【文章內(nèi)容簡介】 高，運(yùn)行速度快，體積小，功能強(qiáng)大。本次研究以51單片機(jī)著手，但是考慮到浮點(diǎn)運(yùn)算，程序復(fù)雜繁瑣，所以選擇STM32單片機(jī)。 PL2303 是Prolific 公司制作的一種高度集成的RS232USB 接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個RS232 全雙工異步串行通信設(shè)備與USB的功能接口以方便聯(lián)接的解決方案[5]。 該器件內(nèi)置USB功能控制器、USB 收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)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(zhuǎn)換，使使用者能夠更加方便的嵌入到各種設(shè)備中；該器件作為USB/RS232 雙向轉(zhuǎn)換器，一方面從主機(jī)接收USB 數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為RS232 信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一方面從RS232 外設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB 數(shù)據(jù)格式傳送回主機(jī)。這些任務(wù)全部由器件自動去實(shí)現(xiàn),開發(fā)者不需要去考慮固件的設(shè)計。 PL2303 的高兼容驅(qū)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(yīng)用系統(tǒng)可方便地轉(zhuǎn)換成USB接口應(yīng)用中，通信波特率高達(dá)6 Mb/s。在工作模式和休眠模式中具備功耗低的特點(diǎn)，是嵌入式系統(tǒng)手持設(shè)備的首要理想的選擇。該器件具備以下特點(diǎn)：；可以調(diào)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(shè)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(diào)的雙向數(shù)據(jù)緩存；支持默許的ROM和外部EEPROM存儲設(shè)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(yuǎn)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(zhuǎn)換器。 通過利用USB塊傳輸模式，利用龐大的數(shù)據(jù)緩沖器和自動流量控制，PL2303HX能夠?qū)崿F(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(dá)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(diào)制解調(diào)控制引腳（RTS，CTS，DTR，DSR，DCD和RI） 3）內(nèi)容可以為5，6，7或8個數(shù)據(jù)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(qū)動下降控制 9）獨(dú)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(jù)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(qū)動程序 10. 具有專為Windows XP驅(qū)動程序認(rèn)證的標(biāo)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(yīng)用，PL2303HX用于以前使用PL2303H(5 V)設(shè)計應(yīng)用的升級，而兩者驅(qū)動程序相同。將PL2303的TXD(PINl)和RXD(PIN5)分別與單片機(jī)上的串口(TXD和RXD)連接，DM、DP與計算機(jī)的USB接口連接，再加上其他外圍元件，就可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計算機(jī)之間的通訊。PL2303支持默認(rèn)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(rèn)的設(shè)置，則需外擴(kuò)一個EEPROM(如ST公司的M24C02)。該系統(tǒng)設(shè)計的接口程序包括單片機(jī)通訊設(shè)置，USB設(shè)備驅(qū)動，以及PC應(yīng)用等3部分程序，這三者互相配合實(shí)現(xiàn)可靠、快速的數(shù)據(jù)傳輸。1)單片機(jī)通訊設(shè)置程序單片機(jī)程序?qū)嶋H上是完成單片機(jī)對串口的初始化，即對波特率，數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位，有無奇偶校驗(yàn)等通信協(xié)議的設(shè)計及單片機(jī)串行通信功能控制器的設(shè)置。該設(shè)計以串口參數(shù)波特率ll5200，數(shù)據(jù)位8，停止位l，校驗(yàn)位0。2)USB設(shè)備驅(qū)動程序在PC機(jī)上安裝Prolific公司免費(fèi)提供的USB設(shè)備驅(qū)動程序。驅(qū)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(yīng)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(diào)用RS232的控件(MSCOMM32)或API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通訊。串口通訊參數(shù)應(yīng)與單片機(jī)所設(shè)置參數(shù)一致。當(dāng)設(shè)備插入不同的USB接口時，計算機(jī)認(rèn)為一個新設(shè)備，需重新安裝設(shè)備驅(qū)動程序。當(dāng)插入計算機(jī)不同USB接口時，虛擬的“COM口”不同，因此，需要計算機(jī)程序自動識別是在哪一個串口插入的設(shè)備。 PL2303管腳圖 采用PL2303設(shè)計的串口轉(zhuǎn)接USB接口的方法，實(shí)現(xiàn)在PC機(jī)的USB接口與單片機(jī)之間的通信。對產(chǎn)品設(shè)計者來說，PC機(jī)和單片機(jī)均是按照標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行通信進(jìn)行處理，對于早期設(shè)計的串口通訊程序無需重新設(shè)計，就可將之前采用RS232通訊的產(chǎn)品升級至USB接口，并且設(shè)備具有允許設(shè)備熱拔，即插即用的功能，同時無需外接供電電源，便于產(chǎn)品設(shè)計和用戶使用，擴(kuò)展產(chǎn)品的使用范麗。但這種設(shè)計具有設(shè)計簡單，開發(fā)周期短，原RS232接口設(shè)備設(shè)計改動方便的特點(diǎn)，為手持設(shè)備的通訊接口設(shè)計提供了較好的參考價值。4系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)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(zhuǎn)一周，為什么要這樣呢，因?yàn)樾D(zhuǎn)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(diǎn)，不然會出現(xiàn)經(jīng)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(dāng)?shù)卮艂鞲衅魃嫌写判晕矬w時，經(jīng)過程序計算后的數(shù)值會固定在某個范圍內(nèi)；當(dāng)?shù)卮艂鞲衅魃蠠o磁性物體時，經(jīng)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?yàn)楸灰苿雍骕、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(jīng)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(nèi)的。所以一旦經(jīng)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(jī)那樣通過串口把HEX文件下載（比JLink慢）[7]。 向STM32系列單片機(jī)Open103R開發(fā)板燒入程序步驟如下： （1）跳選BOOT位。BOOT設(shè)置原理：BOOT1為0，BOOT0為1。 提供撥碼開關(guān)的板子，設(shè)置方法：BOOT1：不需要設(shè)置（默認(rèn)為0或已設(shè)置）；BOOT0：將BOOT CONFIG 開關(guān)切換到SYSTEM端。 提供跳線選擇的板子，設(shè)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(qū)動程序 ISP串口下載工具 里面 （4）目標(biāo)板上電后，選取相應(yīng)的COM接口(根據(jù)PC機(jī)使用的COM口來選擇)，其它參數(shù)默認(rèn)，如下圖所示。 選擇COM接口 （5）點(diǎn)擊Next選擇目標(biāo)芯片內(nèi)存大小，請務(wù)必選擇正確。 選擇芯片大小 （6）點(diǎn)擊Next連接目標(biāo)芯片，進(jìn)入ISP狀態(tài)。(假如連接不成功，將目標(biāo)板重新上電或復(fù)位，重新打開軟件再進(jìn)行連接。) 進(jìn)入ISP后，可進(jìn)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(diǎn)擊Next執(zhí)行相應(yīng)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(jìn)行編程下載的，點(diǎn)擊了此按鍵后芯片里面的內(nèi)容全部恢復(fù)出廠狀態(tài)。 恢復(fù)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(guān)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(yùn)行。 調(diào)試： 數(shù)據(jù)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(jìn)行了一次數(shù)據(jù)查詢. （1）延時函數(shù)可以調(diào)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(dāng)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(shè)置 波特率 115200 數(shù)據(jù)位 8位 停止位 1位 校驗(yàn) 無校驗(yàn)（No） 在選擇好相應(yīng)的COM口和波特率后，根據(jù)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?yàn)檫€沒有初始化，于是我們應(yīng)該將其水平旋轉(zhuǎn)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(dāng)?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(dāng)?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(jù)開始 MAG3110初始化打開串口查看器分析數(shù)據(jù)不正常正常 讀取數(shù)據(jù) 結(jié)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(shè)備上創(chuàng)建、仿真和調(diào)試嵌入式應(yīng)用。181。Vision4 IDE是為增強(qiáng)開發(fā)人員的工作效率設(shè)計的，有了它可以更快速、更高效地開發(fā)和檢驗(yàn)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(yīng)用提供整齊高效的環(huán)境。對STM32F103系列單片機(jī)開發(fā)前，我們要去準(zhǔn)備相應(yīng)的軟硬件。其中硬件主要包括STM32F103開發(fā)板(或用戶目標(biāo)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(qiáng)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(diào)試模式，在編譯模式中，開發(fā)者能夠去建立工程、選擇目標(biāo)器件、新建文件、輸入源代碼、生成可執(zhí)行文件；調(diào)試模式中，開發(fā)者可以根據(jù)其及其強(qiáng)大的集成調(diào)試器對應(yīng)用程序去進(jìn)行調(diào)試，比如設(shè)置斷點(diǎn)、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(nèi)含STM32F10x系列處理器片上外圍接口固件庫和完整的數(shù)據(jù)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(dāng)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(jīng)驗(yàn)輕松地實(shí)現(xiàn)過渡。 （1）啟動代碼和系統(tǒng)硬件緊密的相結(jié)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(xué)者還是經(jīng)驗(yàn)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(biāo)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(nèi)所有外圍設(shè)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(diào)試，使軟件和硬件開發(fā)區(qū)同步進(jìn)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(nèi)核模擬調(diào)試。 （3）Kei1181。vision4MDK的功能分析器類似于哈雷望遠(yuǎn)鏡，能讓開發(fā)工程師看得更遠(yuǎn)和更準(zhǔn)，作為輔佐功能，能査看代碼覆蓋的情況及程序運(yùn)轉(zhuǎn)的時間，函數(shù)調(diào)用次數(shù)等高端控制性能，輕松實(shí)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(nèi)Flash、外擴(kuò)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(yàn)等功能，輕松簡單，并且十分的方便[8]。 （5）Kei1