/* USER CODE BEGIN Header */
/*
* Este programa demonstra o uso da interrupção do SysTick no STM32
* para implementar duas funcionalidades principais em sistemas embarcados:
*
* 1) Atualização de um display de 7 segmentos multiplexado:
* - O display possui 4 dígitos (unidade, dezena, centena e milhar),
* que compartilham as mesmas linhas de segmentos.
* - A multiplexação é realizada no callback do SysTick.
* - A cada DISPLAY_REFRESH_TICKS (tipicamente 5 ms), um único dígito é ativado,
* alternando rapidamente entre eles.
* - Devido à persistência da visão, todos os dígitos parecem estar acesos simultaneamente.
*
* 2) Implementação de um contador com base de tempo de 1 segundo:
* - O SysTick gera interrupções periódicas (normalmente a cada 1 ms).
* - Um contador de ticks é utilizado para medir intervalos maiores.
* - A cada COUNTER_UPDATE_TICKS (1000 ticks ≈ 1 segundo), o contador é incrementado.
* - O valor do contador (0 a 9999) é convertido em dígitos individuais
* para exibição no display.
*
* Conceitos importantes ilustrados:
* - Uso de callbacks da HAL (HAL_SYSTICK_Callback)
* - Multiplexação de displays de 7 segmentos
* - Temporização baseada em interrupções (sem uso de delay no loop principal)
* - Construção de temporizadores de software a partir de uma base de tempo fixa
*
* Observação:
* - O loop principal (while(1)) permanece vazio, pois toda a lógica do sistema
* é dirigida pela interrupção do SysTick.
*/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h" // inclui definições principais do projeto gerado pelo STM32CubeIDE
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* -------------------- Constantes de aplicação -------------------- */
#define DISPLAY_DIGIT_COUNT 4 // quantidade de dígitos do display multiplexado
#define DISPLAY_REFRESH_TICKS 5 // atualiza a multiplexação a cada 5 ms
#define COUNTER_UPDATE_TICKS 10 // incrementa o contador a cada 1000 ms
#define COUNTER_MAX_VALUE 10000 // contador de 0 a 9999
#define DIGIT_ON_LEVEL GPIO_PIN_RESET // nível lógico que ativa um dígito
#define DIGIT_OFF_LEVEL GPIO_PIN_SET // nível lógico que desativa um dígito
/* Índices da tabela de códigos do display */
#define DIGIT_0 0 // índice do dígito 0 na tabela de códigos
#define DIGIT_1 1 // índice do dígito 1 na tabela de códigos
#define DIGIT_2 2 // índice do dígito 2 na tabela de códigos
#define DIGIT_3 3 // índice do dígito 3 na tabela de códigos
#define DIGIT_4 4 // índice do dígito 4 na tabela de códigos
#define DIGIT_5 5 // índice do dígito 5 na tabela de códigos
#define DIGIT_6 6 // índice do dígito 6 na tabela de códigos
#define DIGIT_7 7 // índice do dígito 7 na tabela de códigos
#define DIGIT_8 8 // índice do dígito 8 na tabela de códigos
#define DIGIT_9 9 // índice do dígito 9 na tabela de códigos
#define DIGIT_OFF 10 // índice que representa todos os segmentos apagados
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
/* -------------------- Mapeamento de hardware -------------------- */
/* Segmentos do display em GPIOA: a..g + dp */
static const uint16_t segmentPins[8] = {
GPIO_PIN_0, // a
GPIO_PIN_1, // b
GPIO_PIN_2, // c
GPIO_PIN_3, // d
GPIO_PIN_4, // e
GPIO_PIN_5, // f
GPIO_PIN_6, // g
GPIO_PIN_7 // dp
};
/* Seleção dos 4 dígitos em GPIOB */
static const uint16_t digitSelectPins[DISPLAY_DIGIT_COUNT] = {
GPIO_PIN_12, // unidade
GPIO_PIN_13, // dezena
GPIO_PIN_14, // centena
GPIO_PIN_15 // milhar
};
/* Tabela de codificação do display de 7 segmentos
bit0=a, bit1=b, ..., bit6=g, bit7=dp */
static const uint8_t seg7Codes[11] = {
0x3F, // 0
0x06, // 1
0x5B, // 2
0x4F, // 3
0x66, // 4
0x6D, // 5
0x7D, // 6
0x07, // 7
0x7F, // 8
0x6F, // 9
0x00 // apagado
};
volatile uint32_t contador = 0; // contador principal; volatile indica que pode mudar em contexto de interrupção
/* digitos[0] = unidade, digitos[1] = dezena, etc. */
volatile uint8_t digitos[DISPLAY_DIGIT_COUNT] = {0, 0, 0, 0}; // vetor com os quatro dígitos atualmente exibidos
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PFP */
void SystemClock_Config(void); // protótipo da função de configuração do clock do sistema
static void MX_GPIO_Init(void); // protótipo da função de inicialização dos GPIOs
static void Display_WriteCode(uint8_t codeIndex); // escreve um padrão de segmentos,
static void Display_WriteCodeKeepDP(uint8_t codeIndex, uint8_t keepDP);
static void Display_DisableAllDigits(void); // desabilita todos os dígitos do display
static void Display_EnableDigit(uint8_t digitIndex); // habilita apenas um dígito do display
static void Display_Update(void); // executa um passo da multiplexação
static void Counter_UpdateDigits(void); // converte o contador em unidade/dezena/centena/milhar
static void Counter_Increment(void); // incrementa o contador com retorno para zero
static void Display_InitState(void); // inicializa o display em estado conhecido
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/* -------------------- Funções auxiliares -------------------- */
/* Escreve no barramento de segmentos o código correspondente ao índice informado */
static void Display_WriteCode(uint8_t codeIndex)
{
uint8_t segmentCode = seg7Codes[codeIndex]; // obtém o padrão binário correspondente ao dígito desejado
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) // percorre os 8 bits: a, b, c, d, e, f, g e dp
{
if (segmentCode & (1U << i)) // testa se o bit i está em nível 1
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, segmentPins[i], GPIO_PIN_SET); // liga o segmento correspondente
}
else
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, segmentPins[i], GPIO_PIN_RESET); // desliga o segmento correspondente
}
}
}
/* Desabilita todos os dígitos do display multiplexado */
static void Display_DisableAllDigits(void)
{
HAL_GPIO_WritePin(
GPIOB,
digitSelectPins[0] | digitSelectPins[1] | digitSelectPins[2] | digitSelectPins[3], // forma máscara com os 4 dígitos
DIGIT_OFF_LEVEL // coloca todos no nível lógico de desativação
);
}
/* Habilita apenas um dígito */
static void Display_EnableDigit(uint8_t digitIndex)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, digitSelectPins[digitIndex], DIGIT_ON_LEVEL); // ativa somente o dígito indicado
}
static void Display_WriteCodeKeepDP(uint8_t codeIndex, uint8_t keepDP)
{
uint8_t segmentCode = seg7Codes[codeIndex];
for (uint8_t i = 0; i < 7; i++) // apenas a..g
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, segmentPins[i], (segmentCode & (1U << i)) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}
// controla o DP explicitamente
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, segmentPins[7], keepDP ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}
/* Atualiza um único dígito por chamada (multiplexação) */
/* Atualiza um único dígito por chamada (multiplexação) */
static void Display_Update(void)
{
static uint8_t currentDigit = 0; // guarda qual dígito será atualizado nesta chamada
/* Evita ghosting: primeiro apaga segmentos e desabilita todos os dígitos */
Display_DisableAllDigits(); // desabilita todos os dígitos para evitar sobreposição visual
/* Apaga segmentos mantendo DP desligado */
Display_WriteCodeKeepDP(DIGIT_OFF, 0); // agora passa o segundo argumento explicitamente
/* Habilita o dígito desejado e escreve seu valor */
Display_EnableDigit(currentDigit);
Display_WriteCodeKeepDP(digitos[currentDigit], 1); // escreve dígito e mantém DP ligado
currentDigit++; // avança para o próximo dígito
if (currentDigit >= DISPLAY_DIGIT_COUNT) // ao atingir a quantidade total de dígitos...
{
currentDigit = 0; // ...reinicia a sequência
}
}
/* Atualiza o vetor de dígitos a partir do valor atual do contador */
static void Counter_UpdateDigits(void)
{
digitos[0] = contador % 10; // extrai a unidade
digitos[1] = (contador / 10) % 10; // extrai a dezena
digitos[2] = (contador / 100) % 10; // extrai a centena
digitos[3] = (contador / 1000) % 10; // extrai o milhar
}
/* Incrementa o contador com retorno para zero ao atingir 10000 */
static void Counter_Increment(void)
{
contador++; // soma 1 ao contador
if (contador >= COUNTER_MAX_VALUE) // verifica se atingiu o limite máximo previsto
{
contador = 0; // reinicia o contador ao chegar em 10000
}
Counter_UpdateDigits(); // atualiza os dígitos exibidos após a mudança do valor
}
/* Coloca o display em estado inicial conhecido */
static void Display_InitState(void)
{
Display_DisableAllDigits(); // garante que nenhum dígito fique ativo no início
Display_WriteCode(DIGIT_OFF); // apaga todos os segmentos
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
Counter_UpdateDigits(); // sincroniza o vetor de dígitos com o valor inicial do contador
}
/* -------------------- Callbacks -------------------- */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_13) // verifica se a interrupção externa veio do pino monitorado
{
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_8); // alterna o estado do LED em PA8
contador++; // incrementa o contador manualmente
if (contador >= COUNTER_MAX_VALUE) // se passou do valor máximo...
{
contador = 0; // ...retorna para zero
}
Counter_UpdateDigits(); // atualiza o vetor de dígitos para refletir o novo valor
}
}
void HAL_SYSTICK_Callback(void)
{
static uint8_t displayTickCount = 0; // conta ticks até o próximo passo da multiplexação
static uint16_t counterTickCount = 0; // conta ticks até completar aproximadamente 1 segundo
displayTickCount++; // incrementa a contagem usada na atualização do display
if (displayTickCount >= DISPLAY_REFRESH_TICKS) // verifica se chegou o momento de atualizar a multiplexação
{
displayTickCount = 0; // reinicia a contagem da multiplexação
Display_Update(); // atualiza um dos dígitos do display
}
counterTickCount++; // incrementa a contagem usada para a base de 1 segundo
if (counterTickCount >= COUNTER_UPDATE_TICKS) // verifica se aproximadamente 1 segundo se passou
{
counterTickCount = 0; // reinicia a contagem de 1 segundo
Counter_Increment(); // incrementa o contador principal
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_8); // alterna o LED para indicar visualmente a passagem de 1 segundo
}
}
/* USER CODE END 0 */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
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(); // inicializa a HAL, configura a base de tempo e realiza ajustes iniciais do microcontrolador
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config(); // configura o clock principal do sistema
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init(); // inicializa os pinos GPIO conforme configuração feita no CubeMX
/* USER CODE BEGIN 2 */
Display_InitState(); // coloca o display em estado inicial previsível
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
// laço principal vazio: toda a aplicação é conduzida por interrupções
}
/* USER CODE END 3 */
}
/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; // estrutura para configuração do oscilador
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; // estrutura para configuração dos clocks do barramento
/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInit TypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; // seleciona o oscilador externo de alta velocidade
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; // habilita o HSE
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; // define o pré-divisor do HSE como 1
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; // mantém também o oscilador interno habilitado
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; // habilita o PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; // usa o HSE como fonte do PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; // multiplica a frequência por 9
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) // aplica a configuração do oscilador
{
Error_Handler(); // em caso de erro, chama a rotina de tratamento
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; // define quais clocks serão configurados
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; // escolhe o PLL como clock do sistema
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB = SYSCLK
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; // APB1 = HCLK/2
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB2 = HCLK
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) // aplica a configuração dos clocks
{
Error_Handler(); // trata erro de configuração
}
}
/**
* @brief GPIO Initialization Function
* @param None
* @retval None
*/
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; // estrutura usada para configurar os pinos GPIO
/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_1 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_1 */
/* GPIO Ports Clock Enable */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); // habilita o clock da porta C
__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); // habilita o clock da porta D
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // habilita o clock da porta A
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // habilita o clock da porta B
/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, L0_Pin|L1_Pin|L2_Pin|L3_Pin
|L4_Pin|L5_Pin|L6_Pin|L7_Pin
|LED_POWER_Pin, GPIO_PIN_RESET); // inicializa em nível baixo os pinos de segmentos e LED
/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, D4_Pin|D3_Pin|D2_Pin|D1_Pin, GPIO_PIN_RESET); // inicializa em nível baixo os pinos de seleção de dígitos
/*Configure GPIO pin : PC13 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15; // seleciona os pinos PC13, PC14 e PC15
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING; // configura como interrupção na borda de subida
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // habilita resistor de pull-up interno
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); // aplica configuração à porta C
/*Configure GPIO pins : L0_Pin L1_Pin L2_Pin L3_Pin
L4_Pin L5_Pin L6_Pin L7_Pin
LED_POWER_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = L0_Pin|L1_Pin|L2_Pin|L3_Pin
|L4_Pin|L5_Pin|L6_Pin|L7_Pin
|LED_POWER_Pin; // seleciona os pinos de saída da porta A
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // saída digital push-pull
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // sem pull-up/pull-down
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // velocidade baixa de comutação
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // aplica configuração à porta A
/*Configure GPIO pins : D4_Pin D3_Pin D2_Pin D1_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = D4_Pin|D3_Pin|D2_Pin|D1_Pin; // seleciona os pinos de saída da porta B
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // saída digital push-pull
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // sem pull-up/pull-down
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // velocidade baixa de comutação
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); // aplica configuração à porta B
/* EXTI interrupt init*/
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn, 0, 0); // define prioridade da interrupção EXTI das linhas 10 a 15
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn); // habilita a interrupção EXTI15_10 no NVIC
/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_2 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_2 */
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
/* USER CODE END 4 */
/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq(); // desabilita todas as interrupções para parar o sistema em condição de erro
while (1)
{
// permanece em loop infinito para facilitar depuração
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */PA8