基于STM32的嵌入式測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 海 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于STM32的嵌入式測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 海 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

采取有效的設(shè)計(jì)方法完善嵌入式測控系統(tǒng)的服務(wù)功能，有利于提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，增強(qiáng)對(duì)實(shí)際問題的有效處理。STM32芯片作用下控制器的合理使用，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成移植任務(wù)，擴(kuò)大嵌入式測控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用范圍?；诖耍疚膶?duì)基于STM32的嵌入式測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行必要地探討。

嵌入式測控系統(tǒng)；STM32芯片；應(yīng)用范圍

引言

基于STM32的嵌入式測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有利于增強(qiáng)多路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、各類數(shù)據(jù)快速顯示的實(shí)際作用效果，優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)各部分的組成結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，合理地運(yùn)用圖形支持軟件uC/GUI，可以構(gòu)建出友好的用戶界面，最大限度地滿足用戶的多樣化需求。

1. 基于STM32的嵌入式測控系統(tǒng)的硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)

嵌入式測控系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)充分地考慮STM32移植方法的實(shí)際作用，最大限度地滿足各種任務(wù)多平臺(tái)移植的實(shí)際需求，豐富系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)的具體要求，合理地設(shè)置其中的SDIO、DA等不同的接口，優(yōu)化相關(guān)設(shè)備使用中的服務(wù)功能。在嵌入式硬件架構(gòu)的支持下，芯片的主頻率將會(huì)逐漸地提高，整體的運(yùn)算水平也將保持在更高的層面上，適用于復(fù)雜的嵌入式算法，為嵌入式測控系統(tǒng)的有效構(gòu)建提供了可靠的工作思路。因此，需要結(jié)合這種測控系統(tǒng)構(gòu)建的具體要求，合理地運(yùn)用嵌入式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)空間的控制，提高系統(tǒng)資源的利用效率。

在基于STM32的嵌入式測控系統(tǒng)的硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，主要采用的主芯片是STM32F103。這種芯片主要是通過意法半導(dǎo)體制作而成的，在實(shí)際的應(yīng)用中取得了良好的作用效果。STM32F103是基于Coretex-M3內(nèi)核的32位ARM 芯片系列，而ZET6屬于該系列的高容量芯片，片內(nèi)Flash為512KB，片內(nèi)SRAM為64 KB，主頻72MHz，具備26位地址線和16位數(shù)據(jù)寬度。

系統(tǒng)的顯示屏為翰彩4.3寸TFT液晶屏，分辨率為640×480，顯示屏驅(qū)動(dòng)模塊是SSD1963，采用了16位(5位紅色，6位綠色，5位藍(lán)色)64K接口模式，由FSMC數(shù)據(jù)接口連接控制。覆蓋電阻式觸摸屏，控制芯片ADS7843輸入觸摸屏四路電壓，用SPI通訊輸出觸摸點(diǎn)位置信息。當(dāng)采用可靠的ADC模塊時(shí)，由于這種模塊包含著16通道，可以滿足系統(tǒng)硬件架構(gòu)的具體要求。在CAN總線單元的支持下，有利于完善系統(tǒng)硬件架構(gòu)的組成部分，優(yōu)化系統(tǒng)的服務(wù)功能。設(shè)計(jì)過程中收發(fā)器采用的是TJA1050，可以滿足相關(guān)協(xié)議作用下各類控制器與物理總線之間有效連接的具體要求，增強(qiáng)了終端電阻的匹配效果。因此，在系統(tǒng)硬件的組成架構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)不同模塊、接口、接口電路等進(jìn)行重點(diǎn)地考慮，提高嵌入式測控系統(tǒng)的實(shí)際工作效率，擴(kuò)大系統(tǒng)使用中各項(xiàng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用范圍。在本系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，為了達(dá)到不同接口的各種要求，設(shè)計(jì)了可靠的RS232接口，促使系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到預(yù)期的效果。這些方面的不同內(nèi)容，客觀地說明優(yōu)化硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于STM32的嵌入式測控系統(tǒng)服務(wù)功能完善的重要性。

2.基于STM32的嵌入式測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 外圍電路驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

在嵌入式測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程中，為了擴(kuò)大存儲(chǔ)芯片的容量，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了STM32F103ZET6。這種芯片使用中包含著可靠的啟動(dòng)代碼、中斷向量表等，可以優(yōu)化外圍電路驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案，滿足用戶使用的多樣化需求。在實(shí)際的操作中，使用者應(yīng)采取合理的操作方法，正常地設(shè)置不同的功能模塊，增強(qiáng)外圍電路的驅(qū)動(dòng)效果。像USART功能模塊、FSMC功能模塊等，都需要使用者自己設(shè)置。與此同時(shí)，為了滿足多路ADC通道自動(dòng)采集的實(shí)際需求，需要選擇STM32的ADC通道配置中的規(guī)則組，依照一定的順序完成各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。在提高數(shù)據(jù)傳輸速度的過程中，主要采用的是DMA，增強(qiáng)各種外設(shè)與存儲(chǔ)器之間的銜接性。

2.2 顯示驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)

在嵌入式測控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，不同接口驅(qū)動(dòng)顯示電路的設(shè)計(jì)主要采用了FMSC。它作為一種可靠的總線接口，實(shí)際應(yīng)用中包含了4個(gè)片選信號(hào)，可以對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)地訪問。結(jié)合不同數(shù)據(jù)及控制區(qū)域的具體要求，需要設(shè)置合理的存儲(chǔ)模塊，明確其起始地址，實(shí)現(xiàn)芯片數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。在實(shí)際的操作過程中，可以通過顯示芯片SSD1963指令集的實(shí)際作用，構(gòu)建出功能強(qiáng)大的函數(shù)，為uC/GUI移植方法的有效使用提高必要的參考信息。

2.3 uC/OS 移植與實(shí)現(xiàn)

嵌入式系統(tǒng)uC/OS的合理運(yùn)用，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成多個(gè)任務(wù)，增強(qiáng)各種數(shù)據(jù)獲取的實(shí)時(shí)性。相關(guān)的研究資料表明，充分地發(fā)揮uC/OS的實(shí)際作用，可以有效地縮短上下文的切換時(shí)間，滿足嵌入式系統(tǒng)運(yùn)用中各種業(yè)務(wù)的多樣化需求。在具體的移植過程中，需要做到：（1）合理地設(shè)置os_cpu.h中的相關(guān)參數(shù)。uC/OS移植方法的有效使用，必須保證各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一表達(dá)時(shí)長度的一致性；堆?？臻g增長過程中應(yīng)按照從高到低的地址順序，豐富其中的宏定義選項(xiàng)；（2）合理地運(yùn)用C語言函數(shù)，編寫可靠的初始化堆棧初始化函數(shù)；（3）正確地使用os_cpu_a.asm中的各種匯編語言，根據(jù)不同的底層函數(shù)特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)地切換。當(dāng)這些操作順利完成后，需要構(gòu)建可靠的多任務(wù)操作系統(tǒng)，即uC/OS-II，促使系統(tǒng)正常運(yùn)行中不同工作狀態(tài)下各個(gè)任務(wù)可以進(jìn)行正常地切換。

2.4 uC/GUI的移植與實(shí)現(xiàn)

作為嵌入式應(yīng)用中重要的圖形支持系統(tǒng)，uC/GUI的合理使用，可以滿足LCD圖形顯示的多樣化需求，構(gòu)建出性能可靠的LCD控制器作用下的系統(tǒng)接口。在多任務(wù)系統(tǒng)環(huán)境工作過程中，uC/GUI的移植與實(shí)現(xiàn)，將會(huì)使各種LCD控制器在不同的工作環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)地顯示。因此，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中需要利用模塊化架構(gòu)的設(shè)計(jì)方式，合理地設(shè)置uC/GUI軟件架構(gòu)，促使系統(tǒng)運(yùn)行中不同層中都包含著不同的模塊，確保LCD控制器作用下移植操作的順利進(jìn)行。

3.結(jié)束語

uC/OS-II與uC/GUI的各部分功能相對(duì)比較完善，通過STM32移植方法實(shí)際作用的充分發(fā)揮，有利于擴(kuò)大嵌入式測控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用范圍，滿足相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)的各種需求?；赟TM32嵌入式測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有利于擴(kuò)展系統(tǒng)的各種接口，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定安全性。

[1]曲麗娜.基于STM32的嵌入式GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù),2013,(08).

[2]任艷,于海勛,張磊.基于STM32的嵌入式溫度及應(yīng)力測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2010,(09).