# 计算机挑战赛

**Repository Path**: JeckXu666/computer-challenge

## Basic Information

- **Project Name**: 计算机挑战赛
- **Description**: 计算机能力挑战赛源码
- **Primary Language**: C
- **License**: MIT
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 4
- **Forks**: 3
- **Created**: 2021-01-09
- **Last Updated**: 2024-10-10

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: stm32, UCOS, RTOS

## README

# 计算机挑战赛

#### 介绍
计算机能力挑战赛源码

虽然这次比赛很狗，但也学到不少，让我知道再好的程序也需要包装

# 一、赛题
## 1. 设计目标
设计制作一款可以**人机交互**、具备**移动互联**功能的智能车载终端系统。
## 2. 基本要求
1. 车载娱乐播放
（1）读取储存在SD卡中的音乐文件，并通过扬声器播放出来。
（2）以TFT彩屏作为显示终端，显示当前的音乐文件信息，歌曲名、进度条、音量、码率等。
（3）实现歌曲播放控制，具有"上一首"、"下一首"、"暂停"等基本操作功能。
2. 车载仪表显示
（4）以TFT彩屏作为显示终端，显示照明灯的状态（开/关）、继电器的状态（开/闭）；显示水温（单位摄氏度）、油位（无单位，数值一般为占满量程的比例）、车速（单位千米/小时）信息。
（5）水温来自于温度传感器、油位来自于滑动变阻器、车速来自于旋转的步进电机测速；水温数据、油位数据、车速数据每隔2秒动态刷新；采用合理方式调整水温、油位信号变化，以产生可见动态变化效果。
（6）设计按键模拟油门给出"加速"、"减速"、"停车"等输入指令，控制步进电机做相应动作，并将车速及运行状态"加速/减速/停车"显示于TFT屏。
## 3. 扩展要求
（1）可以实现音频文件的录制功能，不通过第三方的导入功能，直接录制并存储音频。
（2）实现歌曲播放控制的更多操作，例如生成播放列表、设置循环模式（单曲、顺序、随机）等。
（3）模拟实现汽车"黑匣子"功能：当某一按键按下时，系统记录当前时刻的仪表信息（如水温、油位、车速及运转状态、照明灯与继电器状态等），并存储于EEPROM硬件中；关机后重新开机能够复现前次的各类信息。
## 4. 发挥要求
1. 移动互联功能
（1）通过以太网或WIFI网络方式，与移动互联模块（手机或平板）之间进行车内仪表数据的上传。
（2）编制安卓或苹果APP，实现与车内仪表类似的界面显示。
2. 智能语音控制
（3）通过语音识别实现对硬件设备的控制，例如说出"打开照明灯"、"关闭继电器"等，可直接转换为对应的输出设备动作。

# 二、分析
在拿到题目的时候，首先浏览了一遍题目，第一感觉：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20201219155533655.jpg)
这什么鬼、题目量也太大了吧，裸机手撸死翘翘好吧，所以果断选择uCos来作为调度系统，进行多任务管理。虽然任务量很大，但对处理器的要求并不是很高，只是逻辑布置很麻烦，所以我计划使用STM32F103ZET6来做这个。
然后开始逐步分解题目内容，从基本要求开始做，一点一点增加任务，完成项目，下面开始讲解基本任务：
## 1. 基本要求-车载娱乐播放
第一点要求读取SD卡音乐文件，并且播放，这里的技术要点主要是建立一个FAFT文件系统，挂载SD卡，读取我们指定的音乐目录下的音乐文件，然后通过解码播放，这里选择VS1053模块来做解码，接一个扬声器播放。
TFT显示信息直接使用LCD就行，使用极其方便，初始化一下，直接调用API就行，这里我一开始想使用EMWIN来做界面，但考虑到直接使用这些不是熟练，故放弃使用EMWIN做界面。关于显示歌曲的信息，因为直接使用的VS1053，可以直接通过寄存器发送读取对应信息的指令，之后读取对应返回值进行处理就行，这部分代码在正点原子战舰的例程里面有给出，代码封装的风格很好，读一遍基本可以理解，然后就能调用。关于音乐切换其实就是在mp3初始化时，把所有音乐的文件路径存储到一个字符串链表里面，播放不同音乐就是根据链表重新选择一下文件路径，然后再进入死循环播放就行了，音乐暂停，在UCOS里面直接使用挂起任务就可以完成，需要继续播放则使用任务恢复API就可以完成恢复。
![VS1053模块](https://img-blog.csdnimg.cn/20201219225623712.png)

## 2. 基本要求-车载仪表显示
仪表显示因为没有使用emwin界面工具，用单纯的纯手画图方式设计一个好看界面太占据内存，并且效率不高，实现意义不大，故直接使用最传统的方式----显示文字法，节省内存，提高效率（就是丑了点~）
温度采集使用DS18B20来采集温度信息，单总线结合GPIO模拟协议进行写入和读取，电机速率采集则使用红外对管测速，通过外部中断配合定时测量一段时间内转动码盘上经过的孔的数量，从而计算出速率，加速减速通过改变步进电机脉冲之间的时间。
DS18B20：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20201219225825495.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1Mzk2Njcy,size_16,color_FFFFFF,t_70)
测速模块：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20201219225905103.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1Mzk2Njcy,size_16,color_FFFFFF,t_70)
## 3. 扩展要求-音频录制
音频的录制和mp3播放使用的同一个模块，故在使用音频播放时需要创重新初始化vs1053同时需要重新配置mp3播放的功能，录音的使用和mp3其实差不了多少，正点原子关于这个模块有较详细的叙述，后面我也简单的写一下。

## 4. 扩展要求-歌曲列表
歌曲列表的显示其实就是轮询SD卡音乐文件夹下各个音乐的信息，然后将音乐名称打印出来，每次切换音乐都重新打印，可以刷新列表，关于切换音乐，顺序播放切换音乐就是对链表切花时位移一个，单曲位移为0，使播放原地踏步，随机播放呢，我使用的UCOS内部产生32位随机数的API然后除以最大音乐数目取余数，相当于在所有音乐之中随机播放音乐。

## 5. 扩展要求-汽车黑匣子
黑匣子这个难度不是很大，IIC连接EEPROM存储信息就行了，但是跑着uCos上可能会出一些问题，尤其在使用正点原子的ucos延时时会出现这个问题，正点原子ucos代码us级延时误差挺大，我文中会给出解决方法。
EEPROM模块：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20201219230052602.png)
## 6. 发挥要求-移动互联功能
移动互联网功能就是一个上云功能，at指令配好，了解一下MQTT协议就能完成，然后就可以传输数据上云了（公网云），我们这使用的是阿里云平台，因为他有个快速制作app界面的功能，所以使用起来很方便，也能做出题目要求的界面效果，所以使用阿里云。
ESP8266模块：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20201219230211181.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1Mzk2Njcy,size_16,color_FFFFFF,t_70)
## 7. 发挥要求-智能语音控制
语音识别直接配置完整的模块，写入识别信息，模块自带匹配功能，识别之后执行对应的指令，配置过程很简单，直接使用源码没有问题！
LD3320语音识别模块：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20201219230637783.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1Mzk2Njcy,size_16,color_FFFFFF,t_70)