【正文】 GPS 已經(jīng)融入到了我們生活中的各個方面。 實際應用場景 GPS 的應用已經(jīng)更加的廣泛，已從軍事、國防和國家高科技產(chǎn)業(yè)擴展到各個民用領域。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，熟悉各個外設器件的功能與性能。通過最小系統(tǒng)板的設計，清楚地了解到最小系統(tǒng)的構成以及各個模塊 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 外設供電） ；板子有 三個按鍵 ， 其中一個是復位按鍵 ， 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 。 金陵科技學院學士學位論文 7 總結 31 7 總結 總結 通過本次課題，熟悉當前熱門的 GPS 技術的原理以及相關技術，鍛煉自己的動手能力和語言表達能力。 ? 液晶驅(qū)動子程序，調(diào)用液晶顯示器的顯示功能： 金陵科技學院學士學位論文 6 軟件設計 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，以及最終的結果，方便用戶查看該系統(tǒng)所測量的到的數(shù)據(jù)。 ? 應用程序通信子模塊，接受來自上位機的數(shù)據(jù)或命令，完成相應的操作： 金陵科技學院學士學位論文 6 軟件設計 28 開始待機應用程序 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，該子程序負責與上位機的通信。 I/O 口控制的，通過主控芯片的 PE7 和 PE8 來控制指示燈，當控制引腳為低電平時，相應的指示燈亮，當控制引腳為高電平時 ，相應的指示燈滅。通過相應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。 ? 按鍵電路 按鍵電路如圖 58所示。 ? 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。它使用 3管腳的 SOT23 封裝。低電平時，復位有效。復位電路在單片機 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，導致單片機無法正常工作，這個時候就可以通過復位電路了對單片機進行手動復位，使程序恢復正常的狀態(tài)。 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。所 以晶振電路是單片機系統(tǒng)的基礎，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。它為單片機系統(tǒng)提供穩(wěn)定的系統(tǒng)時鐘。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 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。 圖 51 電源模塊 金陵科技學院學士學位論文 5 硬件設計 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。金陵科技學院學士學位論文 5 硬件設計 22 5 硬件設計 硬件功能需求及芯片選型 硬件功能需求 ? 系統(tǒng)要擁有最小系統(tǒng)的全部電路功能 ? 系統(tǒng)要有與電腦通信的串口模塊 ? 系統(tǒng)要擁有在線調(diào)試功能，在發(fā)生錯誤的 時候能進行調(diào)試 芯片的選型 根據(jù)以上要求可以列出 如表 51 所示 的全部芯片型號： 芯片名稱 所需數(shù)量 描述 STM32103VC 1 主控制器芯片 MAX3232 1 CMOS 電平轉(zhuǎn) RS232 電平 1 5V 電壓轉(zhuǎn) 電壓 晶振 2 32． 768kHz 和 8MHz 按鍵 3 一個復位，兩個功能按鍵 LED 燈 3 一個電源指示燈 表 51 選型器件 硬件模塊電路設計 主控芯片 STM32最小系統(tǒng)電路設計 主控芯片 STM32 最小系統(tǒng)電路包括電源 電路、復位電路、晶振電路和寫入電路。 最后要設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： 金陵科技學院學士學位論文 3 軟件環(huán)境的構建 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： 金陵科技學院學士學位論文 3 軟件環(huán)境的構建 19 圖 39 Flash 選項 在此對話框中，主要設置不同芯片的 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 的對應位置，從而讓程序正確運行。要是不加這些目錄信息，編譯器就不知道要去哪里查找用戶的頭文件，編譯器就會有出錯提示。 設置完編譯器的宏定義后，下面要設置工程中所使用到頭文件的文件目錄。 圖 36 編譯器編譯選項 金陵科技學院學士學位論文 3 軟件環(huán)境的構建 17 首先配置 C/C++選項卡中的內(nèi)容，在第一行中的宏定義中要寫入特定的宏定義，事先告訴編譯器將要編譯那種芯片，由于同一系列的不同芯片硬件時鐘等的配置上稍有差異，所以有些編譯內(nèi)容頁不盡相同， 在此通過宏定義讓機器具備了區(qū)分不同芯片的能力，使得編譯器編譯出對應每種不同芯片的正確文件。 金陵科技學院學士學位論文 3 軟件環(huán)境的構建 16 圖 35 工程文件夾建立界面 在設置完文本編輯工具之后，下面將要設置編譯環(huán)境。 本課題所用的到硬件是 ST 公司的招牌芯片 STM32F103VC，按 圖 34選擇正確的芯片型號： 金陵科技學院學士學位論文 3 軟件環(huán)境的構建 15 圖 34 芯片幸好選擇界面 經(jīng)過該過程后，下面就是在工程中組織排列源代碼了，首先要建立若干個文件夾，以便將不功能 的硬件驅(qū)動代碼存放在不同的位置，方便查找。 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。 首先在官網(wǎng) 1. 點擊 安裝包安裝，選擇安裝路徑 ，出現(xiàn)如圖 31所示的對話框 ： 金陵科技學院學士學位論文 3 軟件環(huán)境的構建 13 圖 31 安裝初始化界面 2. 填寫用戶信息，輸入姓名、公司名和郵箱地址 ，安裝程序會彈出如圖 32 所示的對話框： 圖 32 用戶信息登錄界面 3. 安裝完成之后需要對軟件進行破解，否則軟件無法編譯調(diào)試打大的文件程序。 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、意法半導體、美信等的前沿產(chǎn)品都使用 IAR 編譯環(huán)境。 RealView 編譯器是 ARM RealView IDE 一系列組件之一，在片上操作系統(tǒng)領域應用較多，但是對于微控制器開發(fā)并沒有很好的支持。 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支持，這樣就會容易延緩產(chǎn)品的開發(fā)進度。 免費的開發(fā)平臺，首當其沖的無疑是基于 GCC 或 GUN 編譯器的開發(fā)平臺，這兩個編譯器是完全免費且開源的，用戶可以任意下載在任何場合放心使用。開發(fā)