【正文】 8MHz 按鍵 3 一個復(fù)位，兩個功能按鍵 LED 燈 3 一個電源指示燈 表 51 選型器件 硬件模塊電路設(shè)計 主控芯片 STM32最小系統(tǒng)電路設(shè)計 主控芯片 STM32 最小系統(tǒng)電路包括電源 電路、復(fù)位電路、晶振電路和寫入電路。圖 54 中使用電感來濾除電源中的交流信號，并使用一大一小兩個電容來分別濾除電源中的低頻噪聲和高頻噪聲。它為單片機系統(tǒng)提供穩(wěn)定的系統(tǒng)時鐘。 圖 55 晶振時鐘電路 本系統(tǒng)使用的是無源晶振是 25MHz 的晶振，外加兩個電容，大小為 20pF，電容大小 由芯片手冊中指定，輸入信號經(jīng) OSC IN 進入，經(jīng) X1無源晶振，最后輸出的信號依然為 25MHz，由此產(chǎn)生反饋。低電平時，復(fù)位有效。 ? 仿真寫入電路 JTAG 是仿真下載接口， STM32 芯片可以通過該接口進行硬件仿真和下載，它是將電腦編譯好的固件下載到單片機中的工具，有這極其中藥的地位。通過相應(yīng)控制引腳的下降沿觸發(fā)中斷和內(nèi)部上拉控制方式，可以完成按鍵的識別。 ? 應(yīng)用程序通信子模塊，接受來自上位機的數(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 28 開始待機應(yīng)用程序 中斷激活分析數(shù)據(jù)類型命令解析指令 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 上位機通信子程序 如 圖 62所示，該子程序負責(zé)與上位機的通信。 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) 通過本次課題，熟悉當(dāng)前熱門的 GPS 技術(shù)的原理以及相關(guān)技術(shù)，鍛煉自己的動手能力和語言表達能力。通過硬件驅(qū)動程序的編寫，對硬件驅(qū)動編程又有了更加深一步的認識與了解，熟悉各個外設(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方面。 實際應(yīng)用場景 GPS 的應(yīng)用已經(jīng)更加的廣泛，已從軍事、國防和國家高科技產(chǎn)業(yè)擴展到各個民用領(lǐng)域。通過最小系統(tǒng)板的設(shè)計，清楚地了解到最小系統(tǒng)的構(gòu)成以及各個模塊 的作用 STM32F103 主 芯片 以及 外圍的主晶振和實時時鐘晶振 ， 芯片 I/0 端口 全部引出， 另外還 用排針將 5v， 電源 線 ，地線引出 （主要 是 給 外設(shè)供電） ；板子有 三個按鍵 ， 其中一個是復(fù)位按鍵 ， 另外兩個是普通功能按鍵 ， 有三個 LED 燈 ， 其中 一個電源 指示燈 ， 兩個 用于測試的 LED 燈 ； 板子 還配有 串口 ，能與計算機串口進行串口通信，用于各種軟件的 開發(fā) 和調(diào)試； 此系統(tǒng) 還配有實時時鐘模塊， 板子 斷電之后 仍然 可以保持時鐘芯片的運轉(zhuǎn) （不過 好像目前都沒怎么用 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 ，因為 STM32 芯片 的工作電源電壓要求 ， JTAG 接口 用于程序的下載 和 在線調(diào)試 。 ? 液晶驅(qū)動子程序，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 29 開始讀寫控制協(xié)議寫入液晶顯示器是寫入指令是否成功否結(jié)束 圖 63 液晶顯示器驅(qū)動子程序 從圖 63看出， 該子程序驅(qū)動液晶顯示器向用戶顯示顯示中文提示信息，以及最終的結(jié)果，方便用戶查看該系統(tǒng)所測量的到的數(shù)據(jù)。 I/O 口控制的，通過主控芯片的 PE7 和 PE8 來控制指示燈，當(dāng)控制引腳為低電平時，相應(yīng)的指示燈亮，當(dāng)控制引腳為高電平時 ，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 系統(tǒng)中也是必須的組成部分，單片機系統(tǒng)因為某些因素而使運行程序發(fā)生異常，導(dǎo)致單片機無法正常工作，這個時候就可以通過復(fù)位電路了對單片機進行手動復(fù)位，使程序恢復(fù)正常的狀態(tài)。所 以晶振電路是單片機系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在一定程度上單片機的一個總線周期所用的時間與晶振的頻率成反比。減少引線，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 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，點擊 Utilities 選項卡，出現(xiàn)如下圖 38對話框： 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 在第一個長條中選擇如上圖所示的硬件設(shè)備，完成之后再點擊長條右邊的“ Settings”按鈕，進入到圖 39的 對話框： 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 在此對話框中，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 的對應(yīng)位置，從而讓程序正確運行。 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。 首先點擊編譯中 project 中的 new project 按鈕，即新建一個工程， 如圖 33 所示。 相比 Keil 而言， IAR 編譯環(huán)境是 1938 開發(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，但是大眾普遍認為它生成的代碼不比商業(yè)平臺來的更有效率，而使用 GCC 遇到的問題也無法得到直接的技術(shù)支持，這樣就會容易延緩產(chǎn)品的開發(fā)進度。開發(fā)平臺主要分為兩類。所幸的是，這些開發(fā)工具都能輕易的獲取到，并且有的還是免費開源。 游標(biāo)位置開 在編寫程序的過程中，若不讀取芯片的忙碌狀態(tài)，寫入數(shù)據(jù)與命令之后必須延時一段時間，來等待芯片的操作結(jié)束。其中使用字庫顯示模式是要使用基本指令集，使用圖像顯示模式時要用到擴展指令集。 13 差分 GPS 接受數(shù)據(jù)的時間界限。 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 全球定位時間，格式為 時分妙 .毫秒。 其中協(xié)議的各個命令如 表 21所示 ： 編號 命令 說明 最大幀長度 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 7 $GPZDA UTC 時間和日期 無 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€起始位，無奇偶校驗位，一個停止位，通信速率默認為 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，因此時鐘的微小誤差不會影響接受數(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)在連個設(shè)備之間進行傳送。對于快速傳送大量數(shù)據(jù)的場合，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)線少，傳輸速度慢，適合低速設(shè)備之間的通信，并且適用于長距離傳輸。一些內(nèi)部外設(shè)的功能管腳可以通過配置映射寄存器映射到其它管腳，這個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大，是因為其可以配置成