基于FreeRTOS车载音响Source切换与诊断功能实现

不脱发的程序猿

发布于 2025-04-21 01:03:20

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基于FreeRTOS设计汽车音响的Source切替和Diag功能，需要合理划分任务、充分利用实时操作系统的特性，确保系统的响应速度和稳定性。

功能分析

1.1 Source 切替

汽车音响通常支持多种音源：FM/AM收音机、CD/DVD、USB、蓝牙、AUX等。

Source切替的功能包括：

用户按键触发Source切换。
按预定顺序轮询各个音源，支持环形切换。
当前音源状态保持（如断电恢复后记忆上一次的音源）。
多任务实时性：确保按键事件处理不影响音源数据的实时处理。

1.2 Diag 功能

Diag（诊断）功能用于检测硬件和系统状态，典型功能包括：

按键硬件状态检测：确保按键是否正常工作。
音频模块检测：测试功放、电源、数据总线状态。
存储模块检测：检测存储介质（如USB、SD卡）是否正常工作。
进入方式保密：Diag通常通过特定的按键组合或时序触发，防止用户误操作。

1.3 按键状态检测

按键检测分为：

压下：按键按下的瞬间。
短压抬起：按键持续时间小于1.7s，释放的瞬间。
长压：按键持续按下超过1.7s。
长压抬起：按键在长压后的释放瞬间。

设计方案

2.1 系统任务划分

基于FreeRTOS多任务特点，设计以下任务：

按键扫描任务（KeyScanTask）低优先级，周期性扫描按键状态。
识别按键事件（短压、长压等），并通过消息队列发送事件。
Source切换任务（SourceSwitchTask）处理按键事件，实现Source切换逻辑。与音源驱动接口交互，确保音源切换稳定。
Diag任务（DiagTask）响应Diag触发事件。调用硬件测试接口，完成诊断并报告结果。
音源任务（AudioTask）管理音源数据的播放、暂停等。优先级较高，确保音频处理的实时性。

2.2 软件架构

按键处理模块：

#define LONG_PRESS_THRESHOLD 1700  // 长按时间阈值（毫秒）
typedef enum {
    KEY_NONE,
    KEY_PRESS,
    KEY_SHORT_PRESS,
    KEY_LONG_PRESS
} KeyEvent_t;
KeyEvent_t KeyScan(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) {
    static uint32_tpressTime = 0;
    if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx, GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {  // 按键按下
        if (pressTime == 0) pressTime = HAL_GetTick();
        if (HAL_GetTick() - pressTime > LONG_PRESS_THRESHOLD) {
            return KEY_LONG_PRESS;
        }
        return KEY_PRESS;
    } else {
        if (pressTime > 0) {
            if (HAL_GetTick() - pressTime > LONG_PRESS_THRESHOLD) {
                pressTime = 0;
                return KEY_LONG_PRESS;
            } else {
                pressTime = 0;
                return KEY_SHORT_PRESS;
            }
        }
    }
    return KEY_NONE;
}

Source切换逻辑，定义Source枚举类型，使用循环索引实现音源切换。

typedef enum{
    SOURCE_RADIO,
    SOURCE_CD,
    SOURCE_USB,
    SOURCE_BT,
    SOURCE_AUX,
    SOURCE_MAX
} AudioSource_t;
AudioSource_t currentSource = SOURCE_RADIO;
void SwitchSource() {
    currentSource = (currentSource + 1) % SOURCE_MAX;
    UpdateAudioSource(currentSource);  // 更新硬件音源
}
void UpdateAudioSource(AudioSource_t source) {
    // 硬件音源切换逻辑
    switch (source) {
        case SOURCE_RADIO:
            InitRadio();
            break;
        case SOURCE_CD:
            InitCD();
            break;
        case SOURCE_USB:
            InitUSB();
            break;
        case SOURCE_BT:
            InitBluetooth();
            break;
        case SOURCE_AUX:
            InitAUX();
            break;
        default:
            break;
    }
}

Diag功能实现，定义Diag触发条件（如长按POWER键3秒进入）。

void DiagTask(void* pvParameters) {
    for (;;) {
        if (DiagTrigger()) {  // 检测Diag触发条件
            RunDiagnostics();
        }
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
    }
}
bool DiagTrigger() {
    return (KeyScan(SW2_GPIO_Port, SW2_Pin) == KEY_LONG_PRESS);
}
void RunDiagnostics() {
    printf("Starting diagnostics...\n");
    if (TestAudioHardware()) {
        printf("Audio hardware OK\n");
    } else {
        printf("Audio hardware ERROR\n");
    }
    // 其他诊断...
}

硬件与FreeRTOS配置