从模块到项目

完整的模块代码示例（LED 模块）

/**
 * @file    led.c
 * @brief   LED 驱动模块
 * @author  Embedded Dev
 * @date    2024-01-15
 * @version 1.0
 */

#include "led.h"

/* ==================== 私有宏定义 ==================== */
#define LED1_PORT   GPIOB
#define LED1_PIN    GPIO_PIN_0
#define LED2_PORT   GPIOB
#define LED2_PIN    GPIO_PIN_1

/* ==================== 私有变量 ==================== */
static uint8_t s_led_init_flag = 0;  // 初始化标志

/* ==================== 私有函数 ==================== */
/**
 * @brief  配置 LED GPIO
 * @param  port: GPIO 端口
 * @param  pin: GPIO 引脚
 * @retval None
 */
static void led_gpio_config(GPIO_TypeDef* port, uint16_t pin)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin   = pin;
    GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull  = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(port, &GPIO_InitStruct);
}

/* ==================== 公有函数 ==================== */
/**
 * @brief  初始化所有 LED
 * @retval 0: 成功, -1: 已初始化
 */
int led_init(void)
{
    if (s_led_init_flag) {
        return -1;  // 防止重复初始化
    }
    
    /* 使能时钟 */
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    
    /* 配置 GPIO */
    led_gpio_config(LED1_PORT, LED1_PIN);
    led_gpio_config(LED2_PORT, LED2_PIN);
    
    /* 默认关闭所有 LED */
    led_off(LED_ALL);
    
    s_led_init_flag = 1;
    return 0;
}

/**
 * @brief  点亮指定 LED
 * @param  led: LED 编号 (LED1/LED2/LED_ALL)
 * @retval None
 * @note   低电平点亮（共阳极接法）
 */
void led_on(LedIdTypeDef led)
{
    if (led == LED1 || led == LED_ALL) {
        HAL_GPIO_WritePin(LED1_PORT, LED1_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    }
    if (led == LED2 || led == LED_ALL) {
        HAL_GPIO_WritePin(LED2_PORT, LED2_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    }
}

项目需求

• 使用 DHT11 传感器采集温湿度数据；
• 在 OLED 屏幕上实时显示温度和湿度；
• 温度超过阈值时蜂鸣器报警；
• 通过按键设置报警阈值；
• 通过串口上传数据到电脑。

模块划分表

模块文件	功能	接口函数
dht11.c/h	DHT11 温湿度传感器驱动	dht11_init(), dht11_read()
oled.c/h	OLED 显示屏驱动	oled_init(), oled_show_string()
key.c/h	按键检测	key_init(), key_scan()
buzzer.c/h	蜂鸣器驱动	buzzer_init(), buzzer_on/off()
usart.c/h	串口通信	usart_init(), usart_printf()
main.c	主程序，协调各模块	main()

main.c 主程序框架

/**
 * @file    main.c
 * @brief   智能温湿度监测系统 - 主程序
 */

#include "main.h"
#include "dht11.h"
#include "oled.h"
#include "key.h"
#include "buzzer.h"
#include "usart.h"

/* 全局变量 */
static float g_temperature = 0.0f;
static float g_humidity    = 0.0f;
static float g_temp_threshold = 30.0f;  // 报警阈值

int main(void)
{
    /* 1. HAL 初始化 */
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    
    /* 2. 外设初始化 */
    usart_init(115200);
    dht11_init();
    oled_init();
    key_init();
    buzzer_init();
    
    /* 3. 显示开机界面 */
    oled_show_string(0, 0, "Temp Monitor v1.0");
    HAL_Delay(1000);
    oled_clear();
    
    /* 4. 主循环 */
    while (1)
    {
        /* 读取传感器 */
        if (dht11_read(&g_temperature, &g_humidity) == 0)
        {
            /* 显示数据 */
            oled_show_string(0, 0, "Temp:");
            oled_show_float(40, 0, g_temperature, 1);
            oled_show_string(0, 2, "Humi:");
            oled_show_float(40, 2, g_humidity, 1);
            
            /* 串口上传 */
            usart_printf("T:%.1f H:%.1f\r\n", g_temperature, g_humidity);
            
            /* 报警判断 */
            if (g_temperature > g_temp_threshold) {
                buzzer_on();
            } else {
                buzzer_off();
            }
        }
        
        /* 按键检测 */
        key_scan();
        
        HAL_Delay(1000);
    }
}

例题1：LED 模块封装（标准库 + HAL 库） 要求：① 支持多个 LED；② 提供初始化、开、关、翻转函数；③ 使用枚举定义 LED；④ 支持标准库和 HAL 库两种写法。

/* ========== 标准库写法 ========== */
// led.h
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include "stm32f10x.h"

typedef enum {
    LED1 = 0,
    LED2,
    LED3,
    LED_ALL,
    LED_NUM
} LedIdTypeDef;

void led_init(void);
void led_on(LedIdTypeDef led);
void led_off(LedIdTypeDef led);
void led_toggle(LedIdTypeDef led);

#endif

// led.c
#include "led.h"

typedef struct {
    GPIO_TypeDef* port;
    uint16_t pin;
} LedPinTypeDef;

static const LedPinTypeDef led_pin[LED_NUM - 1] = {
    {GPIOB, GPIO_Pin_0},  // LED1
    {GPIOB, GPIO_Pin_1},  // LED2
    {GPIOB, GPIO_Pin_2}   // LED3
};

void led_init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef g;
    for (int i = 0; i < LED_NUM - 1; i++) {
        g.GPIO_Pin   = led_pin[i].pin;
        g.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;
        g.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
        GPIO_Init(led_pin[i].port, &g);
        led_off((LedIdTypeDef)i);
    }
}

void led_on(LedIdTypeDef led)
{
    if (led == LED_ALL) {
        for (int i = 0; i < LED_NUM - 1; i++)
            GPIO_ResetBits(led_pin[i].port, led_pin[i].pin);
    } else {
        GPIO_ResetBits(led_pin[led].port, led_pin[led].pin);
    }
}

void led_toggle(LedIdTypeDef led)
{
    uint16_t odr = led_pin[led].port->ODR;
    led_pin[led].port->ODR = odr ^ led_pin[led].pin;
}

/* ========== HAL 库写法 ========== */
// led.h
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include "stm32f1xx_hal.h"

typedef enum {
    LED1 = 0,
    LED2,
    LED3,
    LED_ALL,
    LED_NUM
} LedIdTypeDef;

void led_init(void);
void led_on(LedIdTypeDef led);
void led_off(LedIdTypeDef led);
void led_toggle(LedIdTypeDef led);

#endif

// led.c
#include "led.h"

typedef struct {
    GPIO_TypeDef* port;
    uint16_t pin;
} LedPinTypeDef;

static const LedPinTypeDef led_pin[LED_NUM - 1] = {
    {GPIOB, GPIO_PIN_0},
    {GPIOB, GPIO_PIN_1},
    {GPIOB, GPIO_PIN_2}
};

void led_init(void)
{
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    GPIO_InitTypeDef g = {0};
    for (int i = 0; i < LED_NUM - 1; i++) {
        g.Pin   = led_pin[i].pin;
        g.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
        g.Pull  = GPIO_NOPULL;
        g.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
        HAL_GPIO_Init(led_pin[i].port, &g);
        led_off((LedIdTypeDef)i);
    }
}

void led_on(LedIdTypeDef led)
{
    if (led == LED_ALL) {
        for (int i = 0; i < LED_NUM - 1; i++)
            HAL_GPIO_WritePin(led_pin[i].port, led_pin[i].pin, GPIO_PIN_RESET);
    } else {
        HAL_GPIO_WritePin(led_pin[led].port, led_pin[led].pin, GPIO_PIN_RESET);
    }
}

void led_toggle(LedIdTypeDef led)
{
    HAL_GPIO_TogglePin(led_pin[led].port, led_pin[led].pin);
}

关键点：① 使用枚举定义 LED 编号；② 使用结构体数组存储引脚信息；③ 头文件使用 #ifndef 防止重复包含；④ static 修饰内部数组，不暴露给外部。

例题2：按键模块封装（消抖 + 事件检测） 要求：① 支持多个按键；② 软件消抖；③ 支持按下、松开、长按事件。

// key.h
#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H
#include "stm32f1xx_hal.h"

typedef enum {
    KEY1 = 0,
    KEY2,
    KEY_NUM
} KeyIdTypeDef;

typedef enum {
    KEY_EVENT_NONE = 0,
    KEY_EVENT_PRESS,      // 按下
    KEY_EVENT_RELEASE,    // 松开
    KEY_EVENT_LONG_PRESS  // 长按
} KeyEventTypeDef;

void key_init(void);
KeyEventTypeDef key_scan(void);

#endif

// key.c
#include "key.h"

#define KEY_DEBOUNCE_MS   20    // 消抖时间
#define KEY_LONG_PRESS_MS 1000  // 长按时间

typedef struct {
    GPIO_TypeDef* port;
    uint16_t pin;
} KeyPinTypeDef;

static const KeyPinTypeDef key_pin[KEY_NUM] = {
    {GPIOA, GPIO_PIN_0},
    {GPIOB, GPIO_PIN_12}
};

static uint32_t s_key_press_time[KEY_NUM] = {0};
static uint8_t  s_key_last_state[KEY_NUM] = {1, 1};  // 默认高电平（未按下）

void key_init(void)
{
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    GPIO_InitTypeDef g = {0};
    g.Mode  = GPIO_MODE_INPUT;
    g.Pull  = GPIO_PULLUP;
    g.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    for (int i = 0; i < KEY_NUM; i++) {
        g.Pin = key_pin[i].pin;
        HAL_GPIO_Init(key_pin[i].port, &g);
    }
}

KeyEventTypeDef key_scan(void)
{
    for (int i = 0; i < KEY_NUM; i++) {
        uint8_t state = HAL_GPIO_ReadPin(key_pin[i].port, key_pin[i].pin);
        
        // 检测下降沿（按下）
        if (s_key_last_state[i] == 1 && state == 0) {
            s_key_press_time[i] = HAL_GetTick();
            s_key_last_state[i] = 0;
            return KEY_EVENT_PRESS;
        }
        
        // 检测上升沿（松开）
        if (s_key_last_state[i] == 0 && state == 1) {
            s_key_last_state[i] = 1;
            uint32_t duration = HAL_GetTick() - s_key_press_time[i];
            if (duration >= KEY_LONG_PRESS_MS) {
                return KEY_EVENT_LONG_PRESS;
            }
            return KEY_EVENT_RELEASE;
        }
    }
    return KEY_EVENT_NONE;
}

例题3：项目架构设计 题目：设计一个"智能小车"项目的目录结构和模块划分。 要求：支持电机控制、超声波避障、红外循迹、蓝牙遥控。

SmartCar/
├── Core/
│   ├── Inc/
│   │   ├── main.h
│   │   └── stm32f1xx_it.h
│   └── Src/
│       ├── main.c
│       └── stm32f1xx_it.c
├── Drivers/
│   ├── BSP/
│   │   ├── Motor/          # 电机驱动模块
│   │   │   ├── motor.c
│   │   │   └── motor.h
│   │   ├── Ultrasonic/     # 超声波模块
│   │   │   ├── ultrasonic.c
│   │   │   └── ultrasonic.h
│   │   ├── Infrared/       # 红外循迹模块
│   │   │   ├── infrared.c
│   │   │   └── infrared.h
│   │   ├── Bluetooth/      # 蓝牙通信模块
│   │   │   ├── bluetooth.c
│   │   │   └── bluetooth.h
│   │   └── Servo/          # 舵机模块
│   │       ├── servo.c
│   │       └── servo.h
│   ├── CMSIS/
│   └── STM32F1xx_HAL_Driver/
├── MDK-ARM/
└── README.md

模块接口设计：

// motor.h - 电机控制接口
void motor_init(void);
void motor_set_speed(int left, int right);  // -100~100
void motor_stop(void);
void motor_forward(int speed);
void motor_backward(int speed);
void motor_turn_left(int speed);
void motor_turn_right(int speed);

// ultrasonic.h - 超声波接口
void ultrasonic_init(void);
float ultrasonic_get_distance(void);  // 返回 cm

// infrared.h - 红外循迹接口
void infrared_init(void);
uint8_t infrared_get_status(void);  // 返回传感器状态