【社會基層勞工議題】【送貨員的辛勞】

今天去便利商店，看到送貨員開著一台大貨車停在便利商店外，並且獨自一個人下來卸貨（光在台南擁擠的街道馬路上停好那麼大台的貨車，還要注意附近有無行人、腳踏車或機車就不是一件容易的事，我想在台灣多數的縣市角落大多都是一樣的狀況）。接下來將貨車後面的升降板升上去，透過熟練的手法將一大堆重量相當重的飲料箱疊到小推車上，並推入擁擠且空間狹小的便利商店，這樣急急忙忙的來來回回不曉得跑了多少趟，因為今天有下雨所以升降板上面看起來是有些濕滑的，在旁邊看了實在感到有點擔心，甚至有點想過去幫忙搬，但後來覺得自己不熟練可能反而只會耽誤到人家的工作於是作罷。

而便利商店裡面不但擁擠且人來人往，送貨員一個人從開大車、停大車、搬卸非常多貨物到升降梯上、將貨(放飲料的一堆箱子)放到推車上，再不斷的推入便利商店的倉庫擺放(還要閃過或者等待許多進去便利商店的客人)，後續還要將便利商店的空箱子再推上貨車去。如果是一般人平常沒在搬送這些大量貨物的狀況下突然去做這些事，恐怕手早就痠到快廢了，更不可能繼續手握方向盤開著大車再急忙趕到下一間便利商店繼續送貨。

這些景象其實過去看了都一直覺得頗無奈，但今天在一旁從頭看到尾更是有很深的感觸，這些真的讓我覺得台灣許多大企業、大組織高層老闆對於基層勞工的壓榨和冷漠。光是要駕駛這類的大型貨車就是一件很難而且是絕對是攸關人命的事情，為了節省人事成本，將上述的事情全部都交給一個人做，讓要做這麼多事情的送貨員持續駕駛大貨車是安全的嗎? 送貨員在一個人獨自到處搬送這麼多貨物之後的體力、精神狀態有人顧慮嗎? 如果精神受到影響，繼續駕駛這大車的安全問題有人想過嗎? 這國家先進嗎? 大家希望這國家是先進的嗎? 如果希望，那這是一個先進國家該有的樣子嗎? 包含我自己每次搭乘公車、遊覽車，看到司機自己獨身一人居然要扛(承受)全車所有乘客的生命安危，也都會有這些感觸。

平常在便利商店隨手買的食物和飲料看似隨手可得，但其背後其實都有著許多基層勞工的辛勞付出(甚至可以說是冒著蠻多危險在做這些工作)。

所以請大家未來若在便利商店看到送貨員正在送貨時，請多禮讓出一條通道並體諒他們辛勞吧，至少讓他們順利推送貨物，他們真的很辛苦(包含一般網購物流業或搬家貨運等等的送貨員都是很辛苦)。當然也還有著太多其他職業的基層辛苦勞工有著這些類似的問題。

台灣有著太多辛苦默默努力的基層血汗勞工，完全沒有得到該有的基本保障和待遇，我們距離真正的先進恐怕其實還很遙遠。

【C# 應用程式】透過WMI API偵測COM Port裝置插拔狀態及取得裝置名稱的重點程式筆記(參考國外網路上網友分享的程式碼)

以下C# WMI範例程式code為參考自下方網路論壇資料並進行相關實作實驗，並加上自己的備忘註解: 
(1) https://hant-kb.kutu66.com/windows/post_650386 
(2) https://stackoverflow.com/questions/17563969/wmi-usb-monitor-multiple-events-fired?rq=1
(3) https://social.msdn.microsoft.com/Forums/zh-TW/c236cac4-a954-4a70-882d-bc20e2cc6e81/getting-more-information-about-a-serial-port-in-c?forum=winformsdesigner
(4) https://stackoverflow.com/questions/2837985/getting-serial-port-information/59508646#59508646
(5) https://cyfangnotepad.blogspot.com/2015/01/cnet-usb.html


個人本身不是什麼純軟體物件導向語言高手，只是過去有一些短暫的相關開發經驗，分享出來讓大家作個參考

程式執行(實驗)環境為Visual Studio IDE, 平台為.NET Framework
.

- 第一部分:主要是記錄如何用C#語言撰寫偵測USB裝置的insert/remove狀態事件

using System.Management;
//...
ManagementEventWatcher watcher = new ManagementEventWatcher();
WqlEventQuery query = new WqlEventQuery("SELECT * FROM Win32_DeviceChangeEvent WHERE EventType = 1");
//EventType = 1是對insert和remove都有反應; 
//EventType = 2是只有對insert有反應; 
//EventType = 3是只有對remove有反應
//以上可以視情況宣告為全域instances 方便一些應用

watcher.EventArrived += new EventArrivedEventHandler(watcher_EventArrived);
watcher.Query = query;
watcher.Start(); 
//如果要停掉watcher就呼叫watcher.Stop(); 不用時可以dispose()掉
//注意上述這些初始動作要在serial port init之前

static void watcher_EventArrived(object sender, EventArrivedEventArgs e)
{ 
  ... //看你想在EventHandler函式裡面做什麼應用
}


------------------------------------


- 第二部分:主要是記錄如何用C#語言撰寫取得裝置管理員內的COM PORT裝置名稱，這邊以Prolific的PL2303 UART轉USB晶片的裝置為例合基本邏輯撰寫(這是許多人玩Raspberry pi或Arduino常會用到的UART/USB轉換的線材內的常見晶片，另外幾款這類用途的常見晶片就是CP210x、CH340、FT232R，不清楚這方面的朋友可參考小弟過去寫的這兩篇文章: USB_to_Serial轉換器或轉換線或轉換板  和  安裝PL2303 USB to Serial轉換線之驅動程式)

using System.Management;

//...

public string GetFullComputerDevices()
{ 
  ManagementClass processClass = new ManagementClass("Win32_PnPEntity");
  ManagementObjectCollection Ports = processClass.GetInstances();
  string ComPort_number = "No COM Port device recognized";

  foreach(ManagementObject property in Ports)
  {
       if (property.GetPropertyValue("Name").ToString().Contains("Prolific USB-to-Serial Comm Port");  //以顯示名稱為Prolific USB-to-Serial Comm Port的UART轉USB晶片PL2303為基底的裝置為例
   {
     ComPort_number = property.GetPropertyValue("Name").ToString(); 
     ComPort_number = ComPort_number.Substring(ComPort_number.IndexOf("COM")).TrimEnd(')'); //取得COMx的字串並將其放置到ComPort_number這個string變數
     
//微軟的String.Substring方法教學
//微軟的String.TrimEnd方法教學:
 
   }
  }    
  
  return ComPort_number; //回傳字串，如果都沒有就會回傳預設的"No COM Port device recognized"字串
}
   
注意! 除了在程式裡面using System.Management之外，還有一個步驟要做，否則會有錯誤: 專案 -> 加入參考參考管理員 -> 組件 -> 右上角搜尋: management -> 勾選System.Management -> 按下確定
(如果Visual Studio是英文版: project ->  Add Reference -> Reference Manager -> Assemblies -> search: System.Management -> choose(tick): System.Management -> press Enter)


最後，簡單利用上述重點，並搭配C#的一些基礎

整合實作一個簡單的PL2303的USB轉UART線裝置的插拔偵測與取得裝置名稱的應用程式

Demo影片如下:
(註解: GUI視窗程式下方淺藍色圖案只是一個測試效果)
程式背景圖片就用張西子灣照吧!

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【UART應用】國外STM32臉書facebok社團討論小PO文之記錄整理:用UART傳送浮點數的方式

無意間在臉書上看到外國人的臉書社團STM32 ARM Cortex-M上面的這則老外們在討論的討論PO文(可能要加入該臉書社團才能看到)有點意思，是針對用UART傳送浮點數的方式的這個簡單但實用的議題，幾分鐘就能看完下面的留言討論，但是因為是簡單實用的討論所以就想說在此記錄一下。對於此層面的軟體程式邏輯來說，UART只是以byte為單位(Data framing中主要的資料部分)將資料送出的單元(當然如果要針對UART硬體更精確地來說，其實是將資料一個一個位元的進行串列傳送)，所以這裡跟UART的關係並不算很直接，其實這議題算是有點偏向C語言的基礎

如果有嵌入式系統的C語言韌體開發背景的讀者，可以簡單看出該PO文的下面留言者(很多都是外國工程師)提出的留言建議的方式多數屬於下列兩種(也都是很直覺的方式)，這邊將其整理並作一些解說:


1. 直接傳送浮點數值：使用union，讓浮點數值與uint8型態的資料作對應(casting/mapping), 然後一個一個byte透過UART送出

/* 將浮點數值與uint8型態的資料透過union在其內宣告，使它們共用一塊記憶體空間 */
typedef union{
float f_val;
uint8_t  uint_val[4];
} float_u; 

float_u value;
value.f_val =6.66; //6.66只是隨便舉個小數值的例子

/* Send Data via UART*/
UART_Transmit(value.uint_val);  /*此處的UART_Transmit函式也是類似pseudo code的簡單示意的範例，實際上就看你的嵌入式系統軟韌體開發環境的UART API函式是怎樣的狀況(實際形式)，而此處的目的簡單來說就是用UART將浮點數值一個byte一個byte的方式送出去*/



2. 將浮點數值轉成字串並傳送這個字串：透過sprintf函式將浮點數值轉為字串，例如:
char buffer[4];
sprintf(buffer, "%.2f", 3.14);
然後再透過UART將資料傳送出去。接收端如果需要此值去做後續的運算，當然就需要再把字串轉變回數值之後再作運算
（如果相應的嵌入式系統軟韌體開發環境的printf若已直接串通UART, 就可直接用printf函式就好。這邊的討論應該是針對STM32的HAL_UART_Transmit函式來說，用sprintf將浮點數值轉換為字串並放置到某一段連續的buffer(或陣列)，然後再透過此位址搭配HAL_UART_Transmit函式將該字串一個一個byte傳送出去）

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【ADC應用】ADC之Step size(LSB size) voltage的計算: Vref該除以2^n還是該除以2^n – 1之簡略探討

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• 前言

小弟不才，本身並不是ADC的IC/IP設計專家。長期以來在嵌入式系統韌體與硬體整合應用設計系統的開發方面使用到ADC做各種感測器類比訊號擷取及轉換的應用，常在許多資料看到關於step size/LSB value/LSB size/LSB的實際公式算法有些微不同，故提出此討論。雖然這表面上看起來是個不起眼的小細節，但事實上，許多同行的資深工程師或資深教授都未必相當清楚 (除非過去是有ADC的相關開發經驗)

本文會以偏向軟韌體背景人員而非ADC IC設計工程人員的角度來作探討

註: 在許多ADC IC或內建ADC的sensor chip的datasheet所稱的step size/LSB value/LSB size/LSB通常指的都是step size voltage(階層電壓值)的意思，也就是輸入的類比電壓如果超過達到一倍的step size階層電壓值，ADC即輸出數位值1，以此類推，不熟的朋友請自行了解ADC基本應用基礎觀念，例如: https://en.wikipedia.org/wiki/Analog-to-digital_converter，參考內文的: “The change in voltage required to guarantee a change in the output code level is called the least significant bit (LSB) voltage”

平常我們單講LSB(Least Significant Bit)本身通常是數位二進制值的最低有效位的意思，而用在ADC的datasheet簡單來說單位數位值所對應的類比電壓值。例如一個8位元的ADC而LSB voltage(或者稱step size voltage)是1V，要讓數位值從0b00000000變成0b00000001就是輸入的待轉換類比電壓要達1V以上。另外，step size voltage/LSB voltage常在datasheet常被簡稱為step size和LSB(常見的敘述形式多種，可能會是這些: step size/LSB value/LSB size/LSB)

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• 本文重點

而關於本文要探討的主要部分為: 常見的step size之公式通常就是ADC之參考電壓Vref去除以量化位階，而這公式的常見形式有兩種，如下(暫時撇除量化誤差等誤差條件情況，單純探討原理層面):

Step size = Vref /(2^n)   第一種公式

Step size = Vref /(2^n - 1)   第二種公式

Vref為ADC的參考電壓

n為ADC的解析度位元數(文章以下內容皆同此)

而公式的分母項目為量化階層

裡所當然地，數位值的表示範圍是從0到2^n-1，這沒有疑慮。且當位元數多的時候，實際上使用第一種或第二種，都沒有太大的落差(除了這方面需要極度嚴謹的應用系統開發之外)。但這邊要探討的是step size較嚴謹的算法

如成大資工wiki與一些市面上的MCU書籍即認為第二種公式才是正確，其內容主張: ADC的step size(LSB value)是Vref/(2^n - 1)

圖片來源: 成大資工wiki網頁擷取畫面(http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/ADC)

但是，我們也可以在許多書籍或IC晶片廠的datasheet的datasheet裡面的看到ADC的step size(LSB value)的公式，是本文前面所歸類的第一種公式，也就是Vref/(2^n) ，如下:

-        Analog devices的8bits ADC - AD7823 datasheet

可以從Analog devices的datasheet看到數位滿格度的0b11111111是對應到(Vref減去1個LSB/Step size電壓值)的類比電壓，而不是對應到Vref

-        Microchip的10bits - MCP3004/3008 datasheet

Step size(LSB size)為Vref/(2^10)也就是Vref/1024,

右邊是的Digital Output Code指的是ADC轉換並輸出的數位值 ，而1024/Vref等於Step size(LSB size)電壓值的倒數(1/LSB Size)。所以上面公式為: 

ADC轉換出來的數位值 =  V_IN / Step size

從1024可以看出仍然屬於第一種公式(沒有做本文章討論的所謂”減1”的動作)

-        Atmega328P(許多款Arduino的MCU主晶片)的datasheet

其中，1024/Vref等於Step size(LSB size)電壓值的倒數(1/LSB Size)，也就是每一階的電壓是多少的倒數

公式中的ADC是指ADC轉換並輸出的數位值，所以上面公式為(意思與上述MCP3004/3008的部分一樣): 

ADC轉換出來的數位值 =  V_IN / Step size

那從1024可以看出仍然屬於第一種公式(2^10 = 1024)

-        Arduino官網的analogRead() API Reference說明

Arduino UNO板子的MCU晶片是上面提及過的Atmega328P，可看出這裡的寫法一樣是屬於第一種公式，也就是5/1024 (題外話: 它後面寫的4.9 mV僅是一個大約的數值，是不論用第一種或第二種公式去套用，答案都是4.88mV)

-        STM32 AN2834 Application note - How to get the best ADC accuracy in STM32 microcontrollers

基本上雖然這章節在講ADC的Errors，但框起來的這邊主要仍是在描述STM32 MCU的ADC的LSB(即上述各datasheet的Step size或LSB size)的定義，基本上從4096(指的是STM32 的12bits ADC，2^12 = 4096)看起來仍然屬於第一種公式

但是在datasheet的某些部分(如3.2 Errors due to the ADC environment)就用已經減1的4095在做一些該章節討論的相關計算，目前對這部分尚未清楚(或許這邊探討的狀況不同，尚未詳細研究)

-        STM32 AN5012 Application note - Analog-to-digital audio conversion example using STM32L4 Series microcontroller peripherals

這裡的LSB(即上述各datasheet的Step size或LSB size)

的定義，基本上從4096(STM32 ADC基本上是12bits ADC，2^12 = 4096)，仍然沒有做本文章討論的所謂"減1"的動作，所以仍是屬於第一種公式

-        80X86 IBM PC and Compatible Computers: Assembly Language, Design, and Interfacing Volumes I & II (4th Edition), Author: Muhammad Ali Mazidi and Janice Gillispie-Mazidi

這是小弟大學時代的微算機原理科目課本，課本裡的4.4節以8位元的ADC0848 chip為講解範例，Step size一樣是Vref/256，仍然屬於第一種公式

-        TI 8bits ADC - ADC080x datasheet

上圖畫紅線的部分，說明1LSB(1個LSB voltage)是怎麼來的，12.5V tied to the Vref/2代表Vref為5V，而19.53mV是套用第一種公式而來(5/256，而不是5/255)

上圖畫紅線的部分，這裡又提到1個LSB(1個LSB voltage)的算法 ，也是屬於第一種公式的類型

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這邊再假設一個極端的例子作為範例來思考，假設今天有一顆Vref為5V、解析度為1bit的ADC(當然不可能有解析度這麼差的ADC產品，這邊只是故意舉極端的例子)。並且在圖表的部分仿照Analog device的datasheet的方式來表示(橫軸為輸入的待轉換類比電壓，縱軸為在許多datasheet也稱為ADC code的已轉換出的數位值)

-> 若是套用第一種公式，step size = 5/(2^1)= 2.5V

-> 而若是套用第二種公式，step size = 5/((2^1) – 1) = 5V

補充: 當然了，本例的上面這兩個圖不一定就是完全精確或完全實際情況的ADC transfer function畫法，僅按照前述Analog devices的datasheet的在ADC transfer function方面的繪畫方式與邏輯來表現出這個例子的狀況

從這例子來看，第二種公式似乎不太合理，因為step size居然等於Vref的5V，而這邊的5V就是ADC的可輸入的類比full scale range(FSR)電壓值(題外話: 多數ADC允許差動輸入的方式輸入參考電壓)，而5V以下的類比電壓就完全都區分不出來。基本上以此例來看，套用第二種公式的情況，似乎就失去了透過有限的數位位階去進行取樣/模擬/轉換那連續(無限多個值)的類比電壓的Analog to Digital的初衷和意義。

另外也從上面許多datasheet的內容做為結果論來看，在step size的計算方面或許應該是第一種公式才是比較正確的( Step size = Vref/(2^n) )。

還有一些國外的相關議題討論文章:
> TI E2E™ support forums - Trying to find ADC non-linearity? Look under the carpet

> Microchip Developer Help - ADC Integral Nonlinearity (INL)

> mastering electronics design - An ADC and DAC Integral Non-Linearity (INL)

可以從上列這幾篇文章內容列出的的ADC transfer function圖看出，與ADC規格位元相對應的數位最大值，基本上對應到的類比輸入電壓，並不是對應到Vref/FSR電壓值(單從這點來說，與前述Analog devices的datasheet的在ADC transfer function圖相同)。而從這點也可以推斷第一種公式較為正確

當然，若有ADC專家或高手能進一步對此說明或討論，則非常歡迎&感謝

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• 後記&補充

小弟過去的工程師專職工作都是在IC設計公司負責軟韌體開發，在某間公司時期也需要碰到一些電路的整合設計考量。但剛好都沒有負責到ADC相關的軟韌體，所以當時沒想到要去特別請教負責ADC相關的IC /IP的designer工程師這方面的問題。而最近透過朋友詢問相關專長的工程師，目前也都是得到第一種公式才是正確的公式的回覆。

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【使用STM32CubeIDE進行STM32 MCU軟韌體開發】STM32 Timer之計數器功能簡易使用教學與Demo

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• 前言

有接觸過8051 MCU的朋友可能知道，在8051中，能夠使用其內部Timer來達成計數器（counter）的功能。對相關的暫存器設定完成無誤後，從8051晶片外部輸入負緣訊號(falling edge)到8051的T1或T0(對應Timer1和Timer0)腳位，即可實現計數功能。每當輸入一個負緣訊號，就會看到timer中的計數暫存器(THx/TLx)的值+1，也就是進行上數(count up)的動作

而STM32系列MCU內部的Timer當然也有這種功能，只是又更加的複雜且多元(畢竟8051是30幾年被開發的MCU晶片)

近期因為收到朋友的緊急協助需求，希望使用STM32 MCU上面的計數器的功能(由MCU外部輸入訊號達成計數)

起初使用網路上許多文章所介紹使用ETR的方式(數年前曾用過)，但在此IDE上使用STM32CubeMX tool作相對應的設定後沒有成功(原因尚不清楚，或許有些小地方沒注意到)。於是花了些時間查資料，後來在網路上有看到外國朋友所做的影片，是透過STM32CubeMX tool去做對應的設定，並產生出相對應的code。這篇文章會介紹參考這個影片的設定方式，並在STM32CubeIDE開發環境上面重現實驗和功能測試的過程，過程中會有一些與上述影片中不同的地方

所以這篇文章就僅當成一個實驗紀錄供參考，暫時不分析講解STM32內部Timer的各種模式或較複雜的細節

對於細節有興趣的朋友可自行參考ST官方文件，例如:

- AN4776 Application note General-purpose timer cookbook for STM32 microcontrollers

- STM32L4 - Timers

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• 本文重點

我們用的實驗平台是STM32F407G-DISC1 (STM32 discovery系列的板子MB997D)，與上述國外網友的影片中所用的平台型號不同

- STM32F407G-DISC1官方資料: UM1472 User manual Discovery kit with STM32F407VG MCU

- STM32F405xx, STM32F407xx MCU官方datasheet: 

https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f407vg.pdf

STM32F407G-DISC1開發板

而從上述官方資料中的電路圖可得知，板子上面的藍色按鈕(代號B1)是被接到STM32F407VG MCU晶片的PA0這根pin腳，且平常是pull down(透過編號R39的220K電阻)的狀況，而當按鈕按下時會是一個high level訊號輸入PA0。如下圖:

STM32F407G-DISC1開發板上的藍色小按鈕對應電路圖
(圖片來源: ST官方資料 UM1472 User manual Discovery kit with STM32F407VG MCU)

而我們可以從STM32F407G datasheet的pin out & pin description中看到，PA0這隻腳位的Alternate functions欄位中，是有包含TIM2_CH1_ETR的。基本上這些資訊就提示了我們可以使用這塊開發板上面的藍色按鈕來進行計數器的MCU晶片外部訊號的產生來源(demo驗證功能用)

STM32F407G datasheet中的PA0的pin out & pin description

接下來開始關於軟體的部分。在STM32Cube IDE開設一個關於你自己的STM32平台所屬的專案(看是針對你的MCU型號或者你所使用的開發板型號)

並且使用STM32CubeMX tool開啟專案內的.ioc檔案，在左方的Timers裡面的TIM2的Slave Mode設定為External Clock Mode 1 並將Mode(深灰色項目)中Trigger Source選擇為TI1FP1。此時會在右方MCU對應腳位圖看到PA0這根腳位被設為TIM2_CH1用途 (眾多alternate functions之一)

STM32Cube IDE相關設定(Mode)

再來接著進行Configuration(深灰色項目)中的設定，首先是Parameter Settings(深藍色選項，被選到時會變成比較淺的藍色)。注意: Counter Period一定要設定，且不能設為0。例如你設定100，那Timer最多計數到100，再到下一個tick時，計數值(CNT register的值)就會變成0，簡單來說這個就是設定上限。而因為這顆STM32F407的Timer2(TIM2)的長度是32bits，所以這個Counter Period在這顆MCU晶片上最多可以設定到2的32次方)，Trigger polarity設為Rising Edge(正緣觸發)。設定畫面如下:

STM32Cube IDE相關設定(Configuration-Parameter Settings)

而關於計數器從外部輸入訊號所需對應的GPIO Settings(深藍色選項，被選到時會變成比較淺的藍色)如下圖，基本上在我這次的應用需求上沒什麼需要更動的

STM32Cube IDE相關設定(Configuration-GPIO Settings)

接下來就是按下Ctrl + S或者IDE上面的Project選項內的Generate Code，以產生相關的程式碼

接著，在程式中加入實際執行時須呼叫的函式HAL_TIM_Base_Start(&htim2)以啟動TIM2 ，否則TIM2是不會動的。

再來就是燒錄&執行程式(若不清楚操作步驟的朋友可參考網路上其他教學)，這邊是用Debug模式進行測試 (透過板子上的stlink進行線上除錯模式觀看暫存器的值)。

進入Debug模式後透過右上方的tool觀察TIM2之CNT暫存器的值

執行結果如下影片(特別觀察上圖中下方紅色圈起來的地方的CNT(counter register)值的變化，每按一下板子上了藍色按鈕，其值即會+1(上數)。而用滑鼠點擊IDE畫面上的Debug tool的RD按鈕圖示是為了更新畫面上顯示的暫存器值

另外，如果要用軟體的方式取得本例中的TIM2的CNT值，可以使用__HAL_TIM_GET_COUNTER這個macro function，其內容在stm32f4xx_hal_tim.h內

__HAL_TIM_GET_COUNTER macro function

而像本例是用TIM2，所以加上參數後的函式呼叫就是長這樣子: __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);

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