水聲定位信標(biāo)設(shè)計案例 11.1信號處理器模塊 1 1 21.1.3STM32F103的Hal庫開發(fā) 5 71.1.5定時器配置 9 9 1.4SIM800C模塊 1.1.1信號處理器的選擇FPGA等。不同類型的控制系統(tǒng)設(shè)備具有不同的微控制器單元(MicroControllerUnit),一般稱為MCU,把ROM、RAM、CPU、I/O等模塊集成IC中。它的典型代表是單片機。比較常見的是51單片機、PIC單片機、AVR單片機、TI企業(yè)的MSP430單片機等。微處理器(MicroProcessingUnit),一般縮寫為MPU,是計算機的計算、判斷或控制中來的8位和16位進化到了32位和64位。MPU微處理器根據(jù)指令集不同可分為三種：MIPS基于32位RISC架構(gòu)ARM芯片占據(jù)大部分高端微處理器市場，目前，85%以上的無線通訊國Xillnx作為全球第一家開發(fā)FPGA芯片的科技公司而聞名于世。該公司于1985年生產(chǎn)出世界上第一款FPGA芯片。經(jīng)過30年的發(fā)展，F(xiàn)PGA硬件結(jié)構(gòu)、組織系統(tǒng)、軟件開發(fā)環(huán)境的開發(fā)環(huán)境，使他們能夠?qū)Ｗ⒂谠O(shè)計，大大減少設(shè)計周期。目前生產(chǎn)FPGA的公司主要有Xilinx、Altera等。雖然生產(chǎn)的FPGA的類型、品種、數(shù)量眾多，在架構(gòu)和技術(shù)性能上各有千秋，但都可以完成FPGA的基本功能。數(shù)字信號處理器(DigitalSingleProcessor),簡稱DSP,是為進行數(shù)字信號處理的而DSP采用哈佛計算機結(jié)構(gòu)，將程序和數(shù)據(jù)存儲在兩個單獨的空間允許并行獲取和執(zhí)行指令，工作同步進行，很大程度上提高了工作效率最早的DSP數(shù)字信號處理器主域?，F(xiàn)在DSP已廣泛應(yīng)用于語音數(shù)據(jù)通信、計算機硬件、數(shù)字媒體工業(yè)設(shè)備、工1.1.2信號處理器的選用考慮到能力需求、運算能力等因素，本文選用STM32F103單片機作為此次設(shè)計的信號1)內(nèi)核：具有ARM32位的CortexTM-M3CPU內(nèi)核，最高工作頻率為72MHz,2)存儲器：64K或128K字節(jié)的閃存程序存儲器，高達20K字節(jié)的SPAM。4)DMA:7通道DMA控制器。5)3種低功耗模式：休眠，停止，待機模式。VBAT為RTC和6)調(diào)試模式：串行調(diào)試(SWD)和JTAG接口。7)2個12位的AD轉(zhuǎn)換器(多達16個輸入通道):AD轉(zhuǎn)換范圍在0至3.6V。雙采樣8)最多多達7個定時器：3個16位定時器，每個定時器有4個用于輸入捕獲/輸出比較9)2個看門狗定時器(獨立看門狗和窗口看門狗)。表1.1為STM32F103C8核心板的基本配置SPAM(K字節(jié))內(nèi)存(K字節(jié))定時器通用3個((TIM2、TIM3、TIM4))高級控制一個(TIM1)通信接口2個(SPI1、SPI2)2個(I2C、I2C)3個(USART1、USART2、USART3)1個(USB2.0全速)1個(2.0B主動)GPIO端口37個12位ADC模塊(通道數(shù))工作電壓工作溫度環(huán)境溫度：-40°C~+85°C/-4結(jié)溫度：-40°C~+125°CSTM32F103C8T6引腳分布如圖1.1所示：PA2SSSS_1DD_1STM32原理圖如圖1.2所示：D1PBO/AN8/T3_C3PB14/SPI2_MISOVIIMIPB6/IICi_SCL/TIM4_CHI2345678932PB526PA12STM32的開發(fā)有三種方式：直接配置寄存器、使用標(biāo)準(zhǔn)庫、使用Hal庫開發(fā)。STM32的寄存器數(shù)量很多，全部記憶困難，直接操作寄存器非常的費力。也正是因為如此，ST公司為每款芯片都編寫了一份庫文件，即標(biāo)準(zhǔn)庫。在這些庫文件中，包含著常用一樣，都是為了節(jié)省程序開發(fā)時間，而且HAL庫極其有效，如果說標(biāo)準(zhǔn)庫把實現(xiàn)所需功能所需要配置的寄存器集成了，那么HAL庫的一些函數(shù)甚至可以集成實現(xiàn)某些特定功能。換句話說，同樣的功能，使用標(biāo)準(zhǔn)庫可能要用幾句話，但是HAL庫只需用一句話就夠了。并且HAL庫也解決了程序移植的問題，不同型號的stm32芯片它的標(biāo)準(zhǔn)庫不同，例如在STM32F4上開發(fā)的程序是不能移植到STM32F3上的，但如果使用HAL庫，只要使用的是故本次開發(fā)基于STM32F103的Hal庫進行開發(fā)。使用ST公司研發(fā)的STMcube軟件，通過圖形化的配置功能，生成整個使用HAL庫的工程文件。圖1.3為管腳配置圖，圖1.4NaRST豆O8圖1.38ToFLITFCLK(MHz)APB1peripheralelo84"PLLMuUSBPresealer]APB2peripheraleGPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct; HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENHAL_GPIO_WritePin(GPIOGPIO_InitStruct.Pin=GPIO_GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEHAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitS兆位/秒。USART接口具有硬件的CTS和RTS信號管理、支持IrDASIRENDEC傳輸編解串□1配置流程圖如圖1.5所示：申口1接收到申口1接收到一個字符產(chǎn)生接受完成中斷進入率口1中斷服務(wù)判斷中斷類型，調(diào)用相應(yīng)函數(shù)，如：接收完成1,按收緩存計算RxXferCunt減1函數(shù)huart2.Instance=USARThuart2.Init.WordLength=UART_WORDLEhuart2.Init.Parity=UART_PARhuart2.Init.Mode=UART_MODE_Thuart2.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROLhuart2.Init.OverSamif(HAL_UART_Init(&huart2)!=HAL_OK)STM32F103具有3個通用定時器，一個帶死區(qū)控制和緊急剎車的PWM高級控制定時器，兩個看門狗定時器，三個普通定時器。TIM_ClockConfigTypeDefsClockSourceConfig;TIM_MasterConfigTypeDefsMasterConfig;htim1.Init.Prescalehtim1.Init.CounterMode=TIM_COUNThtim1.Init.Period=1htim1.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVIhtim1.Init.AutoReloadPreload=TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_GPS模塊就是集成了RF射頻芯片、基帶芯片和核心CPU,并加上相關(guān)外圍電路而組成的一個集成電路。在本次設(shè)計采用了滿足設(shè)計要求的VK2828U7G5LF模塊，這個模塊主芯片是UBX-G7020-KT,通過串口通信與單片機相連接，當(dāng)使他工作的時候，就會開始定位，并將數(shù)據(jù)通過串口送給單片機，數(shù)據(jù)遵守NMEA0183協(xié)議，里面有時間、位置、地面速度MSS:信號強度等GGA:時間、位置、定位類型RMC:時間、日期、位置、速度數(shù)據(jù)輸出樣例所對應(yīng)的意義如表1.2所示：序號名稱樣例0消息ID1緯度2NN=北，S=南3經(jīng)度4EW=西，E=東56狀態(tài)A無效7DA=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效8校驗和$與*之間所有字符ASCII碼的校驗和9消息結(jié)束所用的GPS模塊外觀圖如下：參數(shù)最小標(biāo)準(zhǔn)電源電壓5V工作溫度℃℃例如：從GPS接收的樣例為：$GPRMC,060556.00,A,2236.9141,N,11403.2466,E,0.034度信息用abcde.fghi來簡化。y=(GLL[20]-0x30)*100000000+(GLL[21]-0x30)*10000000+(GLL[22]-0x30)*100z=((GLL[23]-0x30)*10+(GLL[24]-0x30)/0.00006+((GLL[26]-0x30)*1000+(GLL[27]-0+(GLL[28]-0x30)*10+(GLL[29]-0U53U53VCC5VK2828U7G5LF模塊二對于SIM800C模塊的控制操作是通過AT指令控制完成通訊的，所以該系統(tǒng)我們通過單片機的串口通訊來完成對SIM800C模塊的AT指令操作，將模塊與單片機的串口通訊連接即可。此模塊開關(guān)機時序如下：Va-0.15°VDD中注銷網(wǎng)絡(luò)Active