好的,根据您提供的嵌入式产品图片和项目需求描述,我将从一个高级嵌入式软件开发工程师的角度,详细阐述该项目的代码设计架构,并提供相应的C代码实现,同时还会介绍项目中采用的经过实践验证的技术和方法。
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一、系统架构设计
为了实现一个可靠、高效、可扩展的USB可调电源系统,我将采用以下分层架构:
硬件抽象层 (HAL):
- 目标: 将硬件操作与上层应用隔离,提供统一的硬件访问接口。
- 模块:
- ADC (Analog-to-Digital Converter): 处理电压、电流等模拟信号的采集。
- DAC (Digital-to-Analog Converter): 控制输出电压。
- GPIO (General Purpose Input/Output): 控制LED指示灯、按键等。
- I2C/SPI: 访问外部传感器、存储器等。
- PWM (Pulse-Width Modulation): 实现开关电源控制。
- USB (Universal Serial Bus): 处理USB PD和BC1.2协议。
- Timer: 实现定时任务和PWM控制。
- 保护电路控制: 控制防倒灌,防反接等保护电路的开启与关闭。
驱动层 (Driver Layer):
- 目标: 实现特定硬件设备的驱动逻辑,提供更高层次的抽象。
- 模块:
- ADC Driver: 读取电压、电流值,进行校准和滤波处理。
- DAC Driver: 设置输出电压,根据需求进行微调。
- Power Control Driver: 控制电源模块,实现限流,过压保护等功能。
- USB PD Driver: 实现USB PD协议的协商和通信。
- BC1.2 Driver: 实现BC1.2协议的设备充电识别。
- Display Driver: 控制LCD显示,刷新显示内容。
- Keypad Driver: 处理按键事件。
- Storage Driver: 读写配置参数到Flash或EEPROM。
核心逻辑层 (Core Logic Layer):
- 目标: 实现系统的核心功能,如电源控制、参数设置、显示更新、保护逻辑等。
- 模块:
- Power Management Module: 实现电源的启动、停止、过载保护、短路保护等。
- Voltage/Current Control Module: 根据用户设置调整输出电压和电流。
- Protection Module: 检测输入过压、过流、输出过压、过流、过温等异常情况,采取保护措施。
- Parameter Setting Module: 读取、修改、保存参数。
- Display Management Module: 控制显示更新,提供用户友好的界面。
- Communication Management Module: 处理USB PD等通信协议。
- Calibration Module: 对ADC和DAC进行校准。
应用层 (Application Layer):
- 目标: 实现用户交互界面,提供用户操作和监控功能。
- 模块:
- Main Task: 系统主循环,处理各种事件。
- UI Task: 刷新显示,响应用户输入。
二、代码设计原则
- 模块化: 将系统划分为独立模块,降低模块之间的耦合,提高代码可维护性。
- 可读性: 代码风格统一,注释清晰,避免使用过于复杂的代码逻辑。
- 可移植性: 避免使用特定硬件相关的代码,使用HAL层进行硬件抽象。
- 可扩展性: 方便添加新的功能模块,满足未来需求。
- 鲁棒性: 考虑各种异常情况,进行错误处理和保护。
三、具体C代码实现
以下代码示例仅为部分模块的实现,为了便于理解,已简化代码细节,并添加了详细的注释。
1. HAL层 (hal.h):
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2. HAL层实现 (hal.c):
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3. 驱动层 (adc_driver.h)
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4. 驱动层 (adc_driver.c)
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5. 驱动层 (dac_driver.h)
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6. 驱动层 (dac_driver.c)
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7. 驱动层 (usb_pd_driver.h)
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8. 驱动层 (usb_pd_driver.c)
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9. 驱动层 (bc12_driver.h)
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10. 驱动层 (bc12_driver.c)
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11. 核心逻辑层 (power_control.h)
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12. 核心逻辑层 (power_control.c)
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13. 核心逻辑层 (protection.h)
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14. 核心逻辑层 (protection.c)
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15. 应用层 (main.c)
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16. 显示模块 (display.h)
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17. 显示模块 (display.c)
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18. 按键模块 (keypad.h)
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19. 按键模块 (keypad.c)
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20. 滤波库 (filter.h)
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21. 滤波库 (filter.c)
#include "filter.h"
void moving_average_filter(float *data, uint16_t len, float