基于LiteOS与SLE的多任务无线控制器项目实战

前言

在《LiteOS与SLE透传实战案例》中，介绍了SLE通信协议与LiteOS实时操作系统的基础知识与开发方法。本文将以实际项目为例，讲解如何将SLE与LiteOS应用于多任务无线控制器的完整开发流程，包括架构设计、关键代码、软硬件协同、调试方法等，帮助理解相关技术。

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一、项目简介

SLEController 是基于 Hispark ws63 核心板的多任务低延迟无线控制器项目，采用 C 语言开发，使用 LiteOS 实时操作系统。

项目支持多通道摇杆输入采集、OLED 实时数据显示、SLE 协议无线通信，适用于远程设备、无人机等场景。

二、项目架构与功能特性

1. 系统架构概览

项目采用多任务并发架构，任务间通过队列和互斥锁通信，确保数据采集、显示与传输的高效协同。

2. 主要功能特性

• 摇杆数据采集与显示：支持4通道摇杆数据实时采集，OLED屏幕显示控制数据和状态，支持校准和内容切换。
• SLE低延迟通信：支持Server模式，断开自动重连，实时上报数据，支持自定义设备名。
• 多任务系统架构：并行处理采集、显示、传输、协议等多种功能，任务间高效通信与同步。
• 异常处理与容错：外设初始化失败检测、队列读写失败提示、通信异常日志输出。
• OLED显示优化：提升显示实时性和准确性，支持内容切换。
• 测试模式切换：支持通过按键切换无人机测试模式，OLED显示当前模式编号。

三、作者与开源信息

• Lamonce(flashier) - 嵌入式软件开发
• 软件开源地址：SLEController - gitee/HiSpark/fbb_ws63
• silenirt - 硬件设计
• 硬件开源地址：星闪遥控器 - 立创开源硬件平台

四、硬件要求

• Hispark ws63 开发板
• SSD1306 OLED 显示屏（I2C 接口）
• 硬件平台

五、接口定义

ADC 接口

• ADC 通道 0-3：连接摇杆 X1、Y1、X2、Y2 轴
• ADC 通道 5：连接电池电压采集

I2C 接口

• 连接 SSD1306 OLED 显示屏

六、项目结构

SLEController/
├── sle_uart_server/                # SLE Server 相关驱动与头文件
│   ├── sle_uart_server_adv.c       # Server 端广播驱动实现
│   ├── sle_uart_server_adv.h       # Server 端广播头文件
│   ├── sle_uart_server.c           # Server 端驱动实现
│   └── sle_uart_server.h           # Server 端头文件
├── CMakeLists.txt                  # CMake 构建脚本
├── README.md                       # 项目说明文档
├── SLEController.c                 # 主程序入口
├── SSD1306_OLED.c                  # OLED 驱动实现
└── SSD1306_OLED.h                  # OLED 驱动头文件

七、软件依赖

• Hispark Studio
• 串口助手

八、使用方法

1. 硬件连接

   • 焊接元器件
   • 将摇杆模块连接到 ADC 接口
   • 将 OLED 显示屏连接到 I2C 接口

2. 烧录文件

   flash ws63-liteos-app_all.fwpkg / ws63-liteos-app_load_only.fwpkg
   

3. 操作说明

   • 开机后系统自动初始化并进入摇杆校准状态，同时启动 SLE Server
   • SLE Server 端会自动广播设备信息，等待客户端连接
   • Server 端和 Client 端通过 Local Name 进行连接，默认名称为 NearLink（代码参考sle_uart - gitee/bearpi/bearpi-pico_h3863）
   • 将摇杆向四个方向移动，系统会自动校准并显示当前摇杆状态，找到摇杆最大值（最小值默认为 0）
   • 完成校准后按下 KEY3 以退出校准状态
   • OLED 显示当前摇杆数据和状态信息，按 KEY3 切换显示内容
   • 摇杆操作将直接反映在 OLED 屏幕上
   • 控制数据会通过 SLE 框架实时传输
   • 按下 KEY6 可切换测试模式（模式相应操作由用户自定义），OLED 显示当前模式编号

九、开发方式

本项目采用 C 语言开发，基于 Hispark Studio 、HUAWEI LiteOS 和 SLE 通信框架。

十、软件架构与主要模块

1. LiteOS 多任务架构

本项目基于 LiteOS，采用多任务并发设计。

主要任务如下：

• JoystickInputTask：

  • 初始化 ADC，采集 4 路摇杆原始数据和电池电压
  • 校准阶段自动记录最大值，按下 KEY3 结束校准
  • 数据写入 joystick_data_queueID（摇杆数据队列）和 battery_voltage_queueID（电池电压队列）
  • 校准完成后，计算百分比数据写入 SLE_Transfer_QueueID，并对中值做抖动校准

• OLEDDisplayTask：

  • 初始化 OLED 屏幕，显示内容包括摇杆原始数据、百分比、电池电压、SLE 连接状态、测试模式等
  • 支持按下 KEY3 切换显示内容（摇杆/状态/测试模式）
  • 通过互斥锁 g_mux_id 保证 OLED 与 ADC 初始化顺序，防止资源冲突

• SELSendTask：

  • 负责将摇杆百分比数据通过 SLE 框架实时发送给客户端
  • 从 SLE_Transfer_QueueID 读取数据，判断连接状态后进行数据上报

• sle_uart_server_task：

  • 负责 SLE Server 端的消息队列管理、广播和连接状态维护
  • 通过设备名 sle_local_name 进行连接，断开时自动重启广播

任务创建与优先级

系统初始化时，依次创建上述任务，并设置合理的优先级，确保数据采集、显示与传输的高效协同。

2. 队列与互斥锁

• joystick_data_queueID：摇杆原始数据队列，供 JoystickInputTask 写入，OLEDDisplayTask 读取
• battery_voltage_queueID：电池电压数据队列，供 JoystickInputTask 写入，OLEDDisplayTask 读取
• SLE_Transfer_QueueID：摇杆百分比数据队列，供 JoystickInputTask 写入，SELSendTask 读取
• g_sle_uart_server_msgqueue_id：SLE Server 端内部消息队列
• g_mux_id：互斥锁，保证 OLED 与 ADC 初始化顺序

3. 主要流程

1. 系统启动：初始化 GPIO、队列、互斥锁，依次创建各任务
2. 摇杆校准：上电后进入校准，移动摇杆采集最大值，按 KEY3 结束校准
3. 数据采集与显示：ADC 任务持续采集数据，OLED 任务实时显示，支持内容切换
4. 数据传输：SELSendTask 任务将百分比数据通过 SLE 实时上报，Server 端断开自动重连广播
5. 异常处理：各任务均有错误检测与日志输出

4. 其他细节

• 支持通过修改 sle_local_name 更改 SLE 设备名。
• 电池电压采集采用分压方式，已在代码中做换算。
• 按键 KEY3 既用于校准结束，也用于显示切换。
• 按键 KEY6 用于切换无人机测试模式，OLED 显示当前模式编号。
• 所有任务均有详细日志输出，便于调试。

5. 关键代码说明

5.1 系统初始化与任务创建

系统初始化主要负责硬件引脚、消息队列、互斥锁的创建，并依次启动各功能任务。通过合理的任务划分与优先级设置，实现数据采集、显示、通信等功能的高效并发。

static void sysInit(void)
{pin_init(); // 初始化 GPIO 引脚osal_msg_queue_create("Joystick_Data_Queue", ...); // 创建摇杆数据队列osal_msg_queue_create("SLE_Transmit_Queue", ...); // 创建 SLE 传输队列osal_msg_queue_create("Battery_Voltage_Queue", ...); // 创建电池电压队列osal_mutex_init(&g_mux_id); // 初始化互斥锁// 创建各任务osal_kthread_create((osal_kthread_handler)JoystickInputTask, ...);osal_kthread_create((osal_kthread_handler)OLEDDisplayTask, ...);osal_kthread_create((osal_kthread_handler)SELSendTask, ...);osal_kthread_create((osal_kthread_handler)sle_uart_server_task, ...);
}

5.2 按键中断与校准流程

static void ButtonISR_KEY3(void)
{if (joystick_ready_index == false) // 校准阶段joystick_ready_index = true;else // 切换 OLED 显示内容OLED_display_index = (OLED_display_index + 1) % 3;
}static void ButtonISR_KEY6(void)
{test_flag = (test_flag + 1) % 3; // 切换测试模式
}

5.3 摇杆输入与数据采集

static void *JoystickInputTask(void)
{uapi_adc_init(ADC_CLOCK_NONE); // 初始化ADC// ...省略部分初始化...while (true) {adc_port_read(...); // 读取各通道ADC// 写入队列osal_msg_queue_write_copy(joystick_data_queueID, &joystick_data, sizeof(joystick_data), 0xff);// 校准后计算百分比if (joystick_ready_index == true) {sle_send_data.adc_ch0_percent = (joystick_data.adc_ch0 * 100) / joystick_adc_default_value0;// ...同理处理其它通道...sle_send_data.is_test_mode = test_flag;osal_msg_queue_write_copy(SLE_Transfer_QueueID, &sle_send_data, sizeof(sle_send_data), 0xff);}// 电池电压采集osal_msg_queue_write_copy(battery_voltage_queueID, &BAT_Vol, sizeof(BAT_Vol), 0xff);osal_msleep(ADC_DELAY_TIME);}
}

5.4 OLED 显示与内容切换

static void *OLEDDisplayTask(void)
{// ...初始化I2C和OLED...while (true) {// 读取队列数据osal_msg_queue_read_copy(joystick_data_queueID, &joystick_rcv_data, ...);osal_msg_queue_read_copy(battery_voltage_queueID, &battery_voltage, ...);if (OLED_display_index == 0) {// 显示摇杆百分比} else if (OLED_display_index == 1) {// 显示SLE连接状态、电池电压} else if (OLED_display_index == 2) {// 显示测试模式编号}}
}

5.5 SLE 通信与数据上报

static void *SELSendTask(void)
{while (true) {osal_msg_queue_read_copy(SLE_Transfer_QueueID, &sle_send_data, ...);if (sle_uart_client_is_connected()) {sle_uart_server_send_report_by_handle((uint8_t *)data_string, strlen(data_string));}}
}static void *sle_uart_server_task(const char *arg)
{sle_uart_server_create_msgqueue();sle_uart_server_register_msg(sle_uart_server_write_msgqueue);sle_uart_server_init(...);while (1) {sle_uart_server_receive_msgqueue(rx_buf, &rx_length);// 未连接则自动广播if (未连接) sle_start_announce(...);}
}

5.6 队列与互斥锁操作示例

// 创建队列
osal_msg_queue_create("QueueName", QUEUE_SIZE, &queueID, 0, NODE_SIZE);
// 写入队列
osal_msg_queue_write_copy(queueID, &data, sizeof(data), 0xff);
// 读取队列
osal_msg_queue_read_copy(queueID, &data, &msgSize, OSAL_WAIT_FOREVER);
// 互斥锁
osal_mutex_init(&g_mux_id);
osal_mutex_lock(&g_mux_id);
osal_mutex_unlock(&g_mux_id);

十一. LiteOS 相关说明

本项目基于 LiteOS，任务、队列、互斥锁等均采用 LiteOS API 实现。详细用法可参考：

• LiteOS与SLE透传实战案例

主要用到的 LiteOS API 包括：

• osal_kthread_create：创建任务
• osal_msg_queue_create：创建消息队列
• osal_mutex_init / osal_mutex_lock / osal_mutex_unlock：互斥锁操作
• osal_msg_queue_write_copy / osal_msg_queue_read_copy：队列读写
• osal_printk：日志输出

十二. 按键说明

• KEY3：用于摇杆校准及切换 OLED 显示内容
• KEY6：切换无人机测试模式，OLED 显示当前模式编号
• 各按键功能可自定义

十三. 运行与调试

1. 硬件连接：
   • 摇杆模块连接 ADC 接口
   • OLED 显示屏连接 I2C 接口
2. 烧录固件：

   flash ws63-liteos-app_all.fwpkg / ws63-liteos-app_load_only.fwpkg
   

3. 上电后自动进入校准，按 KEY3 结束校准，OLED 实时显示数据
4. 通过 SLE 框架无线传输数据，可用 QCOM 串口助手等工具调试

十四. 参考资料

• SLE 代码参考：https://gitee.com/bearpi/bearpi-pico_h3863/tree/master/application/samples/products/sle_uart
• ws63 开发板资料：https://gitee.com/HiSpark/fbb_ws63/tree/master
• SSD1306 OLED 驱动资料：https://item.szlcsc.com/datasheet/HS96L03W2C03/5960631.html?spm=sc.it.xds.a___sc.cidn.xh1.zy.n&lcsc_vid=FVlXAlZWFlUIX11XR1JXV11QTlNcUAFfFgdeU1EDRlgxVlNTRlhZX1JSQFlaUztW

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如需进一步定制或移植，请参考源码注释与 LiteOS 官方文档。