基于arm系统的ad多路采集控制

基于arm系统的ad多路采集控制内容摘要：

STM32 时钟电路 RTC 是 STM32 的脉搏，是单片机的驱动源。 使用任何一个外设都必须打开相应的时钟。 这样的好处就是，如果不使用一个外设的时候，就把它的时钟关掉，从而可以降低系统的功耗，打到节能，实现低功耗的效果。 STM32 的时钟可以由以下 3 个时钟源提供： HSI：高速内部时钟信号 stm32 单片机内带的时钟（ 8M 频率）精度较差。 HSE：高速外部时钟信号精度高，来源 （ 1） HSE 外部晶振 /陶瓷谐振器（晶振）； （ 2） HSE 用户外部时钟。 LSE：低速外部晶体 ，主要提供一个精确地时钟源，一般作为RCC 时钟使用。 C220PC120P TX28C4 10PC5 10PTX1PC14PC15SOC_INSOC_OUT 图 2 晶振电路 STM32 复位电路 我在该设计中使用了手动复位和上电自动复位组合电路，复位开关通过复位电路产生复位信号的优点是信号的波形比较好，复位电路可以去掉开关的抖动。 3 10KR14104pFC12K5CHM1GNDVCCNRST 图 3 复位电路 3 多路数据采集系统总体设计 系统设计要求 本数据采集系统的设计要求实现多路直流电压的实时采集和顺序转换。 经过部分采集 处理后，由串行数据总线将转换数据发送至上位机界面，经过换算，以检测采集的电源正常与否。 同时在输出端产生 4路数字信号，以用作输出测试与控制。 系统设计方案 根据上述设计要求和数据采集系统的设计规范，将系统划分为两个部分：最小系统和采集系统。 最小系统采用基于 ARM CortexM3架构的微控制器 STM32F103RBT6为主控CPU，利用其内置 16通道 ADC 对输入的多路直流电压信号进行实时采集和转换，内置外设 USART 将转换结果经过串口发送在 PC 端由串口调试助手显示。 采集系统采用 4路直流 电压的采集，采用比例分压的方法，利用排阻进行采集电压的比例转换，以达到 ADC 转换的参考基准电压要求。 电压信号的输入采用比例分压的方法，将 4路模拟电压利用串口通信输入到最小系统进行处理。 电压信号经过采集板，级联输入到最小系统板中，利用 CPU 内置 ADCl 中的10个转换输入通道，依次进行转换。 设置 CPU_内部 DMA 模块实现转换结果的存储，利用串口转发数据，在上位机显示转换结果。 4 数据采集系统的硬件设计 根据系统构成原理，硬件设计上，最小系统和采集系统两部分通过并行接口实现多块板级联，通过选择相应的输入 通道和转换通道，实现信号采集和转换结果的显示。 4 最小系统中，采用 STM32F103RBT6微控制器，工作频率可达 72MHz，内置 2个12位 ADC， 16个外部模拟信号输入通道，可达 1 u s 转换时间，转换范围是 O～。 支持 7个 DMA 通道，可操作多种通用外设，如定时器、 ADC、 USART 等。 内置3个同步 16位定时器。 最小系统的设计 按照 STM32最小系统的设计规范和本系统的功能要求，最小系统构成如图 4所示 ： 图 4 最小系统设计框图 电源 模块： CPU 为 供电，最 小系统外部输入电源为 5V，经过电压转换芯片 输出电压，以提供系统电源。 电源的输入输出端并接滤波电容，分别滤除电源的高频和低频噪声。 USART 串行通信接口模块：支持同步单向通信、半双工单线通信、和全双工模式。 具有用于多缓冲器配置的 DMA 方式，可以实现高速数据通信。 单独的发送器和接收器使能位，发送方为同步传输提供时钟。 10个带标志的中断源。 除此之外还有外部时钟，复位系统， ADC 参考电压， JTAG 调试接口的设计。 STM32F103系列规格 说明 STM32F103系列使用高性能的 ARM CortexM3 32位的 RISC 内核，工作频率为 72MHz，内置高速存储器，具有丰富的增强型 I/O 端口和连接到两条高性能的外设总线的外设。 STM32F103系列都至少包含 2个 12位的 ADC、 1个高级定时器、 3个通用 16位定时器，还包含标准和先进的通信接口： 2个 I178。 C、 2个 SPI 同步串行接口、 3个 USART 异步串行接口、 1个 USB 全速接口和一个 CAN 接口。 I/O 翻转速度可达 18MHz。 电源模块 系统复位 ADC 通道输入 CPU STM32F103KBT6 USART 串行通信 外 围 电 路 模 块 5 STM32F103系列中等容量增强型系列产品供电电压为 至 ，包含 40℃至 +85℃温度范围。 一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。 STM32F103系列中等容量系列产品提供包括从 36脚至 100脚的 6种不同封装形式；根据不同的封装形式，期间中的外设配置不尽相同。 下面给出该系列产品中的产品功能和外设配置一览表，如表（ 1）所示： 表 1 STM32F103系列中等容量产品功能和外设配置 STM32F103RBT6 处理器 电压调压器 调压器有三个操作模式：主模式、低功耗模式和关断模式 （ 1） 主模式用于正常的运行操作 （ 2） 低功耗模式用于 CPU 的停机模式 （ 3） 关断模式用于 CPU 的待机模式：调压器的输出为高阻状态，内核电路 的供电切断，调压器处于零消耗状态 该调压器在复位后始终处于工作状态，在待机模式下关闭处于高阻输出。 ADC(模拟 /数字转换器 ) STM32F103xx 增强型产品内嵌 2个 12位的模拟 /数字转换器，每个 ADC 共用多达 13个外部通道，可以实现单次或扫描转换。 在扫描模式下，自动进行在选定的一组模拟输入上的转换。 ADC 接口上的其它逻辑功能包括： （ 1） 同步的采样和保持 （ 2） 交叉的采样和保持 6 （ 3） 单次采样 ADC 可以使用 DMA 操作 模拟看门狗功能允许非常精准的监视一路、多路 或所有选中的通道，当被监视的信号超出预置的阈值时，将产生中断。 由标准定时器和高级控制定时器产生的事件，可以分别内部级联到 ADC 的开始触发和注入触发，应用程序能使 AD 转换与时钟同步。 通用输入输出接口（ GPIO） STM32F103RBT6处理器具有 51个多功能双向 5V 兼容的 I/O 口，使用时可以作为通用 GPIO 口，也可作为复用 AFIO 口。 复用 I/O 中，本系统外设所使用的有：定时器 4通道四 TIM4CH4复用 PB9口。 USART1引脚 USART1TX、 USART1RX 复用PA PA10： ADC 转换 通道 CH0～ CH9分别复用 PA0～ PA7及 PB0、 PB1。 对于复用功能的端口可以配置成以下模式：输入模式 (浮空、上拉或下拉 )或复用功能输出模式，此时输入驱动器被配置成浮空输入模式。 ADC 通道端口用作 ADC 输入时将对应端口配置为模拟信号输入模式。 USART 数据传输时， TX、 RX复用端口分别配置为备用功能推拉模式和输入浮动模式。 通用定时器（ TIMx） STM32F103xx 增强型产品中，内置了多达 3个可同步运行的标准定时器（ TIM TIM3和 TIM4）。 每个定时器都有一个 16位的自动加载递加 /递减计数器、一个 16位的预分频器和 4个独立的通道，每个通道都可用于输入捕获、输出比较、PWM 和单脉冲模式输出，在最大的封装配置中可提供最多 12个输入捕获、输出比较或 PWM 通道。 它们还能通过定时器链接功能与高级控制定时器共同工作，提供同步或事件链接功能。 在调试模式下，计数器可以被冻结。 任一标准定时器都能用于 PWM输出。 每个定时器都有独立的 DMA 请求机制。 电压采集系统的设计 电压采集系统作为本系统的第二部分，主要实现多路电压信号顺序选择输入，获得 ADC 采集端的输入电压信号，并能选择不同的 ADC 通。