工业控制应用技巧：将STM32F103C8T6应用于工业控制领域

# 1.1 工业控制系统概述

工业控制系统（ICS）是自动化控制工业流程和机器的系统。ICS 用于各种行业，包括制造、能源、水处理和交通运输。

ICS 由以下主要组件组成：

- **传感器和执行器：**传感器检测物理变量（如温度、压力、流量），而执行器执行控制动作（如打开或关闭阀门）。
- **可编程逻辑控制器（PLC）：**PLC 是 ICS 的核心，负责控制系统逻辑和执行控制算法。
- **人机界面（HMI）：**HMI 允许操作员与 ICS 交互，监控系统状态并发出控制命令。
- **网络：**网络将 ICS 的组件连接在一起，允许数据和控制命令在它们之间传输。

# 2. STM32F103C8T6微控制器的硬件架构

STM32F103C8T6微控制器是意法半导体公司推出的高性能、低功耗的32位微控制器，广泛应用于工业控制、电机控制、传感器接口等领域。本节将详细介绍STM32F103C8T6的内部结构、外设、时钟系统和电源管理。

### 2.1 STM32F103C8T6的内部结构和外设

STM32F103C8T6采用ARM Cortex-M3内核，主频最高可达72MHz。其内部结构包括：

- **内核：**Cortex-M3内核，支持Thumb-2指令集，具有高性能和低功耗的特性。
- **存储器：**64KB闪存，20KB SRAM，可满足一般工业控制应用的存储需求。
- **外设：**丰富的片上外设，包括：
- 3个定时器（TIM1、TIM3、TIM4）
- 2个UART（USART1、USART2）
- 2个SPI（SPI1、SPI2）
- 1个I2C（I2C1）
- 1个ADC（ADC1）
- 1个DAC（DAC1）
- 1个USB接口

### 2.2 STM32F103C8T6的时钟系统和电源管理

STM32F103C8T6的时钟系统由内部时钟源和外部时钟源组成。内部时钟源包括：

- **HSI：**内部高速时钟，频率为8MHz
- **LSI：**内部低速时钟，频率为40kHz

外部时钟源包括：

- **HSE：**外部高速时钟，频率范围为4MHz~16MHz
- **LSE：**外部低速时钟，频率为32.768kHz

STM32F103C8T6的电源管理系统包括：

- **电压调节器：**提供稳定的电压供电，支持低功耗模式。
- **复位电路：**检测电源故障并复位微控制器。
- **低功耗模式：**包括睡眠模式、停止模式和待机模式，可降低功耗。

#### 时钟系统配置示例

// 配置时钟系统，使用外部高速时钟作为系统时钟
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_SW_HSE;
while ((RCC->CFGR & RCC_CFGR_SWS_HSE) == 0); // 等待时钟切换完成

// 设置系统时钟频率为72MHz
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

#### 电源管理示例

// 进入睡眠模式
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;
__WFI();

// 唤醒后恢复运行
SCB->SCR &= ~SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;

# 3.1 STM32F103C8T6的传感器接口和数据采集

### 传感器接口