将“算法中的数组数据”转换为曲线图，是大多数下位机工程师梦寐以求的事情。算法一般是采用Matlab软件去做仿真测试，因为要涉及到数学，图形和编程。Matlab软件是数百万工程师和科学家都在使用的编程和数值计算平台，支持数据分析、算法开发和建模。如果没有Matlab软件，我们也可以借助KEIL和EXCEL来实现编程和绘制图形，实现一些简单的数据分析，还是可行的。
我以前一直在想如何将数组中的数据绘制成曲线图，但一直没有去做。最近在搞算法移植，发现算法中的bug很多，于是边移植，边测试。实在没法子，想出了下面的方法。因为算法通常是对很多个数据进行分析，和硬件关系不大，于是，我就采用KEIL的软件模拟仿真功能来获取结果数据，然后利用EXCEL来绘制曲线图。操作步骤如下：
1、点击“Project”，然后点击“Options for target '项目名字'”，点击“Device”,选择CPU型号。
2、点击“OK”
3、点击“Target”,勾选“Use Micro LIB”。注意：如果不勾选，软件仿真时，会出现无法打印浮点数，或者不打印小数点。
4、点击“OK”
5、点击“Debug”,配置如下：
注意：绿线左边属于软件仿真配置，绿线右边属于硬件仿真配置。
6、点击“OK”
7、重定义fputc函数，编写一个“USART1.c”,文件如下：
#include "USART1.h"
#include "stdio.h" //getchar(),putchar(),scanf(),printf(),puts(),gets(),sprintf()
void USART1_GPIO_Config(void);
void USART1_NVIC_Cpnfig(void);
void USART1_Mode_Cpnfig(unsigned int bound);
void USART1_SendByte( unsigned char ch );
void USART1_SendString( char *str);
void USART1_Serial_Interface_Enable(unsigned int bound);
//函数功能:USART1的IO口配置
void USART1_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
//设置USART1的APB2外设时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能GPIOA时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//选择PIN9,是USART1的TXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//设置引脚为复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
//设置引脚的最高工作速率为50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //选择PIN10,是USART1的RXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //设置引脚为输入悬浮
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
//设置引脚的最高工作速率为50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}
//函数功能:USART1 NVIC 配置
void USART1_NVIC_Cpnfig(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//NVIC_PriorityGroup_4设置NVIC中断分组4:表示抢占优先级为4位,取值为0~15,没有响应优先级,取值为0
//NVIC_PriorityGroup_3设置NVIC中断分组3:表示抢占优先级为3位,取值为0~7,响应优先级只有1位,取值为0~1
//NVIC_PriorityGroup_2设置NVIC中断分组2:表示抢占优先级为2位,取值为0~3,响应优先级只有2位,取值为0~3
//NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
//选择中断源为USART1_IRQn
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 13;
//设置抢先优先级为13
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //设置响应优先级为0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
//函数功能:USART1配置：波特率为bound,数字为8位,停止位为1位,无奇偶校验,允许发送和接收数据,允许中断,使能串口模块
void USART1_Mode_Cpnfig(unsigned int bound)
{
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般设置为9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启接收中断
//当开启串口中断,一定要写其中断服务程序，否则可能会导致FreeRTOS的任务不执行
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口
}
//函数功能:串口1发送一个字节
void USART1_SendByte( unsigned char ch )
{
USART_SendData(USART1, ch);
while( USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!= SET);
//等待发送完成标志位被置1
}
//函数功能:串口1发送字符串
void USART1_SendString( char *str)
{
unsigned int k=0;
do{
USART1_SendByte( *(str + k) );
k++;
}while(*(str + k)!='\0');
}
//函数功能:USART1配置
void USART1_Serial_Interface_Enable(unsigned int bound)
{
USART1_GPIO_Config();
USART1_NVIC_Cpnfig();
USART1_Mode_Cpnfig(bound);
}
//函数功能:USART1中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
unsigned char temp;
(void)temp;//不让temp产生警告
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
temp=USART_ReceiveData(USART1); //从GSM串口读取一个字节;
}
if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_PE) != RESET)
{
USART_ReceiveData(USART1);//读串口
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_PE);
}
if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_ORE) != RESET)
{
USART_ReceiveData(USART1);//读串口
USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_ORE); //清除溢出中断
}
if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_FE) != RESET)
{
USART_ReceiveData(USART1);//读串口
USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_FE);
}
}
//加入以下代码,支持printf函数
//在进行硬件仿真时，可不需要选择“use MicroLIB”
//但在进行软件仿真时，必须勾选“use MicroLIB”，否则，无法打印“浮点数”
#if VirtualSerialPort == 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
void _sys_exit(int x)
{
x = x;
}
//重定义fputc函数
//函数功能:发送ch的值给USART1串口
int fputc(int ch, FILE *f)
{
USART_SendData(USART1, (unsigned char) ch);
while( USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!= SET);
//等待发送完成标志位被置1
return ch;
}
#else
#define ITM_Port8(n) (*((volatile unsigned char *)(0xE0000000+4*n)))
#define ITM_Port16(n) (*((volatile unsigned short*)(0xE0000000+4*n)))
#define ITM_Port32(n) (*((volatile unsigned long *)(0xE0000000+4*n)))
#define DEMCR (*((volatile unsigned long *)(0xE000EDFC)))
#define TRCENA 0x01000000
struct __FILE
{
int handle; /* Add whatever you need here */
};
FILE __stdout;
FILE __stdin;
int fputc(int ch, FILE *f)
{
if (DEMCR & TRCENA)
{
while (ITM_Port32(0) == 0);
ITM_Port8(0) = ch;
}
return(ch);
}
#endif
8、“USART1.h”文件如下：
#ifndef __USART1_H
#define __USART1_H
#include "stm32f10x.h"
//使能uint8_t,uint16_t,uint32_t,uint64_t,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
#define VirtualSerialPort 1 //使用UART1的printf功能
//#define VirtualSerialPort 0 //使用JLINK虚拟串口的printf功能
extern void USART1_SendByte( unsigned char ch );
extern void USART1_SendString( char *str);
extern void USART1_Serial_Interface_Enable(unsigned int bound);
#endif /* __USART1_H */
9、“main.c”文件如下：
#include "stm32f10x.h"
//使能uint8_t,uint16_t,uint32_t,uint64_t,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
#include "stdio.h" //getchar(),putchar(),scanf(),printf(),puts(),gets(),sprintf()
#include "USART1.h"
/*注意："USART1.h"要放在 "stdio.h" 包含文件之后，如果这个位置颠倒了，业不能打印浮点数。*/
#define MyArray_Size 120
int16_t MyArray[MyArray_Size]={\
-12,0,13,26,40,53,66,79,92,104,\
116,127,137,147,156,164,171,177,182,187,\
191,193,195,197,197,197,197,195,194,192,\
189,187,184,181,178,174,170,167,163,159,\
155,151,148,144,140,136,132,128,123,119,\
115,111,106,102,97,92,87,81,75,69,\
63,56,49,41,32,23,13,3,-7,-19,\
-31,-44,-57,-70,-83,-96,-109,-121,-133,-144,\
-154,-163,-172,-179,-186,-192,-197,-202,-205,-208,\
-211,-213,-214,-215,-215,-215,-214,-213,-212,-210,\
-207,-205,-202,-198,-194,-190,-185,-180,-175,-169,\
-162,-155,-148,-140,-132,-124,-114,-105,-95,-84\
};
void Print_MyArray(void)
{
int16_t i,d;
for(i=0;i<MyArray_Size;i++)
{
d=MyArray[i];
printf("%d\r\n", d);
}
}
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4
USART1_Serial_Interface_Enable(115200);
printf("\r\nCPU reset\r\n");
while(1)
{
Print_MyArray();
}
}
10、点击“Debug”，点击“View”，点击“Serial Windows”，点击“UART#1”，就可以打开KEIL中的串口1，见下图：
11、按“F10”，就可以过程仿真了。
12、在“UART #1”的窗口中，点击“右键”，得到下图：
13、点击“Clear Window”，清除窗口中的数据。
14、按“F10”打印数据数据，见下图：
15、在“UART #1”的窗口中，点击“右键”，点击“Copy to Clipboard”，拷贝窗口中的数据。打开EXCEL，将拷贝的数据粘贴到EXCEL表格中。见下图：
16、将“粘贴的数据”框起来，然后点击“插入”，点击“散点图”，点击“带平滑线的散点图”，见下图：
总结：
我感觉很不错，也许很多人在用这个方法，就是没有写出来而已。比如：AD转换后，得到一组数据，我们需要看滤波数据效果，这时我们会想到曲线图，通过它，我们可以值观地看到数据的走势。