基于STM32的多色温多星等输出的单星模拟器系统设计

2 硬件电路部分

如图3 所示，硬件电路由主控芯片STM32，电源模块，时钟、晶振、复位模块以及通信模块组成。

2.1 微处理器

微处理器是控制系统的核心，关系到整个系统的运行情况。经分析比较，本系统采用ST 公司基于

cortex-M3 内核的STM32 处理器。cortex-M3 内核是专门用于设计高性能、低功耗、低成本、实时性嵌入式应用系统的处理器核，它在提升性能的同时，又提高代码密度的Thumb-2 指令集，同时也大幅度提高了中断响应的紧耦合嵌套向量中断控制器的性能，所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。

STM32 是32 位CPU 的微控制器，主频可达72 MHz。有多达51 个快速I/O 端口，所有I/O 口均可

以映像到16 个外部中断，几乎所有端口都允许5 V信号输入。每个端口都可以由软件配置成输出(推挽或开漏)、输入(带或不带上拉或下拉)或其他的外设功能口。2 个12 位模数转换器，16 个外部输入通道，转换速率可达1 MHz，转换范围为0~36 V;具有双采样和保持功能;内部嵌入有温度传感器，可方便地测量处理器温度值[7]。7 路通用DMA 存储器直接访问，可以管理存储器到存储器、设备到存储器和存储器到设备的数据传输，无须CPU 任何干预。通过DMA 可以使数据快速地移动，这就节省CPU 的资源来进行其他操作。支持标准的20 脚JTAG 仿真调试以及针对Cortex-M3 内核的串行单线调试(SWD)功能。通常默认的调试接口是JTAG 接口，内部包含7 个定时器。

2.2 通信模块设计

STM32 含有丰富的通信接口：3 个UART 异步串行通信接口、2 个I2C 接口、2 个SPI 接口、1 个

CAN 接口和1 个USB 接口，为实现数据通信提供了保证。

如图4 所示，本系统采用UART 异步串行通信接口与PC 通信。UART 首先将接收到的并行数据转

换成串行数据来传输。消息帧从一个低位起始位开始，后面是5~8 个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接收器发现开始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。在接收过程中，UART 从消息帧中去掉起始位和结束位，对进来的字节进行奇偶校验，并将数据字节从串行转换成并行。

如图4，采用SN75LBC184 芯片，它支持64 个节点，是一款具有瞬变电压抑制功能的差分收发器，具有内置高能量瞬变噪声保护装置。这种设计特点显著提高了抵抗数据同步传输电缆上瞬变噪声的可靠性。这类电路可提供可靠的低成本的直连数据线接口，不需要任何外部元件，适用于工业网络系统。