【正文】 8MHz 按鍵 3 一個(gè)復(fù)位，兩個(gè)功能按鍵 LED 燈 3 一個(gè)電源指示燈 表 51 選型器件 硬件模塊電路設(shè)計(jì) 主控芯片 STM32最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 主控芯片 STM32 最小系統(tǒng)電路包括電源 電路、復(fù)位電路、晶振電路和寫(xiě)入電路。圖 54 中使用電感來(lái)濾除電源中的交流信號(hào)，并使用一大一小兩個(gè)電容來(lái)分別濾除電源中的低頻噪聲和高頻噪聲。它為單片機(jī)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的系統(tǒng)時(shí)鐘。 圖 55 晶振時(shí)鐘電路 本系統(tǒng)使用的是無(wú)源晶振是 25MHz 的晶振，外加兩個(gè)電容，大小為 20pF，電容大小 由芯片手冊(cè)中指定，輸入信號(hào)經(jīng) OSC IN 進(jìn)入，經(jīng) X1無(wú)源晶振，最后輸出的信號(hào)依然為 25MHz，由此產(chǎn)生反饋。低電平時(shí)，復(fù)位有效。 ? 仿真寫(xiě)入電路 JTAG 是仿真下載接口， STM32 芯片可以通過(guò)該接口進(jìn)行硬件仿真和下載，它是將電腦編譯好的固件下載到單片機(jī)中的工具，有這極其中藥的地位。通過(guò)相應(yīng)控制引腳的下降沿觸發(fā)中斷和內(nèi)部上拉控制方式，可以完成按鍵的識(shí)別。 ? 應(yīng)用程序通信子模塊，接受來(lái)自上位機(jī)的數(shù)據(jù)或命令，完成相應(yīng)的操作： 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 軟件設(shè)計(jì) 28 開(kāi)始待機(jī)應(yīng)用程序 中斷激活分析數(shù)據(jù)類(lèi)型命令解析指令 數(shù)據(jù) 解析數(shù)據(jù)內(nèi)部處理 液晶顯示 發(fā)揮終端應(yīng)用程序發(fā)送指令 圖 62 上位機(jī)通信子程序 如 圖 62所示，該子程序負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通信。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 總結(jié) 31 7 總結(jié) 總結(jié) 通過(guò)本次課題，熟悉當(dāng)前熱門(mén)的 GPS 技術(shù)的原理以及相關(guān)技術(shù)，鍛煉自己的動(dòng)手能力和語(yǔ)言表達(dá)能力。通過(guò)硬件驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)，對(duì)硬件驅(qū)動(dòng)編程又有了更加深一步的認(rèn)識(shí)與了解，熟悉各個(gè)外設(shè)器件的功能與性能。 GPS 已經(jīng)融入到了我們生活中的各個(gè)方面。 實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景 GPS 的應(yīng)用已經(jīng)更加的廣泛，已從軍事、國(guó)防和國(guó)家高科技產(chǎn)業(yè)擴(kuò)展到各個(gè)民用領(lǐng)域。通過(guò)最小系統(tǒng)板的設(shè)計(jì)，清楚地了解到最小系統(tǒng)的構(gòu)成以及各個(gè)模塊 的作用 STM32F103 主 芯片 以及 外圍的主晶振和實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶振 ， 芯片 I/0 端口 全部引出， 另外還 用排針將 5v， 電源 線(xiàn) ，地線(xiàn)引出 （主要 是 給 外設(shè)供電） ；板子有 三個(gè)按鍵 ， 其中一個(gè)是復(fù)位按鍵 ， 另外兩個(gè)是普通功能按鍵 ， 有三個(gè) LED 燈 ， 其中 一個(gè)電源 指示燈 ， 兩個(gè) 用于測(cè)試的 LED 燈 ； 板子 還配有 串口 ，能與計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行串口通信，用于各種軟件的 開(kāi)發(fā) 和調(diào)試； 此系統(tǒng) 還配有實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊， 板子 斷電之后 仍然 可以保持時(shí)鐘芯片的運(yùn)轉(zhuǎn) （不過(guò) 好像目前都沒(méi)怎么用 到 ） ； 最后就是電源模塊和 JTAG 下載器 接口了，電源 模塊 將 5V 電源 轉(zhuǎn)成 電源 ，因?yàn)?STM32 芯片 的工作電源電壓要求 ， JTAG 接口 用于程序的下載 和 在線(xiàn)調(diào)試 。 ? 液晶驅(qū)動(dòng)子程序，調(diào)用液晶顯示器的顯示功能： 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 軟件設(shè)計(jì) 29 開(kāi)始讀寫(xiě)控制協(xié)議寫(xiě)入液晶顯示器是寫(xiě)入指令是否成功否結(jié)束 圖 63 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)子程序 從圖 63看出， 該子程序驅(qū)動(dòng)液晶顯示器向用戶(hù)顯示顯示中文提示信息，以及最終的結(jié)果，方便用戶(hù)查看該系統(tǒng)所測(cè)量的到的數(shù)據(jù)。 I/O 口控制的，通過(guò)主控芯片的 PE7 和 PE8 來(lái)控制指示燈，當(dāng)控制引腳為低電平時(shí)，相應(yīng)的指示燈亮，當(dāng)控制引腳為高電平時(shí) ，相應(yīng)的指示燈滅。 ? 按鍵電路 按鍵電路如圖 58所示。它使用 3管腳的 SOT23 封裝。復(fù)位電路在單片機(jī) 系統(tǒng)中也是必須的組成部分，單片機(jī)系統(tǒng)因?yàn)槟承┮蛩囟惯\(yùn)行程序發(fā)生異常，導(dǎo)致單片機(jī)無(wú)法正常工作，這個(gè)時(shí)候就可以通過(guò)復(fù)位電路了對(duì)單片機(jī)進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，使程序恢復(fù)正常的狀態(tài)。所 以晶振電路是單片機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在一定程度上單片機(jī)的一個(gè)總線(xiàn)周期所用的時(shí)間與晶振的頻率成反比。減少引線(xiàn)，可增加輸入電流大小， Vref 為參考電壓，電感的作用是通直流阻交流，電容的作用是進(jìn)行濾波，在參考電壓之間增加 和10uF 的濾波電容，其中小電容可以慮高頻噪聲干擾，大電容可以慮低頻噪聲干擾。 圖 51 電源模塊 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 硬件設(shè)計(jì) 23 ? 電源引腳濾波電路 電源引腳濾波電路如圖 53 和圖 54 所示。 最后要設(shè)置編譯其中的下載功能，點(diǎn)擊 Utilities 選項(xiàng)卡，出現(xiàn)如下圖 38對(duì)話(huà)框： 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 軟件環(huán)境的構(gòu)建 18 圖 38 下載選項(xiàng) 在第一個(gè)長(zhǎng)條中選擇如上圖所示的硬件設(shè)備，完成之后再點(diǎn)擊長(zhǎng)條右邊的“ Settings”按鈕，進(jìn)入到圖 39的 對(duì)話(huà)框： 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 軟件環(huán)境的構(gòu)建 19 圖 39 Flash 選項(xiàng) 在此對(duì)話(huà)框中，主要設(shè)置不同芯片的 Flash 映射，選擇之后，下載器就能根據(jù)該信息將編譯好的固件下載到芯片 Flash 的對(duì)應(yīng)位置，從而讓程序正確運(yùn)行。 設(shè)置完編譯器的宏定義后，下面要設(shè)置工程中所使用到頭文件的文件目錄。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 軟件環(huán)境的構(gòu)建 16 圖 35 工程文件夾建立界面 在設(shè)置完文本編輯工具之后，下面將要設(shè)置編譯環(huán)境。 首先點(diǎn)擊編譯中 project 中的 new project 按鈕，即新建一個(gè)工程， 如圖 33 所示。 相比 Keil 而言， IAR 編譯環(huán)境是 1938 開(kāi)發(fā)的，許多芯片公司，如德州儀器、意法半導(dǎo)體、美信等的前沿產(chǎn)品都使用 IAR 編譯環(huán)境。 GCC 編譯器的可靠性和穩(wěn)定性是有目共睹的，但是大眾普遍認(rèn)為它生成的代碼不比商業(yè)平臺(tái)來(lái)的更有效率，而使用 GCC 遇到的問(wèn)題也無(wú)法得到直接的技術(shù)支持，這樣就會(huì)容易延緩產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)度。開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要分為兩類(lèi)。所幸的是，這些開(kāi)發(fā)工具都能輕易的獲取到，并且有的還是免費(fèi)開(kāi)源。 游標(biāo)位置開(kāi) 在編寫(xiě)程序的過(guò)程中，若不讀取芯片的忙碌狀態(tài)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)與命令之后必須延時(shí)一段時(shí)間，來(lái)等待芯片的操作結(jié)束。其中使用字庫(kù)顯示模式是要使用基本指令集，使用圖像顯示模式時(shí)要用到擴(kuò)展指令集。 13 差分 GPS 接受數(shù)據(jù)的時(shí)間界限。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 9 海拔高度， 之 。 5 E 代表東經(jīng)， W代表西經(jīng)。 $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14*15CRLF 1 全球定位時(shí)間，格式為 時(shí)分妙 .毫秒。 其中協(xié)議的各個(gè)命令如 表 21所示 ： 編號(hào) 命令 說(shuō)明 最大幀長(zhǎng)度 1 $GPGGA 全球定位數(shù)據(jù) 72 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 2 $GPGSA 衛(wèi)星 PRN 數(shù)據(jù) 65 3 $GPGSV 衛(wèi)星狀態(tài)信息 210 4 $GPRMC 運(yùn)輸定位數(shù)據(jù) 70 5 $GPVTG 地面速度信息 34 6 $GPGLL 大地坐標(biāo)信息 無(wú) 7 $GPZDA UTC 時(shí)間和日期 無(wú) 表 21 指令意義 發(fā)送數(shù)據(jù)的順序 如表 22所示 ： 1 2 3 4 5 6 7 $PZDA $GPGGA $GPGLL $GPVTG $GPGSA $GPGSV*3 $GPRMC 表 22 數(shù)據(jù)發(fā)送順序 協(xié)議幀總說(shuō)明： 該協(xié)議采用 ASCII 字符直接傳輸，傳輸?shù)耐ㄐ鸥袷綖椋阂粋€(gè)起始位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位，一個(gè)停止位，通信速率默認(rèn)為 4800bps。串行通信雙方使用相同的波特率，雖然收發(fā)雙方的時(shí)鐘不可能完全一樣，但由于每一幀的尾數(shù)最多只有 12 位，因此時(shí)鐘的微小誤差不會(huì)影響接受數(shù)據(jù)的正確性。所以全雙工通信速度也比其它兩種的通信方式快。 ○ 2 數(shù)據(jù)可從設(shè)備 1發(fā)送到設(shè)備 2，此時(shí)設(shè)備 1是放松方，設(shè)備 2 是接受方；也可以從設(shè)備 2 發(fā)送到設(shè)備 1，此時(shí)設(shè)備 2 是發(fā)送方，設(shè)備 1 是接受方。 ? 數(shù)據(jù)傳送方式 在串行通信中，數(shù)據(jù)在連個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行傳送。對(duì)于快速傳送大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，為了提高數(shù)據(jù)傳送的效率，一般采用同步串行傳送方式。但是在傳送數(shù)據(jù)的過(guò)程中，通信雙方必須事先規(guī)定好通信的數(shù)據(jù)格式，即傳輸協(xié)議，同時(shí)也必須確定通信的速率。串行通信是將數(shù)據(jù)一位一位的發(fā)送出去，接收方將接受的數(shù)據(jù)一位一位拼接成完整的數(shù)據(jù)，由于串行通信將數(shù)據(jù)按位發(fā)送，其所用的數(shù)據(jù)線(xiàn)少，傳輸速度慢，適合低速設(shè)備之間的通信，并且適用于長(zhǎng)距離傳輸。一些內(nèi)部外設(shè)的功能管腳可以通過(guò)配置映射寄存器映射到其它管腳，這個(gè)功能使得引腳的重復(fù)率大大地降低。 STM32 的端口之所以功能強(qiáng)大，是因?yàn)槠淇梢耘渲贸?