基于STM32F103的水动力测控系统设计的解决方案

测控系统是水动力实验中的重要测试设备。在实验中有压力、拉力、加速度等物理量通过传感器转换成电压值，需要准确记录。虽然实验模型有很多种，但是共用传感器及测控系统，因此对测控系统的通用性和用户界面友好性提出了要求。本文采用嵌入式架构设计了测控系统。

本文设计的系统硬件基于STM32芯片，具有很强的扩展能力，易于移植，其外设单元资源丰富，能够达到系统要求的精度和范围。

1、硬件架构
采用嵌入式架构（见图1）的优点是通用性强，便于在多平台移植；主控芯片外围电路模块丰富，包括ADC、DA、CAN和SDIO等接口，独立完成对多种类型设备的测量、控制。芯片的主频高，运算能力也很强，适合嵌入复杂的算法。完全适合作为测控系统，具备系统升级和扩展的空间。

图1  嵌入式测控系统硬件架构

系统采用意法半导体推出的STM32F103，是基于Coretex-M3内核的32位ARM芯片系列，而ZET6属于该系列的高容量芯片，片内Flash为512KB，片内SRAM为64kB，主频72MHz，具备26位地址线和16位数据宽度。

系统的显示屏为翰彩4.3寸TFT液晶屏，分辨率为640&TImes;480，显示屏驱动模块是SSD1963，采用了16位（5位红色，6位绿色，5位蓝色）64K接口模式，由FSMC数据接口连接控制。覆盖电阻式触摸屏，控制芯片ADS7843输入触摸屏四路电压，用SPI通讯输出触摸点位置信息。图2所示为LCD接口电路。

图2  LCD驱动模块的接口电路

内部ADC模块是12位逐次逼近型，有16通道，采样率最高1MHz。STM32F103的CAN总线单元被称为bxCAN（BasicExtendedCAN），它支持CAN协议2.0A和2.0B；选用的CAN收发器是TJA1050，在CAN协议控制器和物理总线之间起到接口的作用，设计有120Ω的终端匹配电阻以适应不同的总线网络。图3所示为CAN模块的接口电路。另外，本文还设计了RS232接口以适应不同接口要求。

图3  CAN模块的接口电路