【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 高級(jí)控制定時(shí)器 2個(gè)看門狗定時(shí)器（獨(dú)立的和窗口型的） 系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器： 24位自減型計(jì)數(shù)器 多達(dá) 9個(gè)通信接口 多達(dá) 2個(gè) I2C 接口 (支持 SMBus/PMBus) 多達(dá) 3個(gè) USART 接口（支持 ISO7816 接口， LIN， IrDA 接口和調(diào)制解調(diào)控制） 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位文 第二章 芯片簡(jiǎn)介 13 多達(dá) 2個(gè) SPI 接口 (18M 位 /秒） CAN接口（ 主動(dòng)） USB 全速接口 計(jì)算單元 CRC 計(jì)算單元， 96 位的新批唯一代碼 封裝 ECOPACK 封裝 應(yīng)用 STM32F103R8T6 是 ST 旗下的一款常用的增強(qiáng)型系列微控制器，適用于：電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 應(yīng)用控制，醫(yī)療，手持設(shè)備， PC游戲外設(shè)， GPS 平臺(tái)，編程控制器（ PLC），變頻器，掃描儀，打印機(jī)，警報(bào)系統(tǒng)，視頻對(duì)講，暖氣通風(fēng)，空調(diào)系統(tǒng) [7]。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位文 第三章 系統(tǒng)硬件部分模塊介紹 14 第三章 系統(tǒng)硬件部分模塊介紹 傳感器電路連接模塊 加速度計(jì)時(shí)測(cè)量運(yùn)載體線加速度的儀表。在飛行控制系統(tǒng)中，加速度計(jì)是重要的動(dòng)態(tài)特性校正原件。在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，高精度的加速度計(jì)是最基本的敏感原件之一。在各類飛行器的飛行試驗(yàn)中，加速度計(jì)是研究飛行器顫振和疲勞壽命的重要工具 [8]。 ADXL345 是 ADI 公司最近推出的基于 iMEMS 技術(shù)的 3 軸、數(shù)字輸出加速度傳感器。 ADXL345 具有 177。 2, 177。 4, 177。 8， 177。 16g 可變的測(cè)量范圍；最高 13bit 分辨率；固定的 4mg/LSB 靈敏度； 3mm*5mm*1mm 超小封裝； 40145uA 超低功耗；標(biāo)準(zhǔn)的I178。C 或 SPI 數(shù)字接口； 32 級(jí) FIFO 存儲(chǔ)；以及內(nèi)部多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)和靈活的中斷方式等特性。所有這些特性，使得 ADXL345 有助于大大簡(jiǎn)化跌倒檢測(cè)算法，使其成為一款非常適合于跌倒檢測(cè)器應(yīng)用的加速度傳感器。本為給出的跌倒檢測(cè)解決方案，完全基于 ADXL345 內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)功能和中斷功能，甚至不需要對(duì)加速度的具體數(shù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)讀取和復(fù)雜的計(jì)算操作，可以使算法的復(fù)雜性降至最低。 傳感器模塊連接 iMEMS 半導(dǎo)體技術(shù)把微型機(jī)械 結(jié)構(gòu)與電子電路集成在同一顆芯片上。 iMEMS 加速度傳感器就是利用這種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單軸、雙軸甚至三軸加速度進(jìn)行測(cè)量并產(chǎn)生模擬或數(shù)字輸出的傳感器。根據(jù)不同的應(yīng)用，加速度傳感器的測(cè)量范圍從幾 g到幾十 g不等。數(shù)字輸出的加速度傳感器還會(huì)集成多種中斷模式。這些特性可以為用戶提供更加方便靈活的解決方案。 ADXL345 是一款小而薄的超低功耗 3軸加速度計(jì)，分辨率高 (13 位 )，測(cè)量范圍達(dá)177。 16g。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)為 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，可通過 SPI(3 線或 4 線 )或 I2C數(shù)字接口訪問。 ADXL345 非常適合移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用。它可以在傾 斜檢測(cè)應(yīng)用中測(cè)量靜態(tài)重力加速度，還可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度。其高分辨率()，能夠測(cè)量不到 176。的傾斜角度變化。 如圖 所示，為傳感器底座，接口電路連接： 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位文 第三章 系統(tǒng)硬件部分模塊介紹 15 傳感器連接模塊1234P111234P12C7X outY outZ outVCC13579112461012813 14ADXL345SDOSDA SCLVDD GNDGNDRESERESEINT2GNDNCVSCS INT1X outZ outS1Y out 圖 傳感器連接模塊 此模塊電路主要功能就用于做 ADXL345 加速度傳感器的一個(gè)轉(zhuǎn)接口，而且利用ADXL345 該加速度傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的變化值。相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)產(chǎn)生模塊。 微處理器模塊 全新 STM32 互連型（ Connectivity）系列 [9]微控制器增加一個(gè)全速 USB（ OTG）接口，使終端產(chǎn)品在 連接另一個(gè) USB 設(shè)備時(shí)既可以充當(dāng) USB 主機(jī)又可充當(dāng) USB 從機(jī)；還增加一個(gè)硬件支持 IEEE1588 精確時(shí)間協(xié)議 (PTP)的以太網(wǎng)接口，用硬件實(shí)現(xiàn)這個(gè)協(xié)議可降低 CPU 開銷，提高實(shí)時(shí)應(yīng)用和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同步通信的響應(yīng)速度。全新互連型系列還是 STM32 家族中首款集成兩個(gè) 控制器的產(chǎn)品，讓開發(fā)人員能夠研制可連接兩條工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)）總線的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。此外，新系列微控制器還支持以太網(wǎng)、 USB OTG 和 外設(shè)接口同時(shí)工作，因此，開發(fā)人員只需一顆芯片就能設(shè)計(jì)整合所有這些外設(shè)接口的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。 STM32 互連型系列產(chǎn)品強(qiáng)化了音頻性能，采用一個(gè)先進(jìn)的鎖相環(huán)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)音頻級(jí)別的 I2S通信。結(jié)合 USB 主機(jī)或從機(jī)功能， STM32 可以從外部存儲(chǔ)器（ U 盤或 MP3 播放器）讀取、解碼和輸出音頻信號(hào)。設(shè)計(jì)人員還可以在新系列微控制器上開發(fā)人機(jī)界面（ HMI）功能，如播放和停止按鍵，以及顯示器界面 [10]。這個(gè)功能使其可用于各種家庭音響設(shè)備，如音響底座系統(tǒng)、鬧鐘 /音樂播放器和家庭影院。新系列產(chǎn)品整合先進(jìn)的面向連接的外設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)的 STM32 外設(shè)（包括一個(gè) PWM 定時(shí)器），高性能的 32 位 ARM CortexM3 CPU，這些特性使開 發(fā)人員可以在設(shè)備上（如家電、樓宇或工業(yè)自動(dòng)化）整合多種功能，如馬達(dá)控制、用戶界面控制和設(shè)備互連功能。其它目標(biāo)應(yīng)用包括需要聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)記沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位文 第三章 系統(tǒng)硬件部分模塊介紹 16 錄或 USB 外設(shè)擴(kuò)展功能的系統(tǒng)，如病患監(jiān)視、銷售終端機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)和保安系統(tǒng)。包括新的互連型系列在內(nèi)的 STM32 系列微控制器具有多種配套軟件和開發(fā)工具，其中包括意法半導(dǎo)體免費(fèi)提供的軟件庫(kù)以及第三方工具廠商的廣泛支持。意法半導(dǎo)體還將推出一個(gè)新的評(píng)估板，目前正在向大客戶提供 STM32F105 和 STM32F107 互連型系列的樣片。 EEPROM 模塊 EEPROM (Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory) [11]，電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器 一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)芯片。 EEPROM 可以在電腦上或?qū)Ｓ迷O(shè)備上擦除已有信息，重新編程。一般用在即插即用。 EEPROM（電可擦寫可編程 只讀存儲(chǔ)器 ）是可用戶更改的只讀存儲(chǔ)器（ ROM），其可通過高于普通電壓的作用來擦除和重編程（重寫）。不像 EPROM 芯片， EEPROM 不需從 計(jì)算機(jī) 中取出即可修改。在一個(gè) EEPROM 中，當(dāng)計(jì)算機(jī)在使用的時(shí)候是可頻繁地重編程的， EEPROM 的壽命是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)考慮參數(shù)。 EEPROM 的一種特殊形式是 閃存 ，其應(yīng)用通常是個(gè)人電腦中的 電壓 來擦寫和重編程。 EEPROM,一般用于 即插即用 （ Plug amp。 Play）。常用在接口卡中，用來存放硬件設(shè)置數(shù)據(jù)。 也常用在防止 軟件 非法拷貝的 硬件鎖 上面。 24LC064 是一款小容量的 EEPROM，主要用于用戶信息的存取，利用 EEPROM 的掉電不丟失性，在設(shè)計(jì)中主要利于它來保存用戶的步長(zhǎng)等信息。 如圖 所示， 24LC064 與 ADUC7026 單片機(jī)進(jìn)行 I178。C 通信，所以在 EEPROM 上 SDA、 SCKL 兩個(gè)通信管腳上接了上拉電阻。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位文 第三章 系統(tǒng)硬件部分模塊介紹 17 NC1NC2NC3GND4SDA5SCLK6WR7VDD824XX EEPROMU3470R5470R6VDDVDDRC4RC3 圖 EEPROM 接線圖 顯示模塊 液晶顯示器，或稱 LCD（ Liquid Crystal Display），為平面超薄的顯示設(shè)備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器 功耗 很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設(shè)備。它的主要原理是以 電流 刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面 [12]。 LCD 特點(diǎn)：機(jī)身薄，節(jié)省空間。與比較笨重的 CRT 顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。 省電，不產(chǎn)生高溫。它屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)熱 (主要耗電和發(fā)熱 部分 存在于背光燈管或 LED)，而 CRT 顯示器，因顯像技術(shù)不可避免產(chǎn)生高溫。 低輻射，益健康。液晶顯示器的輻射遠(yuǎn)低于 CRT顯示器（僅僅是低，并不 是完全沒有輻射，電子產(chǎn)品多多少少都有輻射），這對(duì)于整天在電腦前工作的人來說是一個(gè)福音。 畫面柔和不傷眼，不同于 CRT技術(shù)，液晶顯示器畫面不會(huì)閃爍，可以減少顯示器對(duì)眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。 5110 是一塊低功耗的 CMOS LCD 控制驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng) 48行 84列的圖形顯沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位文 第三章 系統(tǒng)硬件部分模塊介紹 18 示。所有必須的顯示功能集成在一塊芯片上，包括 LCD 電壓及偏置電壓發(fā)生器，只須很少外部元件且功耗小。 5110 與微控制器的接口使用串行總線。以下是 5110 主要的幾個(gè)引腳的功能： SDIN：串行數(shù)據(jù)線 SCLK：串行時(shí)鐘線 D/C：模式選擇 SCE：芯片使能 RES:復(fù)位實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 LED8SCLK7DIN6D/C5RST4SCE3GND2VCC1LCD_Nokia5110U212J1RD7RD5RD4 RD6RD3VDDVDDLCD_Nokia5110 圖 液晶顯示模塊電路圖 如圖和 所示，將 SCE與單片機(jī)的 RD3 連接，將 RES（ RST）連接到單片機(jī)的RD4， D/C 連接到單片機(jī)的 RD5 引腳，將 DIN連接到單片機(jī)的 RD6， SCLK 連接到 RC3。 使用 Nokia5110 液晶的四大理由： （ 1）性價(jià)比高， LCD1602 可以顯示 32個(gè)字符，而 Nokia5110 可以顯示 15 個(gè)漢字，30 個(gè)字符。 Nokia5110 裸屏僅 元， LCD1602 一般 15 元左右， LCD12864 一般 50~70元。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位文 第三章 系統(tǒng)硬件部分模塊介紹 19 （ 2） 接口簡(jiǎn) 單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動(dòng)， LCD1602 需 11 根 I/O 線， LCD12864需 12 根。 （ 3）速度快，是 LCD12864 的 20倍，是 LCD1602 的 40 倍。 （ 4） Nokia5110 工作電壓 ，正常顯示時(shí)工作電流 200uA 以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動(dòng)設(shè)備。 可以在市場(chǎng)上買到 Nokia5110 的裸屏和帶 PCB 的 Nokia5110 屏幕，因?yàn)镹okia5110 是不帶背光的，所以通常商家會(huì)在 PCB 上按了幾個(gè)背光 LED，上電就能亮。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位文 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 本文將以計(jì)步器為例，介紹了計(jì)步器的硬件設(shè)計(jì)和軟件算法的實(shí)現(xiàn)。該計(jì)步器系統(tǒng)采用 ADI 的 ADuc7026 作為主控芯片，采用 ADXL340 來采集加速度數(shù)據(jù)，最后通過 USB 接口與上位機(jī)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸 [13]。 CY7C68013 是 CYPRESS 公司在 2021 年 11 月推出的世界第 1 塊 功能設(shè)備芯片，完全適用于 ，并向下兼容 ，其內(nèi)置增強(qiáng)型 805l 微控制芯片口。它提供了一個(gè)基于 RAM 的軟解決方案，允許無限制地配置與升級(jí)。另外，CY7C68013 使用的是智能型的 SIE（串行行接口 引擎 )，能夠執(zhí)行所有的 USB 枚舉過程，通過預(yù)設(shè)的端點(diǎn)和可選的設(shè)置創(chuàng)建一個(gè)缺省的 USB 設(shè)備，這樣，就可以將USB 的固件存儲(chǔ)在主機(jī)上，而不必存入 USB 芯片中，大大減輕了固件的工作，簡(jiǎn)化了固件的編程 [14]。集成 I178。C 兼容的控制模塊，在 USB 設(shè)備接入主機(jī)后， USB 是根