【正文】 功能進(jìn)行硬件的初步選型，之后確定一個(gè)硬件實(shí)現(xiàn)的可行方案，經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)比考慮到節(jié)約整體成本，系統(tǒng) 終端采用了 ST 公司的 CortexM3 內(nèi)核的 STM32 微處理器STM32F107。 本文將從 ST 公司的以 CortexM3為內(nèi)核的 STM32 微處理器 STM32F107 和 在UCOSII 操作系統(tǒng)上加上的 圖形界面顯示 嵌入式圖形支持系統(tǒng) UCGUI 為主要切入點(diǎn)， 同時(shí)簡(jiǎn)略介紹 TFT 液晶屏的發(fā)展史和 STM32 相較于 C51 單片機(jī)體現(xiàn)出的卓越性能。另外，智能監(jiān)控終端在監(jiān)測(cè)到煙霧或者天然氣濃度超過(guò)閾值時(shí)，不僅有聲光報(bào)警，還可以通過(guò) GPRS 模塊呼叫預(yù)設(shè)的 報(bào)警電話。 智能監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)功能如下： （ 1） 實(shí)時(shí)獲取煙霧，天然氣傳感器數(shù)據(jù) 。 （ 5） 具有聲光報(bào)警提示方式 。 （ 3） 當(dāng)有超閾值報(bào)警時(shí)，可播放警示音 。 ADC 的結(jié)果可以左對(duì)齊或右對(duì)齊方式存儲(chǔ)在 16 位數(shù)據(jù)寄存器中）的轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)后得到數(shù)字信號(hào)通過(guò) UCOSII 操作系統(tǒng)上的圖形顯示系統(tǒng) UCGUI來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示。 1963 年 5月，日本開(kāi)發(fā)完成第一臺(tái)接觸燃燒式家用燃?xì)庑孤﹫?bào)警器，次年 12 月其改良產(chǎn)品問(wèn)世，改良的報(bào)警器可以檢測(cè)燃?xì)狻⒁谎趸嫉葰怏w，可以安裝在浴室或者采用集中監(jiān)視。隨著科技的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的適應(yīng)各種工作環(huán)境的報(bào)警電路在不斷的開(kāi)發(fā)和出現(xiàn)以滿(mǎn)足人們的需求。 它相對(duì)于目前別的處理器有 : 5 (1)兼容性好 (2) 速度快：代碼運(yùn)行、中斷相應(yīng)、位操作 (3) 代碼小： 16 位 /32 位 Thumb2 指令 (4) 功能全： IC2/SPI/UART、 USB/CAN (5) 價(jià)格低：一般在十多元 ~四十多元人名幣 2 煙霧傳感器模塊 煙霧傳感器的硬件特性和特點(diǎn) 煙霧傳感器的選擇 煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣 電變換器 ，它將可燃性氣體在空氣中的含量（即濃度）轉(zhuǎn)換成電壓或者電流信號(hào)，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機(jī)，進(jìn)而由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報(bào)警控制等工作。 （ 2）利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器、光干涉煙霧傳感器、紅外傳感器等。任何一個(gè)完整的煙霧傳感器都必須 具備以下條件： （ 1）能選擇性地檢測(cè)某種單一煙霧，而對(duì)共存的其他煙霧不響應(yīng)或低響應(yīng) 。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。 本電路的測(cè)量元件采用旁熱式煙霧傳感器 MQ2，在沒(méi)有煙霧的情況下，煙霧傳感器的阻值較高 (20K 左右 )，煙霧進(jìn)入傳感器時(shí)其阻值急劇下降， A、 B 兩端電壓下 降。 對(duì)甲烷氣體，天然氣有較好的靈敏度。 CPU 的模擬 輸入電源供電腳 VDDA（ P22）通過(guò) L1 22uH 的電感與 + VDD 電壓連接， CPU 的模擬地 VSSA(P19)及 VREF （ P20）通過(guò) R1 0 歐電阻與 GND 連接。為 RTC 的備份電源采用 V1 鋰離子片狀電池。系統(tǒng)的時(shí)鐘經(jīng)過(guò) PLL 模塊將時(shí)鐘提高 到72MHz。 （ 4） SPI 存儲(chǔ)電路： D2 SST25VF016B（ 2M Bytes） CPU 采用 SPI1 端口PA7SPI1MOSI（ P32）、 PA6SPI1MISO（ P31）、 PA5SPI1SCK（ P30）、 PC4SPI1CS2（ P33）控制讀寫(xiě)訪問(wèn) , SPI1 地址： 0x4000 3800 0x4000 3BFF。 （ 6） MICRO SD 卡接口： MICRO SD 卡座接口為 8 腳，與 CPU 的 SD 卡接口連接分別為 SD 卡座 CPU： ① SDIOD2 PC10SDIOD2（ P78） ② SDIOD3 PC11SDIOD3（ P79） ③ SDIOCMD PD2SDIOCMD（ P83） ④ +3V +3V ⑤ SDIOCK PC12SDIOCK（ P80） ⑥ GND GND ⑦ SDIOD0 PC8SDIOD0（ P65） ⑧ SDIOD1 PC9SDIOD1（ P66） SDIO 地址： 0x4001 8000 0x4001 83FF （ 7） USB 接口： CPU 的 USB_DM（ P70）、 USB_DP(P71)與 USB 接口連接 , USB 11 插座的引腳排列問(wèn)為 15V、 2— D、 3— D+、 4— GND、 5， 6— SHELL。 USB 地址： 0x4000 5C00 0x4000 5FFF （ 8） CAN 接口： CPU 的 CAN_TX（ P96）、 CAN_RX(P95)通過(guò) TJA1050 與 CAN 插座連接 , CAN 插座的引腳排列問(wèn)為 1CANH、 2— CANL。 （ 10） RS232 接口、 TTL 異步通信接口：擁有二路 RS232 接口， CPU 的PA9US1TX（ P68）、 PA10US1RX（ P69）、 PA9US2TX（ P25）、 PA10US2RX（ P26）通過(guò) MAX3232 實(shí)現(xiàn)兩路 RS232 接口，分別連接在 XS5 和 XS17 接口上。該口也可作為普通 IO 端口（ PA4）使用。 SPI2地址： 0x4000 3800 0x4000 3BFF （ 15） 音頻放大電路： MP3 及 FM 收音機(jī)電路的線路輸出信號(hào)經(jīng)過(guò) D8 TDA1308T 可以驅(qū)動(dòng)頭戴式耳機(jī)。 STM32 系列基于專(zhuān)為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的ARM CortexM3 內(nèi)核。時(shí)鐘頻率 72MHz 時(shí) ，從閃存執(zhí)行代碼， STM32 功耗 36mA，是 32 位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于。這個(gè)小尤物，處處閃耀著 ARM 體系結(jié)構(gòu)最激動(dòng)人心的新突破。世界各地的器件供應(yīng)商紛紛亮出自己的得意之作，他們提供的器件和架構(gòu)也是各具特色。軟件方面的情況也如出一轍：應(yīng)用程序的功能一直在花樣翻新，性能需求也是變本加厲：更高的運(yùn)算速度，更硬的實(shí)時(shí)能力，更多的功能模塊，更炫的圖形界面，??所有這些要求單片機(jī)都得照單全收。嵌入式處理器市場(chǎng)正在 32 位化，相信用不了多久， CM3 就一定會(huì)在這美麗新世界中脫穎而出。延長(zhǎng)了電池的壽命 這簡(jiǎn)直就是便攜式設(shè)備的命門(mén)（如無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用）。一方面力挺大型應(yīng)用程序，另一方面為低成本設(shè)計(jì)而省吃?xún)€用。讓 32位系統(tǒng)比和 8位 /16位的還便宜，低端的CortexM3單片機(jī)甚至還賣(mài)不到 1美元。 8 位操作，內(nèi)部可訪問(wèn) 2^8=256B 存儲(chǔ)單元，外部使用 16地址線可以訪問(wèn) 64K存儲(chǔ)空間 ,外部分別使用 movx和 movc區(qū)分存儲(chǔ)空間和代碼空間。但是隨著時(shí)間的洪流當(dāng)初的英雄也被漸漸埋沒(méi)，大規(guī)模集成電路的發(fā)展，成功的 C51 給了人們經(jīng)驗(yàn)，后來(lái)各種類(lèi)型功能不盡相同 的單片機(jī)層出不窮。 72Mhz 的最大時(shí)鐘， 32位總線，最大可以尋址 4G 空間，雖然說(shuō)是應(yīng)用于深度嵌入和要求不是很高的場(chǎng)合，但是其結(jié)構(gòu)還是和 C51 產(chǎn)生了翻天 15 覆 地的變化。這樣做的好處就是大大增加了單片機(jī)的靈活性，但是復(fù)雜性也大大上升。不過(guò)在不久的將來(lái)還會(huì)有處理速度更快，成本更低，功能更靈活的單片機(jī)來(lái)取代它的地位。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到 72MHz，是同類(lèi)產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為 36MHz，以 16 位產(chǎn)品的價(jià)格得到比 16 位產(chǎn)品大幅提升的性能， 是 16位產(chǎn)品用戶(hù)的最佳選擇。 uCosII 通過(guò)了美國(guó)航天管理局（ FAA）的安全認(rèn)證，可以用于飛機(jī)、航天器與人性命攸關(guān)的控制系 統(tǒng)中。 （ 2） 可裁剪性：可以通過(guò)開(kāi)關(guān)條件編譯選項(xiàng)，來(lái)定義哪些 uCosII 的功能模塊用于用戶(hù)程序，方便控制代 碼運(yùn)行所占用的空間及內(nèi)存。用戶(hù)的應(yīng)用程序可以實(shí)際使用 56 個(gè)任務(wù)。 （ 8） 中斷管理： 中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時(shí)掛起，中斷嵌套層數(shù)可達(dá) 255 層。奮斗板選用了已經(jīng)被移植到 STM32 平臺(tái)上的 源碼。 uCosII 可以管理 64 個(gè)任務(wù)， 其中系統(tǒng)保留了 8 個(gè)任務(wù)。它的設(shè)計(jì)架構(gòu)是模塊化的，由不同的模塊中的不同層組成，由一個(gè) LCD 驅(qū)動(dòng)層來(lái)包含所有對(duì) LCD 的 具體圖形操作。 UCGUI 的 特性 運(yùn)行要求 對(duì)于開(kāi)發(fā) UCGUI 圖形應(yīng)用不須什么目標(biāo)系統(tǒng)，大部分的圖形應(yīng)用開(kāi)發(fā)都可以在模擬器下進(jìn)行； 但是最終的目的是通常還是在目標(biāo)系統(tǒng)上運(yùn)行程序。 開(kāi)發(fā)環(huán)境 (編譯器 )： 目標(biāo)系統(tǒng)中采用的什么樣的 CPU 并不重要，但必須要有與所用 CPU 相對(duì)應(yīng)的C 編譯器，大多數(shù)的 16/32/64 位的 CPU 或 DSP 上的編譯器都可以正常使用，大 19 部分 8位的編譯也都可以正常編譯。 UCGUI以 C源碼形式提供， 并適用于任意 LCD 控制器和 CPU 下任何尺寸的真實(shí)顯示或虛擬顯示。 （ 4） 所有接口支持使用宏進(jìn)行配制 。 （ 8） 編譯時(shí)允許進(jìn)行不同的優(yōu)化 。 UCGUI 的 操作界面及 配置 UCGUI 的界面 操作效果 （ 1） 文本顯示： 使用 C/GUI 顯示字體是很容易的。所有的函數(shù)不需要使用浮點(diǎn)庫(kù)，并對(duì)速度和大小進(jìn)行了優(yōu)化。 （ 4） 字體： 隨 C/GUI 一起提供的普通字體大部分是標(biāo)準(zhǔn)字體。 （ 5） 位圖轉(zhuǎn)換器： 能用于 C/GUI 的位圖通常定義為“ C”的 GUI_BITMAP結(jié)構(gòu)。僅僅載入一幅位圖（ .bmp 格式）到程序 中， 如果需要?jiǎng)t轉(zhuǎn)換該位圖，然后將結(jié)果保存為一個(gè)“ C”文件，供 C/GUI 使用，這樣就能在屏幕上顯示這幅位圖了。而使用存儲(chǔ)設(shè)備，所有程序執(zhí)行的效果看起來(lái)象單步操作，沒(méi)有中間步驟可見(jiàn)。 （ 9） 對(duì)話框： 一個(gè)對(duì)話框通常是一個(gè)窗口，它的出現(xiàn)要求使用者輸入信息。 C/GUI 支持不同的抗鋸齒質(zhì)量，抗鋸齒字體和高分辨率坐標(biāo)。 (2) 輸入設(shè)備： C/GUI 提供觸摸屏，鼠標(biāo)，和鍵盤(pán)支 持。 驅(qū)動(dòng)程序本質(zhì)上是通用的，意思是它可以通過(guò)修改配置文件 來(lái)進(jìn)行配 置。 對(duì)于 16 的 CPU, ROM 的占用量會(huì)小一些 (在本地內(nèi)存模式中大約少占用 30%, 如指針是 16 位的 )。 （ 3） 字體模塊 。 （ 7） 控制器驅(qū)動(dòng)模塊 。 char s2[20],s4[20]。 char s8[40]=Net_Mask: 。 //TCP 服務(wù)器數(shù)據(jù)接收標(biāo)志清除 ETH_UDP_R=0。 WM_SetCreateFlags(WM_CF_MEMDEV)。 //text7=TEXT_Create(250, 46, 70, 20, hWin, GUI_ID_TEXT7,WEB 端口 :80,TEXT_CF_LEFT|TEXT_CF_VCENTER )。 text3 = WM_GetDialogItem(hWin, GUI_ID_TEXT3)。 text7 = WM_GetDialogItem(hWin, GUI_ID_TEXT7)。 TEXT_SetFont(text1,amp。 TEXT_SetFont(text3,amp。 TEXT_SetFont(text6,pFont)。 TEXT_SetTextColor(text1,GUI_BLACK)。 TEXT_SetBkColor(text4,GUI_LIGHTBLUE)。 TEXT_SetBkColor(text6,GUI_LIGHTBLUE)。 TEXT_SetBkColor(text8,GUI_LIGHTBLUE)。 itoa(mymac[1],s2,10)。 strcat(s5,s2)。 strcat(s5,)。 itoa(mymac[5],s2,10)。 strcat(s6,s2)。 strcat(s6,.)。 itoa(myip[3],s2,10)。 strcat(s7,s2)。 strcat(s7,.)。 itoa(routeip[3],s2,10)。 strcat(s8,s2)。 strcat(s8,.)。 itoa(mask[3],s2,10)。 _ahButton[1] = WM_GetDialogItem(hWin, GUI_ID_BUTTON1)。 //按鍵字體設(shè)置 BUTTON_SetFont(_ahButton[0],pFont)。 BUTTON_SetFont(_ahButton[4],pFont)。 BUTTON_SetBkColor(_ahButton[3],0,GUI_GRAY)。 BUTTON_SetTextColor(_ahButton[2],0,GUI_WHITE)。 //按鍵前景色設(shè)置 BUTTON_SetTextColor(_ahButton[0],0,GUI_WHITE)。 //按鍵背景顏色 BUTTON_SetBkColor(_ahButton[1],0,GUI_GRAY)。 BUTTON_SetFont(_ahButton[2],pFont)。 _ahButton[3] = WM_GetDialogItem(hWin, GUI_ID_BUTTON3)。