單片機(jī)自行車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u26518單片機(jī)自行車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)案例 1326701.1STM32固件庫開發(fā)概述 1325901.2程序代碼結(jié)構(gòu) 125841.3main.c結(jié)構(gòu)說明 3267731.4按鍵功能軟件設(shè)計(jì) 4151671.5ADXL345的軟件設(shè)計(jì) 7309291.6模式切換的軟件設(shè)計(jì) 81.1STM32固件庫開發(fā)概述在設(shè)計(jì)過程中選擇了一套STM32固件庫，其中設(shè)置了很多函數(shù)，在應(yīng)用過程中可通過函數(shù)對各個(gè)寄存器進(jìn)行操作控制?？蓪?shí)現(xiàn)的功能主要如初始化IO口或者寄存器集成而滿足效率要求。這種情況下寫代碼的時(shí)候可不需要考慮到寄存器。STM32在應(yīng)用過程中可直接操作寄存器，此種模式下進(jìn)行開發(fā)過程中，需要用戶對寄存器的應(yīng)用熟悉了解。不過其中的寄存器數(shù)量多這種情況下全部熟悉這些寄存器也不滿足實(shí)際情況，因而應(yīng)該進(jìn)行一定的總體認(rèn)識。由于單片機(jī)的代碼主要有C語言編寫，這種語言在編程領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，其屬于一種面向過程的語言，為滿足寄存器的操作要求，可直接將寄存器操作封裝在函數(shù)中，從而為其后的操作提供支持和便利。固件庫開發(fā)可很好的滿足效率要求。由于官方固件庫的強(qiáng)大，這樣在進(jìn)行設(shè)計(jì)和編程時(shí)組建代碼就可滿足要求。在設(shè)計(jì)過程中具體分析考慮函數(shù)的預(yù)期功能，對固件庫函數(shù)的使用相關(guān)情況熟悉了解，從而高效的利用。1.2程序代碼結(jié)構(gòu)這種代碼的優(yōu)勢表現(xiàn)為方便調(diào)試，易維護(hù)，在不斷的修改基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。相關(guān)情況如下：1.按照硬件區(qū)分，各種模塊進(jìn)行分區(qū)分文件放置。1.同類型硬件設(shè)置在不同的函數(shù)中而提高處理性能。1.不同的函數(shù)根據(jù)相關(guān)的應(yīng)用情況進(jìn)行設(shè)置確定出適宜的關(guān)鍵字。1.函數(shù)的命名根據(jù)其功能相關(guān)情況進(jìn)行確定。5.中斷相關(guān)的函數(shù)主要是根據(jù)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)確定出宏定義。6.一般情況下不應(yīng)用到局部靜態(tài)變量。單片機(jī)模塊化編程過程中應(yīng)該對這些予以重視，確保實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)。表4-1程序中.c文件功能表文件名可實(shí)現(xiàn)的功能acc_sensor.c在應(yīng)用過程中可進(jìn)行加速度傳感器的讀、寫相關(guān)操作break_light.c初始化和處理函數(shù)，滿足對應(yīng)的控制應(yīng)用要求button.c按鍵定義進(jìn)行一定的設(shè)置函數(shù)light.c呼吸燈模式相關(guān)的中斷控制，且實(shí)現(xiàn)一定調(diào)節(jié)目的state.c初始化相關(guān)的函數(shù)led.c初始化和中斷處理，滿足燈控制相關(guān)要求power.c定義引腳，為其后的調(diào)用提供支持xl345.cSPI接口處理，滿足一定的數(shù)據(jù)通信要求以上.c文件的功能存在一定的差異性，不過對比分析可知其結(jié)構(gòu)基本上相一致，以button.c為例對其功能情況進(jìn)行具體說明。表4-2button.c結(jié)構(gòu)說明結(jié)構(gòu)功能舉例頭文件定義添加到文件#include"stm32f10x.h"#include"utils.h"#include"button.h"宏定義將引腳、中斷處理等系統(tǒng)底層的功能起別名，方便閱讀#defineBTN_RIGHT_PINGPIO_Pin_1 #defineBTN_RIGHT_IRQ EXTI1_IRQn中斷初始化設(shè)定中斷的名字、優(yōu)先級、觸發(fā)方式，管腳映射等staticvoid_initButton(void)staticvoid_initAntiShakeTimer(void)中斷處理函數(shù)或者功能處理函數(shù)根據(jù)預(yù)期功能執(zhí)行相應(yīng)的處理任務(wù)voidBTN_LEFT_IRQROUTINE(void)voidBTN_ANTISHAKE_IRQROUTINE(void)1.3main.c結(jié)構(gòu)說明本文設(shè)計(jì)過程中根據(jù)控制要求，而確定出適宜主函數(shù)，其是基于模塊化模式設(shè)計(jì)的，相對簡潔。功能封裝處理，這樣也使得主函數(shù)很簡潔。Main.c中代碼如下：#include"stm32f10x.h"#include"utils.h"#include"acc_sensor.h"#include"display_state.h"#include"button.h"#include"led.h"#include"xl345.h"#include"power.h"intmain(){ PWR_SetUnusedPin(); HW_CommonInit(); LED_Init(); //初始化升壓電路引腳 HW_InitSysTick(); ACC_Init(); STATE_Init();從ADXL讀數(shù)據(jù)，開啟定時(shí)器 BTN_Init(); //按鍵和定時(shí)器的初始化 while(1){PWR_EnterSLEEPMode();//開始休眠，等待中斷 }}具體分析可知其結(jié)構(gòu)主要包括頭文件和主函數(shù)，后者主要是進(jìn)行初始化，在一定條件下可進(jìn)入睡眠，等待中斷。while（1）主要的作用是進(jìn)入睡眠模式，而更好的滿足功耗要求。這種狀態(tài)下其中的Cortex-M3內(nèi)核停止，不過其他的單元如NVIC、系統(tǒng)時(shí)鐘等保持運(yùn)行狀態(tài)，因而在應(yīng)用過程中可基于ADXL345芯片進(jìn)行中斷控制，喚醒處理器。1.4按鍵功能軟件設(shè)計(jì)模式切換過程中為更好的滿足有要求需要設(shè)置按鍵，左右轉(zhuǎn)向設(shè)置了按鍵，這種情況下三個(gè)按鍵全部放在車把上也不滿足應(yīng)用要求，因而設(shè)計(jì)過程中選擇長按左或者右按鍵實(shí)現(xiàn)切換控制功能。按鍵功能的邏輯控制相關(guān)情況如下，在運(yùn)行過程中檢測到外部中斷線1和2電平為高情況下消抖，長時(shí)間高則可判斷出按鍵按下了，這種條件下檢測確定出為長按則開始進(jìn)行模式切換而滿足控制要求。在設(shè)計(jì)過程中需要重點(diǎn)考慮到消抖和確定按鍵時(shí)長相關(guān)的延時(shí)。delay函數(shù)可滿足延時(shí)要求，這樣可不需要消耗電能，設(shè)置定時(shí)器也可以滿足這種要求。本文也時(shí)對比分析而選擇定時(shí)器來消抖，用延時(shí)函數(shù)進(jìn)行分析確定出長按狀態(tài)，原因如下所示：在正常騎行中，由于顛簸相關(guān)因素的影響，這種很容易出現(xiàn)一些干擾問題，如導(dǎo)致外部中斷引腳產(chǎn)生瞬間的干擾電流，這種情況下可能出現(xiàn)誤判問題。也就是在沒有按鍵的情況下，讀到上升電流。在實(shí)際應(yīng)用過程中此處的消抖功能主要是消除沒有按下按鍵，去除與此相關(guān)的干擾問題。而此時(shí)喚醒單片機(jī)，進(jìn)行相應(yīng)的延時(shí)處理并沒有實(shí)際的意義，不滿足省電效果相關(guān)要求。處理器繼續(xù)休眠情況下可實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。確定按下按鍵后，接著基于延時(shí)函數(shù)進(jìn)行判斷分析確定出按鍵的時(shí)間長短，具體分析可知這種操作的原因在于如下兩方面；一方面單片機(jī)已經(jīng)喚醒，這種情況下進(jìn)行延時(shí)處理不會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)電量；此外也可以避免按鍵的定時(shí)器中斷相關(guān)的干擾問題，更好的滿足安全性要求。定時(shí)器中斷的優(yōu)先級高，這種情況下通過定時(shí)器中斷也會(huì)引發(fā)相關(guān)丟失問題，因而應(yīng)該適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行優(yōu)化。按鍵的定時(shí)器中斷和外部中斷存在密切關(guān)系，對比分析可知二者的優(yōu)先級均為1，不過在控制過程中前者不會(huì)被外部中斷打斷，外部中斷的執(zhí)行了過程中可實(shí)現(xiàn)相關(guān)這種終端控制。而第二次電平判斷發(fā)生在定時(shí)中斷模式下。因而是外部中斷線對應(yīng)的延時(shí)函數(shù)。相關(guān)情況具體如下

等待2觸發(fā)定時(shí)器2開啟等待2觸發(fā)定時(shí)器2開啟進(jìn)入引腳電平 30毫秒過后進(jìn)入引腳電平干擾，不處理讀取電平右按鍵處理函數(shù)左按鍵處理函數(shù)判斷按鍵干擾，不處理讀取電平右按鍵處理函數(shù)左按鍵處理函數(shù)判斷按鍵低電平 高電平 PB2為高電平 PB1為高電平圖4-1按鍵觸發(fā)流程圖

左/右按鍵處理函數(shù)左/右按鍵處理函數(shù)用時(shí)約2秒用時(shí)約2秒再次檢測再次檢測切換模式 是短按 長按切換模式閃爍8次閃爍8次 圖4-2按鍵處理流程圖1.5ADXL345的軟件設(shè)計(jì)ADXL345與單片機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信過程中應(yīng)用到SPI協(xié)議，相關(guān)情況具體如下。剎車狀態(tài)可以基于如下的方式進(jìn)行判斷；先確定出X,Y,Z軸加速度均值，且對比分析實(shí)測值和此均值的差異，且進(jìn)行判斷分析確定出是否有狀態(tài)變化。從而大幅度降低安裝傾斜造成的誤差問題。不過安裝時(shí)也應(yīng)該盡量使加速度芯片與地面垂直，從而有效的提高檢測質(zhì)量，控制錯(cuò)誤率。在此過程中需要分析水平和豎直方向的加速度，在發(fā)現(xiàn)連續(xù)震動(dòng)情況下進(jìn)行喚醒操作而滿足要求。參數(shù)的調(diào)整過程中對比分析而要用到BOOT啟動(dòng)功能，在flash中記錄測量結(jié)果，下次調(diào)用過程中可直接進(jìn)行取出。這樣可以收集確定出相關(guān)加速度值，下次調(diào)整參數(shù)而更好的滿足效率要求?，F(xiàn)在加速度傳感器的參數(shù)可根據(jù)要求進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)，且靈敏度也處于較低水平，有較高的性能優(yōu)勢。ADXL芯片與單片機(jī)可以工序的進(jìn)行通信，相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸流程如下次所示。

判斷時(shí)間長度亮紅燈亮黃燈，計(jì)時(shí)30秒單片機(jī)推出睡眠模式喚醒判斷時(shí)間長度亮紅燈亮黃燈，計(jì)時(shí)30秒單片機(jī)推出睡眠模式喚醒加速度芯片檢測到連續(xù)震動(dòng)判斷加速度判斷加速度 剎車 沒有剎車判斷剎車狀態(tài)判斷剎車狀態(tài) 剎車 沒剎車 沒超過超過30秒關(guān)閉LED關(guān)閉LED，休眠圖4-3加速度芯片與單片機(jī)通信流程圖1.6模式切換的軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中單片機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行模式可劃分為兩種，分別為休眠和正常模式。具體分析可知其中正常模式主要包括剎車燈、呼吸燈模式。以下對二者的區(qū)別相關(guān)情況進(jìn)行說明圖4-3正常模式與睡眠模式圖在應(yīng)用過程中可以實(shí)現(xiàn)一定狀態(tài)切換功能，剎車燈、呼吸燈模式通過標(biāo)志位g_DisState進(jìn)行確定，而實(shí)現(xiàn)切換功能。enumDISPLAY_STATE{ STATE_BREAK_LIGHT, //剎車燈 STATE_COLORLIGHT,//呼吸燈 STATE_MAX,//重新回到剎車燈};剎車燈是初始狀態(tài)可以通過此函數(shù)值進(jìn)行判斷，且模式切換時(shí)應(yīng)用到g_DisState++，在應(yīng)用過程中可以據(jù)此方便的求二環(huán)標(biāo)志位而滿足應(yīng)用要求，對比分析可知這種設(shè)置在邏輯上簡單的。voidSTATE_NextState(void){g_DisState++; if(STATE_MAX==g_DisState){ } STATE_SetState; return;}不同模式的處理函數(shù)功能存在一定的差異性，不過在應(yīng)用過程中都需要應(yīng)用到指針函數(shù)切換而滿足相關(guān)要求。typedefvoid(*ACC_)(u8irq); 通過以上的字符串設(shè)置了一個(gè)函數(shù)指針，在應(yīng)用過程中需要設(shè)置函數(shù)的參數(shù)和類型，基于對應(yīng)的g_handle