【正文】 2MHz， ，片上資源豐富，集成了高速存儲器，可多達 8個定時器， 16 個 12位 ADC采樣通道，具有 USART接口、 CAN總線接口、 I2C接口、 SPI接口和RTC實時時鐘等。C至 +105176。 下面主要介紹 STM32F103微控制器以下幾個部分： 內(nèi)置 SRAM（靜態(tài)隨機存取存儲器） 多達 64K字節(jié)的內(nèi)置 SRAM， CPU能以 0等待周期訪問 (讀 /寫 )。同樣，在需要時可以采取對 PLL時鐘完全的中斷管理 (如當(dāng)一個外接的振蕩器失效時 )。 AHB和高速 APB的最高頻率是 72MHz，低速 APB的最高頻率為 36MHz。 當(dāng)使用 USB功能時，必須同時使用 HSE和 PLL， CPU的頻率必須是 48MHz或72MHz。 供電方案 ? VDD = ～ ： VDD管腳為 I/O管腳和內(nèi)部調(diào)壓器的供電。使用 ADC時， VDD不得小于 。 ? VBAT = ～ ：當(dāng)關(guān)閉 VDD時，（通過內(nèi)部電源切換器）為 RTC、外部 32kHz振蕩器和后備寄存器供電。后備寄存器 (42個 16位的寄存器 )可以用于保存 84個字節(jié)的用戶應(yīng)用數(shù)據(jù)。 實時時鐘具有一組連續(xù)運行的計數(shù)器，可以通過適當(dāng)?shù)能浖峁┤諝v時鐘功能，還具有鬧鐘中斷和階段性中斷功能。內(nèi)部低功耗 RC振蕩器的典型頻率為 40kHz。 RTC具有一個 32位的可 編程計數(shù)器，使用比較寄存器可以進行長時間的測量。 系統(tǒng)時基定時器 這個定時器是專用于操作系統(tǒng)，也可當(dāng)成一個標準的遞減計數(shù)器。 通用定時器 (TIMx) STM32F103xC、 STM32F103xD和 STM32F103xE增強型系列產(chǎn)品中內(nèi)置了多達 4個可同步運行的標準定時器 (TIM TIM TIM4和 TIM5)。它們還能通過定時器鏈接功能與高級控制定時器共同工作，提供同步或事件鏈接功能。 任一標準定時器都能用于產(chǎn)生 PWM輸出。 基本定時器（ TIM6和 TIM7 ） 這 2個定時器主要是用于產(chǎn)生 DAC觸發(fā)信號，也可當(dāng)成通用的 16位時基計數(shù)器。四個獨立的通道可以用于： 輸入捕獲；輸出比較；產(chǎn)生 PWM(邊緣或中心對齊模式 )；單脈沖輸出；互補 PWM輸出，具程序可控的死區(qū)插入功能； 配置為 16位標準定時器時，它與 TIMx定時器具有相同的功能。 在調(diào)試模式下，計數(shù)器可以被凍結(jié)。 通用同步 /異步收發(fā)器 (USART) 內(nèi)置了 3個通用同步 /異步收發(fā)器 (USART USART2和 USART3)，和 2個通用異步收發(fā)器 (USART4和 USART5)。 USART1接口通信速率可達 /秒，其他 USART接 口通信速率可達 兆位 /秒。 控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (CAN) CAN接口兼容規(guī)范 (主動 )，位速率高達 1兆位 /秒。具有 3個發(fā)送郵箱和 2個接收 FIFO， 3級 14個可調(diào)節(jié)的濾波器。 USB專用的 48MHz時鐘由內(nèi)部主 PLL直接產(chǎn)生。多數(shù) GPIO管腳都與數(shù)字或模擬的外設(shè)共用。 在需要的情況下， I/O管腳的外設(shè)功能可以通過一個特定的操作鎖定，以避免意外的寫入 I/O寄存器。 1 ADC(模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器 ) STM32F103xE增強型產(chǎn)品內(nèi)嵌 3個 12位的模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC)，每個 ADC共用多達 21個外部通道，可以實現(xiàn)單次或掃描轉(zhuǎn)換。 ADC接口上額外的邏輯功能包括： 同時采樣和保持；交叉采樣和保持；單次采樣； ADC可以使用 DMA操作。 JTAG的 TMS和 TCK信號分別與 SWDIO和 SWCLK共用管腳， TMS腳上的一個特殊的信號序列用于在 JTAGDP和 SWDP間切換。設(shè)計穩(wěn)定的電源電路有效的驅(qū)動硬件工作；設(shè)計電流、電壓采集模塊，并帶有過流保護電路，采集蓄電池化成過程電流、電壓；設(shè)計通訊模塊，完成上位機與主控制器之間的數(shù)據(jù)通訊；設(shè)計存儲器模塊，存儲相關(guān)數(shù)據(jù)；設(shè)計 PWM輸出模塊，控制蓄電池化成過程電源充放過程。通過改變 PWM輸出占空比已完成對蓄電池化成充放電電源的控制。 本章小結(jié) 本章主要給出了本課題總體的設(shè)計方案，對蓄電池化成技術(shù)、 CAN總線技術(shù)做了簡要介紹，并對硬件電路使用到的主要器件做了介紹，列出了器件主要參數(shù)、使用環(huán)境及其功能等，最后還分別給出了系統(tǒng)硬 件設(shè)計方案與軟件設(shè)計方案。 存儲器采用如圖 I2C芯片 FM24CL64，單片容量 8KB， 5片構(gòu)成40KB數(shù)據(jù)存儲空間。 表 STM32F103VET6部分管腳資源分配 序號 管腳編號 端口 網(wǎng)絡(luò) 分配說明 1 23~2 2 30 PA0~PA5 I U I U IU I U3 配置為 AD采樣通道，分別采樣 3路蓄電池電壓和電流 2 17 PC2 UIN 配置為 AD采樣通道，采樣直流母線電壓 3 31 PA6 I1_BRK 過電流保護（中斷）信號 32 PA7 I2_BRK 34 PC5 I3_BRK 4 67 PA8 PWM3 控制 3路蓄電池充放電的 PWM輸出信號 68 PA9 PWM2 69 PA10 PWM1 5 70 PA11 CAN_RX_1 CAN總線收發(fā)信號 71 PA12 CAN_TX_1 6 51 PB12 PWMEN 總控制 3路 PWM信號的輸出允許 7 52 PB13 SLOCK1 分別用于控制 3路 PWM信號的輸出允許 53 PB14 SLOCK2 54 PB15 SLOCK3 8 20 VREF SGND AD轉(zhuǎn)換參考電源 21 VREF+ VREF+ 22 VDDA VREF+ 19 VSSA SGND 9 56 PD9 SLC_UP1 用于 3個橋臂上下管的邏輯互鎖 57 PD10 SLC_UP2 58 PD11 SLC_UP3 10 40 PE9 Clear_Erorr1 過流故障清除引腳（復(fù)位 74HC74） 41 PE10 Clear_Erorr2 42 PE11 Clear_Erorr3 注 ： 對應(yīng) ，被采用的管腳已被標識出，未被采用部分未被標識。 JS158模塊 額定 400V直流電經(jīng)由 JS158（ POW1，輸入范圍 170V700V直流電）模塊轉(zhuǎn)換后得到多路隔離輸出，詳見表 。15V作為基準電源、過流保護、電壓檢測、電流檢測等模塊的模擬電源 （ 3） JS158產(chǎn)生的 5V VCC經(jīng)過 VDD （ 4） JS158產(chǎn)生的 24V直接給急停按鈕和繼電器用， 24V經(jīng)過 7812轉(zhuǎn)化成 177。 基準電源模塊 基準電源部分電路主要由 UR1(OP07)和 UR2(REF2933)、 UR3(OP07)組成。 如圖 ， 5V電壓經(jīng) REF2933電壓轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換后輸出 VREF_OUT。 圖 UR2(REF2933) 如圖 ，經(jīng)由 JS158產(chǎn)生的 177。電路原理如下： 由可得到 即 即可得到 REF_IP。15V為運算放大器 OP07AJ/883提供電源，原理同上，可得到輸出 VREF+，為 ARM的 AD采樣提供基準電壓。 JTAG電路 JTAG電路由 210的 JTAG端子、上拉電阻 (R12 R13 R13 R133)和下拉電阻（ R12 R130）組成。 圖 JTAG電路 RS485通訊接口電路 圖 RS485通訊接口電路 RS485通訊接口電路芯片采用 8引腳、傳輸速率可達 10Mbps的 MAX3485，半雙工模式，其數(shù)據(jù)的收發(fā)要通過 PC12信號進行轉(zhuǎn)換控制。由于采用隔離方式， ADUM1201和 TJA1040隔離輸出側(cè)的直流 +5V電源（ +5V_B，BGND）需外部提供。 這是一個反相比例放大電路，由運放電路知識知： 易得 DC_I1_P電壓值為 DC_I1的 1/2，且方向相反。 圖 如圖 ， DC_I1_P經(jīng)過過流保護模塊中的 U2A(OPA2277)和 U2B(OPA2277)取絕對值后，得到電流采樣的絕對值信號 I1_Protect。于是達到了對信號 DC_I1_P取絕對值的效果。 如果經(jīng)過 R11后的信號壓值大于 4V，即 D3兩端電壓差超過 ，則 D3導(dǎo)通，這樣便起到了濾波效果，保護了 ARM主控制器。 如圖 ，用 U4A(LM339)將 I1_Protect與 REF_IP進行比較，比較輸出結(jié)果是I1_Error。 圖 74HC74為 D觸發(fā)器，如圖 ，下面說明一下其工作原理： PR和 CLR分別為預(yù)置端與清零端，低電平有效。 以上為第一路電感電流的過流保護電路，第二 路與第三路的過流保護原理與此類似，詳見原理圖。將 U1輸入到 ARM的 AD上，由 ARM進行采樣和處理。 圖 如圖 ，直流母線電壓經(jīng)過分壓后，由 U29(HCNR200，線性光耦 )、 U28 (OPA277)和 U30A(OPA2277)組成的采樣電路采樣后，再經(jīng)過電阻分壓和 U30B(OPA2277)濾波后得到信號 UIN。 圖 PWM輸出電路 第一路從 ARM中輸出的 PWM信號 PWM1經(jīng)過 PWM輸出電路輸出到主電路的驅(qū)動電路前級的過程如圖 ，控制一個橋臂的上下兩個 IGBT。 PWM_EN信號作為 3路 PWM信號的總的輸出允許信號，控制 U23(74HC245)的輸出允許引腳。 第二路和第三路的 PWM輸出的邏輯控制與第一路相似，詳見原理圖。 兩個外部晶振貼片分別產(chǎn)生頻率為 8MHz和 ，分別為ARM提供高速和低速外部時鐘信號。 ARM腳去耦電容焊接在靠近 ARM管腳的地方，幫助去除干擾信號。C動作）和光電耦合器 U14(TLP521)構(gòu)成， U14輸出信號進入 ARM端口，軟件檢測到過溫電平信號后軟件控制封鎖 IGBT，切斷主電路板上與蓄電池連接的繼電器。 圖 圖 外部晶振 圖 圖 圖 本章主要探討了硬件電路的實現(xiàn)問題。這些模塊之間通過直接或間接地聯(lián)系來實現(xiàn)硬件電路的整體功能，電流、電壓信號的檢測，以及 PWM信號的輸出，并具有過流保護功能。 ARM主控制器控制程序 由于在硬件電路測試過程中不小心將硬件燒壞，而短時間內(nèi)又無法獲得替代的板子，鑒于時間限制，本課題只討論對于主控制器的控制程序及其仿真。圖 PWM輸出仿真圖，自上而下分別對應(yīng)管腳 ， ， ，占空比分別為 100%， 50%， 25%。為得到 72MHz的系統(tǒng)時鐘，這里選擇鎖相環(huán)（ PLL）時鐘源作為系統(tǒng)時鐘。（ HSE為外部高速時鐘信號， ， HSE頻率為 8MHz） GPIO管腳設(shè)置 設(shè)置 GPIOA 上的 TIM1 1， 2， 3通道對應(yīng)引腳 ， ， 為復(fù)用推挽輸出，設(shè)置 CAN的 Rx， Tx對應(yīng)的引腳 ， 與復(fù)用推挽輸出。 = GPIO_Pin_8| GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 。 = GPIO_Speed_50MHz。GPIO_InitStructure)。 = CAN_BS1_8tq。 分頻數(shù)設(shè)置為 5，配置接收緩沖標識符為 0x00AA0000，配置過濾器為 32位屏蔽位模式，過濾器屏蔽標識符為 0x00FF0000。 CAN波特率的計算公式為： 其中。則 CAN的波特率可求出。 根據(jù) CAN總線物理層的要求， CAN總線的波特率和傳輸距離成反比，于是要通過位時序來調(diào)整 CAN總線的波特率。 //初始化輸出比較通道 1計數(shù)周期變量 vu16 CCR2_Val = 25000。 // 初始化輸出比較通道 3計數(shù)周期變量 （ 2） = 50000。 = 0。 TIM_TimeBaseInit(TIM1 , amp。 程序（ 1）中分別給 CCR1_Val、 CCR2_Val、 CCR3_Val賦值為 50000、 25000、 12500。 程序（ 2）中設(shè)置定時器 TIM1計數(shù)重載值為 50000，預(yù)分頻數(shù)為 0，時鐘分割為 0，向上計數(shù)模式。 占空比可通過此計數(shù)公式獲得： 要改變其他兩路 PWM占空比只需改變 CCR2_Val、 CCR3_Val的值即可。 STM32固件庫 為了使開發(fā)人員能更快地進行 STM32的應(yīng)用程序開發(fā)， ST公司提供了一個完美的 STM32設(shè)備固件（驅(qū)動）庫。 下面給出一些重要固件庫文件： 表 STM32固件庫函數(shù) 函數(shù)名 說明 主示例函數(shù)體 stm32f10x_c參數(shù)配置文件，它要求用戶在運行應(yīng)用程序之前對它進行修改，定義需要與庫進行交互的參數(shù)。如果有多個中斷請求映射到同一個中斷向量，該函數(shù)采用輪循環(huán)圍中斷標志的方式來確認中斷源。 stm32f10x_lib.h頭文件，包括所有外圍模塊的頭文件，這是唯一一個需要在用戶應(yīng)用程序中引用的文件，它作為庫的接口。該函數(shù)初始化已定義的指針。它提供給所有的外圍模塊。包括所有外圍驅(qū)動程序使用的普通類型和常量。包括 PPP外圍模塊函數(shù)的定義和在這些函數(shù)中使用的變量的定義。 如何用 Visual Basic開發(fā)應(yīng)用程序 通過 Visual Basic軟件設(shè)計 CAN總線上