STM32F103C8T6单片机控制系统软件设计

完整的控制系统由硬件系统和软件系统组成。前一章主要阐述了系统的硬件电路设计方案，若要充分发挥系统的设计功能，则需要支持硬件平台的软件程序，即烧写到单片机内部的程序。本设计利用ARM为控制中心，采用的的是STM32F103C8T6芯片，开发环境是Keil uVision5 by ARM软件，这款开发环境是目前STM32单片机系统的主流软件，使用的非常频繁。程序的烧录使用的是PL2303下载器。

4.1 编程语言选择

由于整个程序比较复杂，且计算量较大，用到了较多的浮点数计算，所以程序的编写采用了C语言。

对于大多数32系列的单片机，使用C语言这样的高级语言与使用汇编语言相比具有如下优点:

不需要了解处理器的指令集，也不必了解存储器结构。
寄存器分配和寻址方式由编译器进行管理，编程时不需要考虑存储器的地址和数据类型等细节。
指定操作的变量选择组合提高了程序的可读性。
可使用与人的思维更相近的关键字和操作函数。
与使用汇编语言相比，程序的开发和调试时间大大缩短。
C语言的库文件提供了许多标准的例程。
通过C语言可实现模块化编程技术，从而可将已编制好的程序加到新程序中。
C语言可移植性好且非常普及，C语言编译器几乎适用于所有的目标系统，已完成的项目可以很容易的转换到其它的处理器或环境中。与汇编语言相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可移植性、可维护性上有明显的优势，易学易用。

修改优化并扩写主体内容不能变动太多内容：，否则会影响文章的主题和结构。因此，本文将在现有的基础上，对控制系统的软件设计进行详细说明。

4.2 系统架构设计

本控制系统的软件设计采用了分层结构，主要分为应用层、驱动层和底层驱动层三层，其中应用层主要实现系统的功能，驱动层主要对系统的硬件设备进行控制，底层驱动层主要实现对芯片底层硬件的控制。

应用层: 应用层是整个控制系统的最上层，主要实现系统的各种功能，包括显示控制、参数设置、数据处理等。应用层与驱动层的交互主要通过调用驱动层的函数实现。
驱动层: 驱动层主要实现对系统硬件设备的控制，包括LED、LCD、按键、串口等设备的控制。驱动层与底层驱动层的交互主要通过调用底层驱动层的函数实现。
底层驱动层: 底层驱动层主要实现对芯片底层硬件的控制，包括GPIO、中断、定时器等。底层驱动层向上提供接口函数，向下直接控制芯片底层硬件。

4.3 系统程序设计

整个系统的程序设计可以分为以下几个部分：

系统初始化: 系统初始化主要包括时钟初始化、GPIO初始化、中断初始化、定时器初始化等。其中时钟初始化是整个系统的基础，它决定了系统的运行速度和稳定性。
按键扫描: 按键扫描主要通过轮询方式实现，通过定时器中断来触发按键扫描程序。按键扫描程序主要检测按键状态，根据按键状态执行相应的操作。
LCD显示控制: LCD显示控制主要通过调用驱动层的LCD函数实现，包括清屏、写字符、写字符串等操作。LCD显示控制程序主要根据系统状态和参数进行相应的显示。
串口通信: 串口通信主要用于与上位机进行通信，通过串口发送和接收数据。串口通信程序主要包括串口初始化、数据发送、数据接收等操作。
数据处理: 数据处理主要用于对采集的数据进行处理和分析，包括数据滤波、数据校验、数据存储等操作。数据处理程序主要根据不同的数据类型执行相应的处理操作。

4.4 程序调试

程序调试是整个系统开发的重要环节，通过程序调试可以及时发现程序中的错误和问题，从而保证系统的正常运行。

Keil uVision5是一款功能强大的开发环境，它提供了丰富的调试工具，包括单步调试、断点调试、变量监视等功能。通过这些工具，可以实现对程序运行过程的精细控制和监视，从而快速定位和解决程序中的错误和问题。

除了软件调试，硬件调试也是整个系统开发的重要环节，通过硬件调试可以发现硬件电路中的问题和错误，从而保证系统的正常运行。在硬件调试过程中，需要使用示波器、逻辑分析仪等专业工具，对硬件电路进行精细调试，从而保证系统的稳定性和可靠性。