【文章內容簡介】 高，運行速度快，體積小，功能強大。本次研究以51單片機著手，但是考慮到浮點運算，程序復雜繁瑣，所以選擇STM32單片機。 PL2303 是Prolific 公司制作的一種高度集成的RS232USB 接口轉換器，可提供一個RS232 全雙工異步串行通信設備與USB的功能接口以方便聯(lián)接的解決方案[5]。 該器件內置USB功能控制器、USB 收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調制解調器控制信號的UART，只要外接幾只電容就可以完成USB 信號與RS232 信號的轉換，使使用者能夠更加方便的嵌入到各種設備中；該器件作為USB/RS232 雙向轉換器，一方面從主機接收USB 數(shù)據并將其轉換為RS232 信息流格式發(fā)送給外設；另一方面從RS232 外設接收數(shù)據轉換為USB 數(shù)據格式傳送回主機。這些任務全部由器件自動去實現(xiàn),開發(fā)者不需要去考慮固件的設計。 PL2303 的高兼容驅動可在大多操作系統(tǒng)上去模擬成傳統(tǒng)COM 端口，并且可以讓基于COM 端口應用系統(tǒng)可方便地轉換成USB接口應用中，通信波特率高達6 Mb/s。在工作模式和休眠模式中具備功耗低的特點，是嵌入式系統(tǒng)手持設備的首要理想的選擇。該器件具備以下特點：；可以調節(jié)35 V 輸出電壓，滿足3V；可以支持完整的RS232接口，可編程設置的波特率75b/s6 Mb/s，并為外部串行接口提供電源；512 字節(jié)可調的雙向數(shù)據緩存；支持默許的ROM和外部EEPROM存儲設備系統(tǒng)配置信息，具有I2C 總線接口，支持從外部MODEM 信號的遠程喚醒；支持Windows98，Windows2000，WindowsXP，Windows Vista，Windows7等操作系統(tǒng)；28引腳的SOIC封裝，是高度集成的RS232USB接口轉換器。 通過利用USB塊傳輸模式，利用龐大的數(shù)據緩沖器和自動流量控制，PL2303HX能夠實現(xiàn)更高的吞吐量比傳統(tǒng)的UART（通用異步收發(fā)器）端口,高達115200 bps的波特率可用于更高的性能使用。 PL2303原理圖PL2303特性：1. （全速兼容） ，12 MHz的晶體振蕩器 1）全雙工發(fā)送器和接收器（TxD和RxD） 2）六個調制解調控制引腳（RTS，CTS，DTR，DSR，DCD和RI） 3）內容可以為5，6，7或8個數(shù)據位 4）支持自動握手各種模式 5）一，一個半，或兩個停止位 6）奇偶錯誤，幀錯誤和串行中斷檢測 7）可編程波特率從75bps到6 Mbps 8）外部的RS232驅動下降控制 9）獨立的串行接口電源 1）自動與CTS / RTS流控制 2）自動使用的XON / XOFF流量控制 3）入站數(shù)據緩沖區(qū)溢出檢測 1）256字節(jié)的輸出緩沖區(qū)和256字節(jié)的輸入緩沖區(qū) 2）128字節(jié)的輸出緩沖區(qū)和384字節(jié)的輸入緩沖區(qū) / O（GPIO）引腳 OS，Linux和WinCE的驅動程序 10. 具有專為Windows XP驅動程序認證的標志 11. 該IC是SSOP封裝的小尺寸28引腳 PL2303可提供PL2303X、PL2303HX兩種版本。PL2303X用于3．3 V電壓的應用，PL2303HX用于以前使用PL2303H(5 V)設計應用的升級，而兩者驅動程序相同。將PL2303的TXD(PINl)和RXD(PIN5)分別與單片機上的串口(TXD和RXD)連接，DM、DP與計算機的USB接口連接，再加上其他外圍元件，就可實現(xiàn)單片機與計算機之間的通訊。PL2303支持默認ROM和外部EEPROM 2種不同的存儲方法，可存儲包括PID(Pinduct ID)，VID(Vendor ID)和器件收發(fā)器控制和狀態(tài)等信息，如果不希望采用默認的設置，則需外擴一個EEPROM(如ST公司的M24C02)。該系統(tǒng)設計的接口程序包括單片機通訊設置，USB設備驅動，以及PC應用等3部分程序，這三者互相配合實現(xiàn)可靠、快速的數(shù)據傳輸。1)單片機通訊設置程序單片機程序實際上是完成單片機對串口的初始化，即對波特率，數(shù)據位，校驗位，有無奇偶校驗等通信協(xié)議的設計及單片機串行通信功能控制器的設置。該設計以串口參數(shù)波特率ll5200，數(shù)據位8，停止位l，校驗位0。2)USB設備驅動程序在PC機上安裝Prolific公司免費提供的USB設備驅動程序。驅動安裝完后，PC系統(tǒng)出現(xiàn)1個“Prolific USBtoSerial Comm Port”自動增加一個COM口，如COM3，COM4等。3)PC應用程序用戶按照傳統(tǒng)的串行接口控制方式來使用該模擬的“COM口”。使用Delphi語言調用RS232的控件(MSCOMM32)或API函數(shù)，實現(xiàn)與單片機的通訊。串口通訊參數(shù)應與單片機所設置參數(shù)一致。當設備插入不同的USB接口時，計算機認為一個新設備，需重新安裝設備驅動程序。當插入計算機不同USB接口時，虛擬的“COM口”不同，因此，需要計算機程序自動識別是在哪一個串口插入的設備。 PL2303管腳圖 采用PL2303設計的串口轉接USB接口的方法，實現(xiàn)在PC機的USB接口與單片機之間的通信。對產品設計者來說，PC機和單片機均是按照標準的RS232串行通信進行處理，對于早期設計的串口通訊程序無需重新設計，就可將之前采用RS232通訊的產品升級至USB接口，并且設備具有允許設備熱拔，即插即用的功能，同時無需外接供電電源，便于產品設計和用戶使用，擴展產品的使用范麗。但這種設計具有設計簡單，開發(fā)周期短，原RS232接口設備設計改動方便的特點，為手持設備的通訊接口設計提供了較好的參考價值。4系統(tǒng)設計及調試 地磁傳感器MAG3110的初始化比較特別，方法是將接好的MAG3110水平旋轉一周，為什么要這樣呢，因為旋轉一周可以讓它在水平方向取到最值[6]。取到最大值和最小值后，就會有參考點，不然會出現(xiàn)經過計算后的數(shù)值不管被測位置有沒有磁體都會非常不穩(wěn)定。此后，當?shù)卮艂鞲衅魃嫌写判晕矬w時，經過程序計算后的數(shù)值會固定在某個范圍內；當?shù)卮艂鞲衅魃蠠o磁性物體時，經過計算后的數(shù)值會在另一個范圍，而且很精確。最后將初始化好了以后的MAG3110地磁傳感器固定好，不能再移動，一旦被移動后，就必須在程序里修改，因為被移動后X、Y軸的方向會發(fā)生變化，此時如果有同一磁性物體在同一位置停入時，這樣經過計算出來的數(shù)值會發(fā)生變化，但是是穩(wěn)定在一個固定范圍內的。所以一旦經過初始化好后的地磁傳感器，就不能再隨意移動了。 STM32大都用KEIL（MDK）編譯，并可在KEIL里面通過JLink直接下載和仿真，也可以像51單片機那樣通過串口把HEX文件下載（比JLink慢）[7]。 向STM32系列單片機Open103R開發(fā)板燒入程序步驟如下： （1）跳選BOOT位。BOOT設置原理：BOOT1為0，BOOT0為1。 提供撥碼開關的板子，設置方法：BOOT1：不需要設置（默認為0或已設置）；BOOT0：將BOOT CONFIG 開關切換到SYSTEM端。 提供跳線選擇的板子，設置方法：BOOT1：0，BOOT0：1。 （2）將板子的USART1接口連接到電腦的串口 （3）安裝并打開ISP軟件，在軟件安裝包amp。驅動程序 ISP串口下載工具 里面 （4）目標板上電后，選取相應的COM接口(根據PC機使用的COM口來選擇)，其它參數(shù)默認，如下圖所示。 選擇COM接口 （5）點擊Next選擇目標芯片內存大小，請務必選擇正確。 選擇芯片大小 （6）點擊Next連接目標芯片，進入ISP狀態(tài)。(假如連接不成功，將目標板重新上電或復位，重新打開軟件再進行連接。) 進入ISP后，可進行FLASH編程和加密解密等操作，如下圖所示。 ISP燒入程序 （7）以上步驟完成后，點擊Next執(zhí)行相應的操作。 NEXT步驟 （8）如果芯片是Enable Flash protection的情況下，是需要remove protection才可以繼續(xù)進行編程下載的，點擊了此按鍵后芯片里面的內容全部恢復出廠狀態(tài)。 恢復出廠 （9）最后要把BOOT0跳到1的跳線，跳回去0。或把BOOT CONFIG撥碼開關撥回MAIN FLASH。然后按RESET或者重新上電。此時，開發(fā)板的程序才開始運行。 調試： 數(shù)據更新方式為定時10s周期更新，同時在檢測到新的流量信息時立即更新。MAG3110使用開發(fā)板I2C接口1 （I2C1），示燈LED1每閃爍一次表明STM32對MAG進行了一次數(shù)據查詢. （1）延時函數(shù)可以調整掃描速度： 改變掃描速度 （2）修改這個45為任意大于0的值可以改變掃描靈敏度數(shù)字越大靈敏度越低： 改變靈敏度 （3）當前主要掃描X方向 可以修改為Y或者Z方向 直接改為Y或Z就行： 改變掃描方向 使用任意串口軟件作為監(jiān)視器 使用的STM32 USART2（串口2） 設置 波特率 115200 數(shù)據位 8位 停止位 1位 校驗 無校驗（No） 在選擇好相應的COM口和波特率后，根據地磁傳感器的算法計算，會在串口查看器看到無規(guī)律的數(shù)值，這是因為還沒有初始化，于是我們應該將其水平旋轉一周，讓它取到最大和最小值。之后，我們會得到有規(guī)律的數(shù)值。當?shù)卮艂鞲衅鞯谋粶y位置無磁性物體時，ang值在一個范圍附近；當?shù)卮艂鞲衅鞯谋粶y位置有磁性物體時，ang值在另一個范圍附近。只要外部環(huán)境沒有太大干擾，數(shù)值就會很穩(wěn)定。 串口數(shù)據開始 MAG3110初始化打開串口查看器分析數(shù)據不正常正常 讀取數(shù)據 結束 軟件流程圖 Keil 181。Vision4 MDK簡介 ARM發(fā)布Keil 181。Vision4集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，用來在微控制器和智能卡設備上創(chuàng)建、仿真和調試嵌入式應用。181。Vision4 IDE是為增強開發(fā)人員的工作效率設計的，有了它可以更快速、更高效地開發(fā)和檢驗程序。通過μVision4 IDE中引入的靈活的窗口管理系統(tǒng)，開發(fā)人員可以使用多臺監(jiān)視器，在可視界面任何地方全面控制窗口放置。新用戶界面可以更好地利用屏幕空間，更有效地組織多個窗口，為開發(fā)應用提供整齊高效的環(huán)境。對STM32F103系列單片機開發(fā)前，我們要去準備相應的軟硬件。其中硬件主要包括STM32F103開發(fā)板(或用戶目標板)，軟件主要包括 Kei1181。uisOn4MDK開發(fā)平臺，Kei1 181。 Vision4MDK是一個基于窗口的軟件開發(fā)平臺,它集成了功能強大并且現(xiàn)代化的編輯器、程管理器和make工具,幾乎可以說集成了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)所需的全部工具：C/C++編譯器、匯編器、鏈接/定位器、HEx文件生成器等,該軟件提供了兩種工作方式：編譯和調試模式，在編譯模式中，開發(fā)者能夠去建立工程、選擇目標器件、新建文件、輸入源代碼、生成可執(zhí)行文件；調試模式中，開發(fā)者可以根據其及其強大的集成調試器對應用程序去進行調試，比如設置斷點、単步執(zhí)行等，方便了程序錯誤的査找和改正。作為ARM 嵌入式開發(fā)的主流工具，MDK也是目前為數(shù)不多的完全支持Cortex_M3處理器的開發(fā)工具，并內含STM32F10x系列處理器片上外圍接口固件庫和完整的數(shù)據手冊，MDK盡管是針對16位和32位處理器的，但仍然使用中國工程師非常熟悉的開發(fā)環(huán)境，當面對有更高性能需求的MCu開發(fā)時，開發(fā)人員可以利用原有經驗輕松地實現(xiàn)過渡。 （1）啟動代碼和系統(tǒng)硬件緊密的相結合，所以一定要用匯編語言去編寫，因此這成為許多工程師難以跨越多門檻，MDK開發(fā)工具可以自動生成完善的啟動代碼，并提供圖形化的窗口，輕松完成修正，無論對于初學者還是經驗豐富的開發(fā)工程師，都能大大節(jié)省時間，節(jié)省開發(fā)效率。 （2）Kei1181。 Vision4MDK模擬器能夠仿真整個目標硬件，其中包含快速的指令集仿真、外部信號和1/0口仿真、中斷過程仿真、片內所有外圍設備仿真等，開發(fā)工程師在無硬件的特殊情況下就可以開始軟件開發(fā)和調試，使軟件和硬件開發(fā)區(qū)同步進行，大大節(jié)省了開發(fā)時間，而普通的ARM 開發(fā)工具僅提供指令集模擬器，只能支持ARM內核模擬調試。 （3）Kei1181。vision4MDK的功能分析器類似于哈雷望遠鏡，能讓開發(fā)工程師看得更遠和更準，作為輔佐功能，能査看代碼覆蓋的情況及程序運轉的時間，函數(shù)調用次數(shù)等高端控制性能，輕松實現(xiàn)代碼的優(yōu)化，成為嵌入式開發(fā)高手，通常這些功能只有這些。 （4）Kei1181。 Vision4MDK 無需尋求求第三方編程軟件與硬件支持，可以通過JLINK或相似的仿真器與Flash編程工具一起輕松完成CPU片內Flash、外擴Flash燒寫，并支持用戶自行添加Flash編程算法；并且能支持Flash整片刪除、為區(qū)刪除、 編程前自動刪除以及編程后自動校驗等功能，輕松簡單，并且十分的方便[8]。 （5）Kei1