正文

教你轻松搭建MCU树莓派：入门教程与实战案例分享

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引言

在当今科技飞速发展的时代，嵌入式系统越来越受到关注。其中，树莓派作为一种低成本、高性能的微型计算机，凭借其强大的功能和丰富的扩展接口，成为了许多电子爱好者和初学者的首选。而MCU（微控制器单元）作为嵌入式系统的心脏，与树莓派结合使用，可以极大地扩展其应用范围。本文将为你详细介绍如何轻松搭建MCU树莓派，并提供一些实战案例分享。

搭建MCU树莓派的准备工作

1. 硬件准备

  • 树莓派（如树莓派3B+）
  • MCU模块（如STM32）
  • 串口转USB模块
  • 杜邦线
  • 电源模块
  • 面包板
  • 基本工具（如螺丝刀、钳子等）

2. 软件准备

  • 树莓派操作系统（如Raspbian）
  • MCU开发环境（如STM32CubeMX、HAL库等）

搭建步骤

1. 树莓派操作系统安装

首先，将树莓派连接到电脑，并按照官网教程安装Raspbian操作系统。安装完成后，配置树莓派网络、设置时区等。

2. 串口转USB模块连接

将串口转USB模块连接到树莓派的GPIO口，并使用杜邦线将MCU模块的TX、RX、GND引脚分别连接到串口转USB模块的TX、RX、GND引脚。

3. 电源模块连接

将电源模块连接到树莓派，并确保MCU模块也连接到电源。

4. 面包板搭建电路

将树莓派、MCU模块、串口转USB模块、电源模块等硬件连接到面包板上，确保各引脚连接正确。

5. 开发环境配置

在电脑上安装STM32CubeMX和HAL库，并配置MCU模块的时钟、外设等参数。

实战案例分享

1. 控制LED灯

使用STM32CubeMX配置GPIO口，将树莓派的一个GPIO口与LED灯连接。在HAL库中编写代码，通过树莓派控制LED灯的亮灭。

#include "stm32f1xx_hal.h"

void SystemClock_Config(void);
void GPIO_Init(void);
void Error_Handler(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  GPIO_Init();

  while (1)
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(1000);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(1000);
  }
}

void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

void GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

void Error_Handler(void)
{
  // User can add his own implementation to report the HAL error return state
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
}

2. 控制舵机

使用STM32CubeMX配置PWM（脉冲宽度调制）外设，将树莓派的一个PWM引脚与舵机连接。在HAL库中编写代码，通过树莓派控制舵机的转动角度。

#include "stm32f1xx_hal.h"

void SystemClock_Config(void);
void GPIO_Init(void);
void Error_Handler(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  GPIO_Init();

  while (1)
  {
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 1500);
    HAL_Delay(2000);

    HAL_TIM_PWM_Stop(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 1000);
    HAL_Delay(2000);
  }
}

void SystemClock_Config(void)
{
  // ...
}

void GPIO_Init(void)
{
  // ...
}

void Error_Handler(void)
{
  // ...
}

总结

通过本文的介绍，相信你已经掌握了如何轻松搭建MCU树莓派。在实际应用中，你可以根据需求扩展更多的功能，如传感器、显示屏等。希望本文对你有所帮助，祝你搭建成功！

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