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，時鐘、晶振、復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，關系到整個系統(tǒng)的運行情況。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)核是專門用于設計高性能、低功耗、低成本、實時性嵌入式應用系統(tǒng)的處理器核，它在提升性能的同時，又提高代碼密度的Thumb-2 指令集，同時也大幅度提高了中斷響應的緊耦合嵌套向量中斷控制器的性能，所有新功能都同時具有業(yè)界最優(yōu)的功耗水平。

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

以映像到16 個外部中斷，幾乎所有端口都允許5 V信號輸入。每個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)或其他的外設功能口。2 個12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，16 個外部輸入通道，轉(zhuǎn)換速率可達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 存儲器直接訪問，可以管理存儲器到存儲器、設備到存儲器和存儲器到設備的數(shù)據(jù)傳輸，無須CPU 任何干預。通過DMA 可以使數(shù)據(jù)快速地移動，這就節(jié)省CPU 的資源來進行其他操作。支持標準的20 腳JTAG 仿真調(diào)試以及針對Cortex-M3 內(nèi)核的串行單線調(diào)試(SWD)功能。通常默認的調(diào)試接口是JTAG 接口，內(nèi)部包含7 個定時器。

2.2 通信模塊設計

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

CAN 接口和1 個USB 接口，為實現(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。消息幀從一個低位起始位開始，后面是5~8 個數(shù)據(jù)位，一個可用的奇偶位和一個或幾個高位停止位。接收器發(fā)現(xiàn)開始位時它就知道數(shù)據(jù)準備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時鐘頻率同步。在接收過程中，UART 從消息幀中去掉起始位和結(jié)束位，對進來的字節(jié)進行奇偶校驗，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 個節(jié)點，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裝置。這種設計特點顯著提高了抵抗數(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)絡系統(tǒng)。