEMS压力传感器，260-1260 hPa绝对数字输出气压计
SHT40AD1B：湿度和温度传感器
STTS22H：低电压，超低功耗，0.5°C精度的温度传感器（–40 °C到+125 °C）
LSM6DSV16X：MEMS 3D加速度计 (±2/±4/±8/±16 g) + 3D陀螺仪 (±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps)，内嵌传感器融合、AI、Qvar

搭配使用的STM32开发板为NUCLEO-G0B1RE，这是一款STM32 Nucleo-64板，为用户提供了一种可负担的灵活方法，具有以下及更多的功能：

采用LQFP64封装的STM32 微控制器
1个用户LED
1个用户按钮和1个复位按钮
32.768 kHz晶体振荡器
板连接器：ARDUINO® Uno V3扩展连接器意法半导体的morpho延长引脚头，用于完全访问所有STM32 I/O
灵活的供电选项：ST-LINK、USB VBUS或外部电源
具有USB重新枚举功能的板上ST-LINK调试器/编程器：大容量存储器、虚拟COM端口和调试端口

X-NUCLEO-IKS4A1和NUCLEO-G0B1RE组合的照片如下：

功能实现

主要分为两个部分，MCU开发和QT界面开发。

下位机

采用STM32G0芯片，使用官方的CubeIDE图形化界面开发。

吐槽一下，可能是Keil用吸习惯了，感觉现在IDE并不是很好用，需要图形化配置还是用CubeMX吧...

在图形界面中主要配置的有以下个部分：

I2C1
USART2
GPIO_EXTI13
GPIO_Output
GPIO_Input
TIM6
X-CUBE-MEMS1

在图形化配置的时候，有时候经过会报错，提示XXX文件没有，XXX定义没有，这一般估计都是在图形化界面配置的时候，提示了Error，根据提示的错误进行修改，

主要的程序流程如下：

主要代码

main函数

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM6_Init();
  MX_MEMS_Init();
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);
  
  int flag;
  char* TouchState = "IDLE";
  int i = 0;
  while (1)
  {
	  flag = TouchResult();
	  switch(flag){
	  	  case LEFT_PRESSED:
	  		  TouchState = "LEFT_PRESSED";
	  		  break;
	  	  case RIGHT_PRESSED:
	  		  TouchState = "RIGHT_PRESSED";
	  		  break;
	  	  case SLIDING_LEFT:
			    TouchState = "SLIDING_LEFT";
			    break;
	  	  case SLIDING_RIGHT:
			    TouchState = "SLIDING_RIGHT";
			    break;
	  	  default:
	  		  TouchState = "IDLE";
	  }
	  HAL_Delay(250);
    MX_MEMS_Process();
  }
}

触摸读取

主要是在定时器种,不断读取并且进行处理判断触摸状态

enum TouchState touchState = IDLE;            //触摸状态
const int PRESS_THRESHOLD   = 25000;         //按下阈值
const int RELEASE_THRESHOLD = 10000;        //释放阈值
const int SLIDE_START_THRESHOLD = 10000;   //滑动阈值

static int16_t currentTouchValue = 0;       //当前触摸状态
static enum TouchState LastTouch = 0;       //上次触摸状态
static enum TouchState LastLastTouch = 0;   //上上次触摸状态

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	static int lastTouchValue = 0;

	if (htim->Instance == TIM6)
	{
		LastLastTouch = LastTouch;
		LastTouch = touchState;
		
		BSP_SENSOR_QVAR_GetValue(&currentTouchValue);
		if (touchState == IDLE) { //空闲状态下，判断是否有按下
			if (abs(currentTouchValue) > PRESS_THRESHOLD) {
				if (currentTouchValue < 0)
					touchState = LEFT_PRESSED;
				else if (currentTouchValue > 0)
					touchState = RIGHT_PRESSED;
			}
		 }
		else if (touchState == LEFT_PRESSED || touchState == RIGHT_PRESSED) {//左按或者右按
			if (abs(currentTouchValue) <= RELEASE_THRESHOLD) {
				touchState = IDLE;
			}
			else if ((touchState == LEFT_PRESSED && currentTouchValue > lastTouchValue + SLIDE_START_THRESHOLD)
					   || (touchState == RIGHT_PRESSED && currentTouchValue < lastTouchValue - SLIDE_START_THRESHOLD)) {
				touchState = (touchState == LEFT_PRESSED) ? SLIDING_RIGHT : SLIDING_LEFT;
			}
		}
		else if (touchState == SLIDING_LEFT || touchState == SLIDING_RIGHT) {//左滑或者右滑
			if (abs(currentTouchValue) <= RELEASE_THRESHOLD) {
				touchState = IDLE;
			}
		}
		lastTouchValue = currentTouchValue;
	}
}

int TouchResult(void)
{
	enum TouchState flag = 0;

//防误触发
	if(touchState == LastLastTouch){
		flag = IDLE;
	}
	else if((touchState == LEFT_PRESSED || touchState == RIGHT_PRESSED) && LastTouch == IDLE){
		flag = IDLE;
	}
	else if((touchState == SLIDING_LEFT && LastTouch == SLIDING_LEFT) || (touchState == SLIDING_RIGHT && LastTouch == SLIDING_RIGHT)){
		flag = IDLE;
	}
	else{
		flag = touchState;
	}

	//printf("touchState = %d, LastTouch = %d, LastLastTouch = %d\r\n",touchState, LastTouch, LastLastTouch);
	return flag;
}

传感器数据读取

主要是通过CubeMX直接生成的

void MX_IKS4A1_DataLogTerminal_Process(void)
{
  int i;

  if (PushButtonDetected != 0U)
  {
    /* Debouncing */
    HAL_Delay(50);

    /* Wait until the button is released */
    while ((BSP_PB_GetState( BUTTON_KEY ) == PushButtonState));

    /* Debouncing */
    HAL_Delay(50);

    /* Reset Interrupt flag */
    PushButtonDetected = 0;

    MX_IKS4A1_DataLogTerminal_Init();
  }

  snprintf(dataOut, MAX_BUF_SIZE, "\r\n__________________________________________________________________________\r\n");
  printf("%s", dataOut);

  for(i = 0; i < IKS4A1_MOTION_INSTANCES_NBR; i++)
  {
    if(MotionCapabilities[i].Acc)
    {
      Accelero_Sensor_Handler(i);
    }
    if(MotionCapabilities[i].Gyro)
    {
      Gyro_Sensor_Handler(i);
    }
    if(MotionCapabilities[i].Magneto)
    {
      Magneto_Sensor_Handler(i);
    }
  }

  for(i = 0; i < IKS4A1_ENV_INSTANCES_NBR; i++)
  {
    if(EnvCapabilities[i].Humidity)
    {
      Hum_Sensor_Handler(i);
    }
    if(EnvCapabilities[i].Temperature)
    {
      Temp_Sensor_Handler(i);
    }
    if(EnvCapabilities[i].Pressure)
    {
      Press_Sensor_Handler(i);
    }
  }

  HAL_Delay( 1000 );
}

上位机

采用QT进行开发。

在串口打开的时候，成功或者失败都会弹框进行提示，默认不显示任务数据，并且选择框为红色。

当右触摸点击的时候，选择框切换为紫色，并且显示数据【右图】。当左触摸点击的时候，变为缺省值【左图】

可以通选择框选择不同的传感器，也可以通过下位机上的触摸传感器，左滑或者右滑来切换。

主要代码

监听串口数据

Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    ShowleLable(0);
    // 初始化串口设置
    SerialLoad();
    connect(&serial, &QSerialPort::readyRead, this, &Widget::readData); // 当串口有数据可读时触发readData槽函数
}

开关控制串口的开或关

/* 打开和关闭串口，默认115200 */
void Widget::on_SerialOpen_But_clicked()
{
    if(ui->SerialOpen_But->text() == "open"){
        currentPortName = ui->SerialNum_Box->currentText();

        if (!currentPortName.isEmpty()) {
            serial.setPortName(currentPortName);
            serial.setBaudRate(QSerialPort::Baud115200);
            serial.setDataBits(QSerialPort::Data8);
            serial.setParity(QSerialPort::NoParity);
            serial.setStopBits(QSerialPort::OneStop);
            serial.setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);

            if (serial.open(QIODevice::ReadWrite)) {
                ui->SerialOpen_But->setText("close");
                ui->SerialNum_Box->setEnabled(false);
                ui->SerialRefresh_But->setEnabled(false);
                QMessageBox::information(this,"提示","successful");
            } else {
                QMessageBox::critical(this,"提示","successful");
            }
        }
    }
    else{
        serial.close();
        ui->SerialNum_Box->setEnabled(true);
        ui->SerialRefresh_But->setEnabled(true);
        ui->SerialOpen_But->setText("open");
    }
}

处理主要的数据

/* 串口接受的数据 */
void Widget::readData()
{
    int index = 0;
    QByteArray data = serial.readAll();
    serbuf.append(data);

    //提取单片机完整的一帧，以XXX-TOUCH\r\n结尾
    if(serbuf.indexOf("-touch\r\n") != -1){
        // 提取一个完整的消息
        while ((index = serbuf.indexOf("\r\n")) != -1) {

            QByteArray completeMessage = serbuf.left(index);
            serbuf.remove(0, index + 2); // 移除已处理的消息和分隔符

            // 处理完整的消息
            QString message = QString::fromUtf8(completeMessage);
            //qDebug() << "Received message: " << message;

            if(message.indexOf("MAG_X[0]") != -1){
                // 使用逗号作为分隔符分割字符串
                QStringList parts = message.split(", ");
                LIS2MDL_data[0] = parts[0].mid(parts[0].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取x
                LIS2MDL_data[1] = parts[1].mid(parts[1].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取y
                LIS2MDL_data[2] = parts[2].mid(parts[2].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取z

                SensorData[0] = message;
            }
            else if(message.indexOf("ACC_X[1]") != -1){
                // 使用逗号作为分隔符分割字符串
                QStringList parts = message.split(", ");
                LSM6DSO16IS_data[0] = parts[0].mid(parts[0].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取x
                LSM6DSO16IS_data[1] = parts[1].mid(parts[1].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取y
                LSM6DSO16IS_data[2] = parts[2].mid(parts[2].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取z

                SensorData[1] = message;
            }
            else if(message.indexOf("GYR_X[1]") != -1){

                // 使用逗号作为分隔符分割字符串
                QStringList parts = message.split(", ");
                LSM6DSO16IS_data[3] = parts[0].mid(parts[0].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取x
                LSM6DSO16IS_data[4] = parts[1].mid(parts[1].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取y
                LSM6DSO16IS_data[5] = parts[2].mid(parts[2].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取z

                SensorData[2] = message;
            }
            else if(message.indexOf("ACC_X[2]") != -1){
                // 使用逗号作为分隔符分割字符串
                QStringList parts = message.split(", ");
                LIS2DUXS12_data[0] = parts[0].mid(parts[0].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取x
                LIS2DUXS12_data[1] = parts[1].mid(parts[1].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取y
                LIS2DUXS12_data[2] = parts[2].mid(parts[2].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取z

                SensorData[3] = message;
            }
            else if(message.indexOf("ACC_X[3]") != -1){
                // 使用逗号作为分隔符分割字符串
                QStringList parts = message.split(", ");
                LSM6DSV16X_data[0] = parts[0].mid(parts[0].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取x
                LSM6DSV16X_data[1] = parts[1].mid(parts[1].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取y
                LSM6DSV16X_data[2] = parts[2].mid(parts[2].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取z

                SensorData[4] = message;
            }
            else if(message.indexOf("GYR_X[3]") != -1){
                QStringList parts = message.split(", ");
                LSM6DSV16X_data[3] = parts[0].mid(parts[0].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取x
                LSM6DSV16X_data[4] = parts[1].mid(parts[1].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取y
                LSM6DSV16X_data[5] = parts[2].mid(parts[2].indexOf(": ") + 2).toInt(); // 提取z

                SensorData[5] = message;
            }

            else if(message.indexOf("Temp[0]") != -1){
                QString tempValueStr = message.mid(message.indexOf(": ") + 2, message.indexOf(" degC") - message.indexOf(": ") - 2);
                STTS22H_data = tempValueStr.toDouble();

                SensorData[6] = message;
            }
            else if(message.indexOf("Press[1]") != -1){
                QString tempValueStr = message.mid(message.indexOf(": ") + 2, message.indexOf(" hPa") - message.indexOf(": ") - 2);
                LPS22DF_data = tempValueStr.toDouble();

                 SensorData[7] = message;
            }
            else if(message.indexOf("Hum[2]") != -1){
                QString tempValueStr = message.mid(message.indexOf(": ") + 2, message.indexOf(" %") - message.indexOf(": ") - 2);
                SHT40AD1B_data[0] = tempValueStr.toDouble();

                SensorData[8] = message;
            }
            else if(message.indexOf("Temp[2]") != -1){
                QString tempValueStr = message.mid(message.indexOf(": ") + 2, message.indexOf(" degC") - message.indexOf(": ") - 2);
                SHT40AD1B_data[1] = tempValueStr.toDouble();

                SensorData[9] = message;
            }
            else if(message.indexOf("-touch") != -1){
                Touch = message;
            }
        }
        DateProcess();
    }
}

成果展示

致谢

感谢官方大力提供帮助在此活动中，也感谢帮助我的所有人，感谢！