Để lập trình vi điều khiển STM32F103RC ta dùng phần mềm Keil uVision5
• Lập trình giao tiếp với các ngoại vi như LCD, nút bấm.
• Lập trình xử lý tín hiệu từ cảm biến đưa về.
• Lập trình khởi tạo, truy xuất các thông số về thời gian thực của vi điều khiển.
• Lập trình hiển thị các thông số, trạng thái hoạt động của hệ thống.
• Lập trình nhập xuất các hàm toán học phục vụ tính toán các góc quay của hệ thống.
• Lập trình điều khiển động cơ bước.
a. Lập trình giao tiếp với các ngoại vi LCD, nút bấm
Đối với LCD: xây dựng thư viện giao tiếp với LCD, quá trình hoạt động hệ thống luôn cập nhật và hiển thị dữ liệu nên cần đảm bảo các hàm truy xuất LCD được tối ưu và dễ sử dụng.
Đối với nút bấm: làm việc với modul ngắt ngoài của vi điều khiển, đảm bảo mọi tương tác với nút bấm được thực hiện tức thì và chính xác, không trễ, hoặc dính phím gây khó khăn khi sử dụng.
b. Lập trình xử lý tín hiệu từ cảm biến đưa về.
Tín hiệu từ mạch cảm biến sau khi qua mạch so sánh là hai đường tín hiệu số chứa đựng thông tin cho biết vị trí của mặt trời đối với cảm biến cũng như với tấm pin. Hai tín hiệu này cần được xử lý để đưa ra được kết luận rằng mặt trời hiện tại đang ở vị trí nào. Mạch xử lý trung tâm sẽ sử dụng các phép toán logic để xử lý chúng và đưa ra kết quả, phục vụ cho quá trình điều khiển.
c. Lập trình khởi tạo, truy xuất các thông số về thời gian thực của vi điều khiển. Thời gian thực là một tham số đầu vào quan trọng và cốt lõi của hệ thống. Vi điều khiển STM32 có modul thời gian thực riêng, việc lập trình bao gồm khởi tạo, giao tiếp với modul này để phục vụ quá trình hoạt động của hệ thống.
Song song với quá trình xử lý, mạch xử lý trung tâm sẽ hiển thị những thông số như ngày giờ theo thời gian thực, chế độ làm việc hiện tại, hướng xoay hiện thời của tấm pin… để phục vụ cho việc giám sát cũng như vận hành hệ thống.
e. Lập trình nhập xuất các hàm toán học phục vụ tính toán các góc quay của hệ thống.
Quá trình tính toán góc quay của hệ thống trong chế độ AUTO cần sử dụng các hàm lượng giác, hàm lượng giác ngược, đây là các hàm toán học phức tạp cần gọi các thư viện chuẩn riêng. Ngoài việc truy xuất chính xác các hàm cần sử dụng, quá trình này còn bao gồm nhiều bước chuyển đổi đơn vị tính từ độ (deg) sang radian hoặc ngược lại. Kiểu dữ liệu của các tham số cũng phải được chú trọng để có được kết quả chính xác nhất.
g. Lập trình điều khiển động cơ.
Hệ thống xoay tấm pin theo hai trục do đó sẽ cần phải điều khiển hai động cơ một cách độc lập. Hệ thống sử dụng hai động cơ bước để đảm bảo điều khiển được chính xác các góc quay. Lập trình cho động cơ bước là một phần quan trọng vì động cơ bước có hoạt động chính xác hay không phụ thuộc hoàn toàn vào thuật toán điều khiển và lập trình. Phương pháp điều khiển được chọn là điều khiển dạng toàn bước ( full step). Ngoài việc thiết lập các hàm điều khiển động cơ theo góc quay (tính bước dựa vào góc quay), điều khiển chiều quay, còn phải chú ý phương pháp điều khiển tối ưu để đảm bảo độ bền cho động cơ.
Hình 4.1: Sơ đồ thuật toán hệ thống thu gọn