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基于STM32的信号存储测试系统设计(4)

时间:2017-03-18 16:10来源:毕业论文
3.1 STM32F103xx系列微控制器[13~14] 系统主要是通过意法半导体(ST)公司的STM32微控制器来实现数据的采集、转换与存储功能。它是意法半导体公司推出的基


3.1  STM32F103xx系列微控制器[13~14]
系统主要是通过意法半导体(ST)公司的STM32微控制器来实现数据的采集、转换与存储功能。它是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的STM32系列微控制器,集32位RISC处理器、低功耗、高性能模拟技术、高速DMA通道及丰富的片内外设、JTAG仿真调试等于一体,定义了新一代“超级单片机”的概念,加上丰富的技术资料和完善的开发工具,使用方便,具有极高的性价比。
在性能上,STM32的32为Cortex-M3内核,时钟频率可达72MHz,指令速度可接近80MIPS。同时,它具有32位硬件除法和单周期乘法器等一系列先进的体系结构,大大增强了它的数据处理和运算能力,可以有效地实现一些数字信号处理的算法(如FFT、DTMF等)。在低功耗方面,其芯片功耗(3.3V,500uA/MIPS)已接近MSP430超低功耗单片机的水平。
在系统整合方面,STM32系列单片机根据其不同产品,集成了多种功能模块,包括定时器、多功能串行接口(SPI/ / /USART)、USB、CAN、12位双路同步采样高速ADC、看门狗定时器(WDT)、DMA控制器、马达/电机控制器、多达64KB的RAM和256KB Flash,以及丰富的中断功能。
所以系统中大部分的功能都是使用微控制器的片内外设模块实现的:测量电路部分的A/D转换由微控制器的ADC模块实现,存储电路部分的数据传输是基于微控制器的串行接口SPI,上位机接口部分则是基于微控制器的串行接口USART,电路调试部分则通过SW调试实现的。
 本系统中所使用的STM32微控制器的型号是STM32F103RET6,其64脚贴片式封装如图3.3所示:
 3.2  测量电路部分[ ]
系统整体电路设计图中,微控制器的ADC部分便是测量电路部分,本系统的重点是存储测量,对信号处理部分没有涉及,故在应用本系统时,需根据被测信号选用具有信号调理电路的模拟传感器。
测量电路部分的核心是ADC,由于STM32F103RET6是自带ADC的,故设计过程中直接采用芯片的外设ADC1进行模数转换。
 图3.4为ADC1数据测量电路,其中ADC采用的是STM32的ADC1通道9,该通道由通用I/O口PB1复用所得。其中的D2和D3均是3.3V的稳压管,这两个稳压管器能够将输入电压限定在0~3.3V之间,从而能有限保护STM32芯片不因被测电压过大而受影响。
 图3.5为微控制器AD转换电路的模拟供电连接电路,图中模拟电源VDDA接电源转换电路输出的+3.3V正电源,VSSA接电源转换电路的地电平。
ADC模块的模拟供电引脚相关定义如表3.1所示:
表3.1 ADC模拟供电引脚定义
名称    信号类型    注解
 输入,模拟参考正极    ADC使用的高端/正极参考电源,
输入,模拟参考负极    ADC使用的低端/负极参考电压,  
输入,模拟电源    等效于 的模拟电源,且:  
输入,模拟电源地    等效于 的模拟电源地

ADCx_IN[15:0]    模拟输入信号    16个模拟输入通道
 和 应该分别连接到 和 。
由于本设计中采用的STM32微控制器芯片是64脚封装,故微控制器的A/D转换模拟参考电源正负极( 和 )分别在芯片内部和AD转换模块的模拟电源VDDA和VSSA相连接,即本电路中AD转换模块的模拟参考正负电压分别为+3.3V和0V。
ADC模块有两个重要的特性:一是,规则通道转换可使能DMA进行快速的数据转移,这个特性解决了系统在数据的连续采集时数据的及时转移问题;二是,模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阈值,该特性将在软件设计部分巧妙的用于内触发软件设计当中。 基于STM32的信号存储测试系统设计(4):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_4217.html
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