基于STM32的多色溫多星等輸出的單星模擬器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2 硬件電路部分

如圖3 所示，硬件電路由主控芯片STM32，電源模塊，時(shí)鐘、晶振、復(fù)位模塊以及通信模塊組成。

2.1 微處理器

微處理器是控制系統(tǒng)的核心，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。經(jīng)分析比較，本系統(tǒng)采用ST 公司基于

cortex-M3 內(nèi)核的STM32 處理器。cortex-M3 內(nèi)核是專門用于設(shè)計(jì)高性能、低功耗、低成本、實(shí)時(shí)性嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的處理器核，它在提升性能的同時(shí)，又提高代碼密度的Thumb-2 指令集，同時(shí)也大幅度提高了中斷響應(yīng)的緊耦合嵌套向量中斷控制器的性能，所有新功能都同時(shí)具有業(yè)界最優(yōu)的功耗水平。

STM32 是32 位CPU 的微控制器，主頻可達(dá)72 MHz。有多達(dá)51 個(gè)快速I/O 端口，所有I/O 口均可

以映像到16 個(gè)外部中斷，幾乎所有端口都允許5 V信號(hào)輸入。每個(gè)端口都可以由軟件配置成輸出(推挽或開漏)、輸入(帶或不帶上拉或下拉)或其他的外設(shè)功能口。2 個(gè)12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，16 個(gè)外部輸入通道，轉(zhuǎn)換速率可達(dá)1 MHz，轉(zhuǎn)換范圍為0~36 V;具有雙采樣和保持功能;內(nèi)部嵌入有溫度傳感器，可方便地測量處理器溫度值[7]。7 路通用DMA 存儲(chǔ)器直接訪問，可以管理存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器、設(shè)備到存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器到設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，無須CPU 任何干預(yù)。通過DMA 可以使數(shù)據(jù)快速地移動(dòng)，這就節(jié)省CPU 的資源來進(jìn)行其他操作。支持標(biāo)準(zhǔn)的20 腳JTAG 仿真調(diào)試以及針對(duì)Cortex-M3 內(nèi)核的串行單線調(diào)試(SWD)功能。通常默認(rèn)的調(diào)試接口是JTAG 接口，內(nèi)部包含7 個(gè)定時(shí)器。

2.2 通信模塊設(shè)計(jì)

STM32 含有豐富的通信接口：3 個(gè)UART 異步串行通信接口、2 個(gè)I2C 接口、2 個(gè)SPI 接口、1 個(gè)

CAN 接口和1 個(gè)USB 接口，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信提供了保證。

如圖4 所示，本系統(tǒng)采用UART 異步串行通信接口與PC 通信。UART 首先將接收到的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

換成串行數(shù)據(jù)來傳輸。消息幀從一個(gè)低位起始位開始，后面是5~8 個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)可用的奇偶位和一個(gè)或幾個(gè)高位停止位。接收器發(fā)現(xiàn)開始位時(shí)它就知道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時(shí)鐘頻率同步。在接收過程中，UART 從消息幀中去掉起始位和結(jié)束位，對(duì)進(jìn)來的字節(jié)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，并將數(shù)據(jù)字節(jié)從串行轉(zhuǎn)換成并行。

如圖4，采用SN75LBC184 芯片，它支持64 個(gè)節(jié)點(diǎn)，是一款具有瞬變電壓抑制功能的差分收發(fā)器，具有內(nèi)置高能量瞬變噪聲保護(hù)裝置。這種設(shè)計(jì)特點(diǎn)顯著提高了抵抗數(shù)據(jù)同步傳輸電纜上瞬變噪聲的可靠性。這類電路可提供可靠的低成本的直連數(shù)據(jù)線接口，不需要任何外部元件，適用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。