STM32F1与STM32CubeIDE编程实例-磁簧开关(Reed Switch)驱动

磁簧开关(Reed Switch)驱动

簧片开关是一种由外加磁场操作的电气开关。它由列宁格勒电工大学的 Valentin Kovalenkov 教授于 1922 年发明，后来在 1936 年由 Walter B. Ellwood 在贝尔电话实验室发展成为簧片继电器。

磁簧开关机构由两个仅相隔几微米的铁磁片组成。当磁铁接近这些叶片时，两个叶片会相互拉向对方。一旦接触，铁磁片片就会关闭常开 (NO) 触点，从而使电流流动。一些簧片开关还包含一个非铁磁触点，形成一个常闭 (NC) 输出。靠近的磁铁会断开触点并从开关触点上拉开。

触点由多种金属制成，包括钨和铑。有些品种甚至使用水银，必须保持正确的方向才能正确切换。一个充满惰性气体（通常是氮气）的玻璃封套在一个大气压下的内部压力下密封触点。密封隔离触点，从而防止腐蚀和任何可能因触点移动而产生的火花。

1、磁簧开关配置

开发环境搭建、系统时钟配置、调试配置及串口配置，请参考：

磁簧开关配置如下：

保存配置并生成代码。

2、磁簧开关驱动实现

1）基本定义

/\*
 \* reed\_switch.h
 \*
 \* Created on: Apr 22, 2022
 \* Author: jenson
 \*/

#ifndef \_\_REED\_SWITCH\_H\_\_
#define \_\_REED\_SWITCH\_H\_\_

#include <stdio.h>
#include <stm32f1xx\_hal.h>
#include "main.h"

typedef struct {
	uint16\_t id;
	GPIO_TypeDef \*GPIOx;           // 总线端口
	uint16\_t GPIO_Pin;             // 总线引脚
}reed\_switch\_t;

/\*\*
 \*@brief 检查磁簧开关状态
 \*@param sensor 开关对象
 \*@return 当开关闭合时，返回1；否则，返回0
 \*/
uint8\_t reed\_switch\_check(reed\_switch\_t\* sensor);

#endif /\* \_\_REED\_SWITCH\_H\_\_ \*/

2）磁簧开关状态读取

/\*
 \* reed\_switch.c
 \*
 \* Created on: Apr 22, 2022
 \* Author: jenson
 \*/

#include "reed\_switch.h"

uint8\_t reed\_switch\_check(reed\_switch\_t \*sensor) {
	// 读取传感器输出电平
	if (HAL\_GPIO\_ReadPin(sensor->GPIOx, sensor->GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET) {
		return 1;
	}
	return 0;
}

3）主程序

在main.c中添加如下代码：

/\* Private includes ----------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN Includes \*/
#include <stdio.h>
#include "reed\_switch/reed\_switch.h"
/\* USER CODE END Includes \*/

/\* USER CODE BEGIN PV \*/
reed\_switch\_t sensor;
/\* USER CODE END PV \*/

int main(void)
{
  /\* USER CODE BEGIN 1 \*/

  /\* USER CODE END 1 \*/

  /\* MCU Configuration--------------------------------------------------------\*/

  /\* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. \*/
  HAL\_Init();

  /\* USER CODE BEGIN Init \*/

  /\* USER CODE END Init \*/

  /\* Configure the system clock \*/
  SystemClock\_Config();

  /\* USER CODE BEGIN SysInit \*/

  /\* USER CODE END SysInit \*/

  /\* Initialize all configured peripherals \*/
  MX\_GPIO\_Init();
  MX\_USART1\_UART\_Init();
  /\* USER CODE BEGIN 2 \*/
  sensor.id = 1;
  sensor.GPIO_Pin = REED_SWITCH_Pin;
  sensor.GPIOx = REED_SWITCH_GPIO_Port;
  printf("\*\*\*\*STM32CubeIDE:Reed Switch\*\*\*\*\r\n");
  /\* USER CODE END 2 \*/

  /\* Infinite loop \*/
  /\* USER CODE BEGIN WHILE \*/
  while (1)
  {
    /\* USER CODE END WHILE \*/

    /\* USER CODE BEGIN 3 \*/
	  if(reed\_switch\_check(&sensor)){
		  printf("Reed Switch Closed\r\n");
	  }
	  HAL\_Delay(10);
  }
  /\* USER CODE END 3 \*/
}

拿一块磁铁靠近磁簧开关，运行结果如下：

3、磁簧开关中断方式配置

前面的驱动代码是基于循环轮询实现，比较耗CPU。可以通过外部中断方式来对传感器输出信号进行检测。关于外部中断使用，请参考：

传感器的中断方式驱动配置如下：

4、磁簧开关中断方式驱动实现

1）基本定义

/\*
 \* reed\_switch.h
 \*
 \* Created on: Apr 22, 2022
 \* Author: jenson
 \*/

#ifndef \_\_REED\_SWITCH\_H\_\_
#define \_\_REED\_SWITCH\_H\_\_

#include <stdio.h>
#include <stm32f1xx\_hal.h>
#include "main.h"

/\*\*
 \* @brief 磁簧开关中断回调函数
 \* @param sensor\_id 开关ID
 \*/
typedef void (\*reed_switch_callback)(uint16\_t sensor_id);

typedef struct {
	uint16\_t id;
	GPIO_TypeDef \*GPIOx;           // 总线端口
	uint16\_t GPIO_Pin;             // 总线引脚
	reed_switch_callback callback; //回调
}reed\_switch\_t;


#endif /\* \_\_REED\_SWITCH\_H\_\_ \*/

2）中断服务实现

在stm32f1xx_it.c文件中，对中断服务实现，添加如下代码：

/\* Private includes ----------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN Includes \*/
#include "reed\_switch/reed\_switch.h"
/\* USER CODE END Includes \*/

/\* Private variables ---------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN PV \*/
extern reed\_switch\_t sensor;
/\* USER CODE END PV \*/

/\* USER CODE BEGIN 1 \*/
void HAL\_GPIO\_EXTI\_Callback(uint16\_t GPIO_Pin) {
	if(GPIO_Pin == sensor.GPIO_Pin){
		if(sensor.callback){
			sensor.callback(sensor.id);
		}
	}
}
/\* USER CODE END 1 \*/

3）主程序

在main.c文件中，添加如下代码：

/\* Private includes ----------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN Includes \*/
#include <stdio.h>
#include "reed\_switch/reed\_switch.h"
/\* USER CODE END Includes \*/

/\* USER CODE BEGIN PV \*/
reed\_switch\_t sensor;
/\* USER CODE END PV \*/

/\* USER CODE BEGIN PFP \*/
void on\_reed\_switch\_callback(uint16\_t sensor_id);
/\* USER CODE END PFP \*/

/\* Private user code ---------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN 0 \*/
void on\_reed\_switch\_callback(uint16\_t sensor_id){
	printf("Reed switch %d toggled\r\n",sensor_id);
}
/\* USER CODE END 0 \*/

int main(void)
{
  /\* USER CODE BEGIN 1 \*/

  /\* USER CODE END 1 \*/

  /\* MCU Configuration--------------------------------------------------------\*/

  /\* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. \*/
  HAL\_Init();

  /\* USER CODE BEGIN Init \*/

  /\* USER CODE END Init \*/

  /\* Configure the system clock \*/
  SystemClock\_Config();

  /\* USER CODE BEGIN SysInit \*/

  /\* USER CODE END SysInit \*/

  /\* Initialize all configured peripherals \*/
  MX\_GPIO\_Init();
  MX\_USART1\_UART\_Init();
  /\* USER CODE BEGIN 2 \*/
  sensor.id = 1;
  sensor.GPIO_Pin = REED_SWITCH_Pin;
  sensor.GPIOx = REED_SWITCH_GPIO_Port;
  sensor.callback = on_reed_switch_callback;
  printf("\*\*\*\*STM32CubeIDE:Reed Switch\*\*\*\*\r\n");
  /\* USER CODE END 2 \*/

  /\* Infinite loop \*/
  /\* USER CODE BEGIN WHILE \*/
  while (1)
  {
    /\* USER CODE END WHILE \*/

    /\* USER CODE BEGIN 3 \*/
  }
  /\* USER CODE END 3 \*/
}