數據采集系統設計
2.3 數據傳輸模塊
STM32是數據通信芯片,主要負責數據處理、傳輸控制、參數設置等。采用STM32F103xB系列ARM芯片,該系列芯片是意法半導體基于Con tex-M3內核的32位微處理器,可以滿足高性能、低功耗和低成本特性的嵌入式應用。芯片具備72 MHz時鐘頻率,擁有豐富的外設裝置,包括128 KB嵌入式閃存、20 KB的SRAM、兩個ADC接口、三個UART、支持USB、CAN和七個DMA通道等豐富的外圍模塊,以其高速的指令執行速度、方便的JTAG調試方式和低功耗等特性為數據采集與處理的設計提供了一個較為完善的平臺。數據傳輸電路如圖4所示。本文引用地址:http://www.104case.com/article/194000.htm
STM32F103VBT6的所有I/O端口兼容CMOS和TTL,在5V引腳上的輸入電壓最小值為-0.3 V,最大值為5.5 V,低電平電壓范圍為-0.5~0.8V,高電平電壓范圍為2.0~5.0V,經EPM7128輸出的數據直接與STM32F103VBT6連接,簡化了電路。
3 軟件設計
根據設計任務的要求,系統軟件主要完成數據的采集、濾波處理、串口與PC機的通信,數據采集軟件由信號采集與通信模塊軟件、上位機監控軟件兩部分組成。
3.1 信號采集與通信模塊軟件設計
數據采集系統的固件驅動程序(又稱單片機程序)是固化到CPU模塊內的軟件,采用模塊化設計,主要模塊包括:信號采集控制模塊和數據傳輸模塊兩大部分。信號采集控制模塊軟件固化到CPLD中,數據通信模塊軟件固化到STM32中。
信號采集控制模塊軟件利用Altera公司的Quartus開發軟件實現,采用Verilog HDL語言設計,主要功能包括輸入通道選通、數據采樣控制。通過CPLD芯片分別控制ADG508和AD977,進行模擬量輸入通道的選擇和啟動A/D轉換。數據的采集算法過程中,根據香農定理,采樣頻率大于被采集信號的2倍頻率。信號采集模塊軟件流程圖如圖5所示。
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