电子信息工程毕业设计论文Cortex的应用研究.doc

《电子信息工程毕业设计论文Cortex的应用研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子信息工程毕业设计论文Cortex的应用研究.doc（37页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、山 东 师 范 大 学 本科毕业论文（设计）论文（设计）题目： Cortex的应用研究 The Application Research of Cortex 学 号： 姓 名： 学科专业： 电子信息工程 指导教师： 山东师范大学教务处制2010 年 5 月20 日毕业论文（设计）内容介绍论文（设计）题 目Cortex的应用研究选题时间2010.1.18完成时间2010.5.18论文（设计）字数7124关 键 词Cortex ，STM32， CAN总线，Delphi，PT100 ，SD卡，FATFS文件系统论文（设计）题目的来源、理论和实践意义：题目来源：教师推荐理论意义： 现代工业控制领域通常

2、要测量很多信号，并将其转化为计算机可以识别的二进制信号，并利用计算机监视和记录各种测量的信号。这个过程就要涉及到信号的采集、传输、处理和保存。 Cortex是英国ARM公司最近推出的微处理器内核，ARM的Cortex系列包括三个系列，都实现了Thumb-2指令集，以及最新的ARMv7架构。CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数

3、据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。实践意义： 通过上位机与下位机的通信，实现对温度数据的实时采集与显示。通过MCU软硬件设计，熟悉了Altium Designer、KEIL及Delphi的使用方法，增加了实践经验。通过对论文文档的编写，提高了自己的语言表达能力。论文（设计）的主要内容及创新点：主要内容：本文介绍了基于Cortex M3的STM32F103xB的多点温度监控系统的设计，包括硬件设计、软件设计。温度采集部分采用高精度的PT100，通过STM32内部自带的12位AD，将温度值转化为数字信号。然后将数字形式的温度值通过CAN总线传到CAN主节点，主节点通过串口各从节点的数据发

4、送到上位机软件，上位机对各点的数据进行实时曲线显示并进行存贮。创新点： 本文的创新点在于结合了高性能的STM32系列芯片与Delphi上位机软件的编写，在KEIL 4集成开发环境与JLINK调试工具中进行软件编写与调试，并结合了SD卡及FATFS文件系统对数据进行存储。通过软、硬件的结合的方法实现数据采集与处理。附：论文（设计）本人签名： 2010 年 5 月 18 日目 录中文摘要5英文摘要51.引言61.1.Cortex概述61.2.STM32系列芯片概述71.3.CAN总线概述81.4.SD卡概述91.5.FATFS文件系统概述92.系统总体设计102.1.总体方案概述102.2.系统上

5、位机概述112.3.系统下位机概述112.4.CAN从节点概述113.系统硬件选型与电路原理图设计123.1.硬件选型123.2.CAN主节点电路设计133.2.1.电源模块133.2.2.时钟模块133.2.3.复位模块133.2.4.调试模块143.2.5.CAN接口模块143.2.6.SD卡模块153.2.7.RS232模块153.3.CAN从节点电路设计153.3.1.PT100模块153.3.2.从节点地址选择模块164.系统PCB设计与硬件调试164.1.从原理图到PCB164.2.PCB布局174.3.PCB布线174.4.硬件调试185.软件设计与系统调试205.1.CAN总线

6、的数据帧与远程帧205.2.CAN从节点程序设计215.3.CAN主节点程序设计215.4.Delphi上位机程序设计235.5.系统总体调试246.结束语26参考文献 27Cortex的应用研究XXX摘要：本文介绍了基于Cortex M3的STM32F103xB的多点温度监控系统的设计，包括硬件设计、软件设计。温度采集部分采用高精度的铂电阻PT100，通过STM32内部自带的12位AD，将温度值转化为数字信号。然后将数字形式的温度值通过CAN总线传到CAN主节点，主节点通过串口各从节点的数据发送到Delphi编写的上位机软件，上位机对各点的数据进行实时曲线显示并进行存贮。在没有上位机的场合，

7、主节点将数据以文本文档的形式存储在主节点的SD卡中。关键词：Cortex ，STM32， CAN总线，Delphi，PT100 ，SD卡，FATFS文件系统 中图分类号：TP391The Application Research of Cortex Liu YunqianAbstract: This article describes a multi-point temperature monitoring system based the STM32F103xB MCU of Cortex M3, including hardware design and software design.

8、The part of temperature acquisition uses the high precision PT100 .The analog temperature value is converted into a digital signal through the STM32 internal 12-bit AD. And the digital temperature value is transmitted to master node through the CAN bus. Then the master node transmit the data from al

9、l slave node to the PC software through the serial port.The PC software is made by Delphi.All slave nodes temperature is displayed in realtime chart and can be stored in PC for a later use. In the absence of PC , the master node will store data to the masters SD card in TXT format .Keywords: Cortex

10、,STM32,Controller Area Network, Delphi, PT100,SD Card,FAT File System1. 引言1.1. Cortex概述 Cortex是英国ARM公司最近推出的微处理器内核，ARM的Cortex系列包括三个系列，都实现了Thumb-2指令集，以及最新的ARMv7架构。ARM Cortex系列处理器拥有三个分工明确的分支系列：A系列面向复杂的高端应用程序，用于运行开放式的复杂操作系统；R系列针对实时系统；M系列为对成本敏感的微处理器。 其中A系列为Applications processors，即应用处理器。A系列现在主要有A5、A8以及A9

11、三个子系列。其中的 Cortex-A9是目前支持ARMv7架构的性能最强的ARM处理器，并支持多核。 R系列即为Real-time applications，目前主要有Cortex R4系列。Cortex R系列保持了与不带MMU的传统ARM处理器的代码兼容，即传统ARM芯片的程序不需要重新编译就可在Cortex R4上面运行。 M系列的M即为Money,Cortex M系列对成本及功耗进行了优化。目前主要有M0、M1、M3、M4四个子系列。其中Cortex M4是ARM最新的嵌入式处理器，其增加了数字信号处理的功能。另外，ARM公司为Cortex M系列微控制器开发了Cortex微控制器软件

12、接口标准（CMSIS）,该标准是一个与MCU供应商独立的硬件抽象层，CMSIS简化了软件设计，基于CMSIS标准的软件架构主要分为以下4层：用户应用层、操作系统及中间件接口层、CMSIS层、硬件寄存器层。其中CMSIS层起着承上启下的作用1。Cortex M3是目前应用最多的产品，其内部框架如图1-1所示。其中主要包括处理器内核、中断控制器、调试单元、总线单元以及内存保护单元。图1-1 目前Cortex M3的产品主要有意法半导体的STM32系列，德州仪器的LM3S系列以及恩智浦的LPC 1300/1700系列。下面主要介绍意法半导体的STM32系列。1.2. STM32系列芯片概述 STM3

13、2系列32位闪存微控制器使用来自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，该内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。Cortex-M3在系统结构上的增强，让STM32受益无穷；Thumb-2指令集带来了更高的指令效率和更强的性能。STM32系列MCU给用户带来了前所未有的自由空间，提供了全新的32位产品选项，结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性，同时保持了高集成度和易于开发的优势。意法半导体的STM32系列目前主要包括3个大系列:l STM32F系列，32位ARM Cortex基础型微控制器。l STM32L系列，32位超低功耗微控制器

14、。 l STM32W 系列，32位ARM Cortex 射频微控制器。 STM32F10X系列目前有5个产品线：STM32F100（Value Line）、STM32F101（基本型）、STM32F102（USB基本型）、STM32F103（增强型）、STM32F105/STM32F107（互联型）。如图1-2所示。 图1-2目前最高版本的STM32F103XG支持1MB Flash和96KB RAM。1.3. CAN总线概述CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆

15、或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义211或229个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个

16、字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一2。CAN总线拓扑结构如图1-3所示 图1-31.4. SD卡概述 SD卡（Secure Digital Memory Card）中文翻译为安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999

17、年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。SD卡结构如图1-4所示 图1-4 图1-5 SD卡有2种可选的通信协议：SD模式和SPI模式。 SD模式是SD卡的标准读写方式，选用此模式需要选择带SD卡控制接口的MCU或者额外的SD卡控制单元；SPI模式通过SPI总线完成SD卡与主控制器的通信。单片机控制SD卡一般采用SPI模式。SPI模式下SD卡引脚如图1-5所示。1.5. FATFS文件系统概述 FATFS即FAT File System，FATFS是专为小型嵌入式系统实现FAT文件系统而开发的通用的文

18、件系统模型。它是用标准C编写的与硬件架构无关的文件系统模型。它可以不经任何改变而移植到一些低价的微控制器上面。FATFS在系统中的位置如图1-6所示。FATFS具有如下特点： 图1-6l 与Windows完全兼容的FAT文件系统。l 与硬件平台无关，便于移植。 l 占用很小的ROM及RAM。 l 各种配置选项：多个卷（物理驱动器和分区）、RTOS、长文件名、只读等。此外FATFS还有一个子集Petit FatFs，它是专为小型8位微控制器实现文件系统而开发的。它具有非常小的代码以及占用非常小的RAM的特点。FATFS提供了应用程序接口，可以很方便的对FAT卷进行操作3。2. 系统总体设计2.1

19、. 总体方案概述 基于STM32F103xB的多点温度监控系统的整体结构图如图2-1所示 图2-1 其中温度传感器采用高精度的铂电阻PT100，通过从节点STM32内部自带的12位AD将温度值转化为数字信号。然后将数字形式的温度值通过CAN总线传到CAN主节点，主节点通过串口各从节点的数据发送到Delphi编写的上位机软件，上位机对各点的数据进行实时曲线显示并进行存贮。在没有上位机的场合，主节点将数据以文本文档的形式存储在主节点的SD卡中。2.2. 系统上位机概述 上位机选用运行Windows XP的PC，Windows XP具有稳定性好、应用广泛的特点。上位机软件编程语言采用Delphi，D

20、elphi是Windows平台下著名的快速应用程序开发工具，Delphi是一个集成开发环境（IDE），使用的核心是由传统Pascal语言发展而来的Object Pascal，以图形用户界面为开发环境，透过IDE、VCL工具与编译器，配合连结数据库的功能，构成一个以面向对象程序设计为中心的应用程序开发工具。Delphi有强大的可视化控件库（VCL），VCL是Delphi 的核心，它扩展了Delphi的功能。本系统上位机设计主要用到了以下两个控件：SPCOMM（串口控件）和TeeChart（图形控件）。该上位机软件主要实现了五个功能：l 实时曲线显示当前各从节点的温度l 打印实时曲线l 将实时曲线

21、保存为图片l 将实时曲线的数据保存为TXT文档l 实时温度超过报警值时报警2.3. 系统下位机概述 系统下位机即CAN主节点，下位机微控制器采用STM32F103RBT6，下位机通过串口与上位机进行通信。下位机起到协议转换器的作用，实现CAN总线协议和串口协议之间的桥接，即下位机接受CAN从节点发送过来的数据，将其按照一定的格式通过串口发送到上位机。下位机CAN收发器采用NXP的高速收发器TJA1040。RS232电平转换芯片采用MAX3232。此外，下位机还有SD卡模块，SD卡通过SPI总线与STM32通信，并移植了FATFS文件系统，可以把各从节点的温度数值存储在SD卡中。2.4. CAN

22、从节点概述 CAN从节点微控制器采用STM32F103RBT6，CAN从节点的站地址由拨码开关选择。温度传感器PT100接在传感器测量电桥的一个桥臂上，从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入STM32。经STM32内部AD转换成温度数值。此数字值通过CAN总线传送到CAN主节点。3. 系统硬件选型与电路原理图设计3.1. 硬件选型 本系统采用主节点+从节点的结构，主节点主要实现CAN总线和串口协议之间的桥接。CAN总线的实现一般有两种方法：1、MCU+独立CAN控制器，2、直接选用带CAN控制器的MCU。由于独立CAN控制器价格一般比较贵，这里直接选用带CAN控制器的MCU。基于Corte

23、x M3内核的STM32系列微控制器自上市以来，以市场定位优势与技术领先，赢得各种大规模应用的龙头企业的青睐。STM32F10X功能框图如图3-1所示。图3-1 其中增强型STM32F103系列带有CAN控制器，可以满足本系统的需求。在兼顾成本和功能以及为以后的扩展留出一定余量的基础上，本系统选择具有128KB Flash和20KB RAM的STM32F103RBT6。 CAN收发器采用NXP的高速收发器TJA1040，TJA1040是PCA82C250的替代品，它完全符合了ISO 11898标准，具有高速、低功耗、低电磁辐射的优点。 RS232电平转换芯片采用MAX3232，它具有低功耗、高

24、数据速率以及增强型ESD保护等特性。采用专有的低压差发送输出级，+3.0V至+5.5V供电时利用内部双电荷泵保证RS-232性能。工作时，电荷泵仅需要四个100 nF的小电容。 测温传感器采用铂热电阻PT100，PT100 是一种广泛应用的测温元件,在-50600范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势,包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。与PT100连接的放大器采用双通道差分输入运算放大器LM358。3.2. CAN主节点电路设计43.2.1. 电源模块 电源是嵌入式系统的重要组成部分，本系统由外部+5V供电，外部电源引入后，首先经过470uF电解电容和100nF电容去耦，然后经过线性稳

25、压器件AMS1117-3V3将电源稳压至3.3V。此外STM32F103RBT6每一个电源引脚处都应该加100nF的去耦电容，提高电路的稳定性。电源模块电路如图3-2所示。 图3-23.2.2. 时钟模块 系统主时钟选用外部8MHZ晶振，经内部锁相环PLL倍频至72MHZ供内部使用，此外还有32768HZ的时钟供芯片内部RTC使用。时钟模块电路如图3-3所示。 图3-33.2.3. 复位模块 由于STM32内部自带上电复位电路，所以本系统的复位电路只要实现按键按下的时候复位即可。复位模块电路如图3-4所示。 图3-43.2.4. 调试模块 标准的JTAG接口是4线:TMS, TCK, TDI、

26、TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。JTAG接口一般有10针、14针、20针。本系统采用20针接口，配合JLINK调试器实现对STM32的调试。调试模块电路如图3-5所示。 图3-53.2.5. CAN接口模块 采用高速CAN收发器TJA1040，接线端子两端分别是CAN差分信号的CANH和CANL，CANH和CANL之间接有120欧终端电阻。CAN接口模块如图3-6所示。 图3-63.2.6. SD卡模块 采用SPI总线与STM32进行数据传输，用到了4跟数据线MISO（SD卡数据输出）,MOSI（SD卡数据输入）,SCLK（同步时钟）,SD_CS（SD卡片选）

27、。SD卡模块如图3-7所示。 图3-73.2.7. RS232模块 电平转换芯片采用MAX3232，输入电源兼容3.3V和5V。外部采用直连串口线与上位机连接。RS232模块电路如图3-8所示。 图3-83.3. CAN从节点电路设计 CAN从节点电路的电源模块、时钟模块、复位模块、调试模块以及CAN接口模块与CAN主节点相同，这里不再赘述。下面只介绍不同的地方。CAN从节点去掉了RS232模块以及SD卡模块，加了以下两个模块：3.3.1. PT100模块 采用电桥测量法，PT100作为传感器测量电桥的一个桥臂，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。从电

28、桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入STM32F103RBT6的AD输入通道8。为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大。当温度上升时，Pt100 阻值变大，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压对应升高5。 PT100模块电路如图3-9所示。 图3-93.3.2. 从节点地址选择模块 每一个从节点都对应一个独立的从节点地址，该地址由拨码开关进行设定。MCU通过读取I/O口PC6-PC13的高低电平来确定从节点地址。从节点地址选择模块如图3-10所示。 图3-104. 系统PCB设计与硬件调试 本系统的原理图设计和PCB设计采用Altium Designer W

29、inter 09（8.3）。Altium Designer具有强大的交互式布线功能和3D功能，给使用者带来很大的方便。因本系统CAN主节点和从节点均采用STM32系列微控制器，只有外围器件有差别，为降低成本，把他们设计在同一个PCB上面。4.1. 从原理图到PCB Protel最初的版本是先要从原理图导出网络表（Netlist），然后在PCB中导入网络表。目前其他一些PCB软件（如Cadence）也是如此，而Altium Designer改进了这种状况，不需要生成网络表，直接可以由原理图更新到PCB。原理图更新到PCB后首先进行初步布局，确定PCB的大小，本系统PCB大小为70mm*75mm，

30、然后在禁止布线层（Keep-Out Layer）圈定允许布线的范围。4.2. PCB布局 PCB布局应该遵循美观、大方以及便于走线的特点。本系统布局按照以下步骤：l 划分数字部分和模拟部分在PCB板上的布线区域，本系统采用的温度传感器PT100模块为模拟部分l 初步划分完毕後，从接插件开始放置元器件，注意周围要留出接插件的空间且接插件尽量往板子边缘放，放置电源模块相关元件。l 放置STM32芯片及其周边晶振、去耦电容等，晶振、去耦电容尽量靠近STM32l 放置模拟部分PT100模块相关电路，敏感模拟信号走线尽量短l 放置其它数字元器件及去耦电容，去耦电容离数字器件电源引脚尽可能近布局完成后效果

31、如图4-1所示。 图4-14.3. PCB布线 在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。布线之前首先应该设定布线规则，布线规则覆盖了电气、布线、制造、放置、信号完整等。比较常用的规则有线间距、线宽、布线拓扑、布线层等。为减少数字信号对模拟信号的干扰，数字信号走线尽量放置在数字信号布线区域内， 模拟信号走线尽量放置在模拟信号布线区域内。l 所有连到晶振输入/输出端的走线尽量短，如可能，晶振外壳接地l 尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，清除地线环路，以防意外电流回馈影响电源l 所有

32、数字器件电源/地间的去耦电容走线尽量短，去耦电容走线不能使用过孔l 模拟信号走线尽量线宽l 布线完成后要进行设计规则检查（DRC），需认真检查布线设计是否符合制定的规则布线完成并覆铜后效果如图4-2所示 图4-24.4. 硬件调试 当PCB板加工完成后，首先应仔细检查印制电路板的连线是否有短路或断线的地方，然后用万用表测试电源和地是否短路。在焊接时，以模块电路为单位，一个模块一个模块的焊接。在每一模块焊接完成之后，都需要进行测试。加工完成后的PCB如图4-3所示： 图4-3焊接调试时按照下列步骤：l 首先焊接电源模块，焊完后测试3.3V电源输出是否正确l 焊接STM32芯片、周边去耦电容、8M

33、 Hz晶振模块以及20针JTAG模块。用JLINK连接JTAG引脚，PC端用RealView MDK 4.02调试，Jlink设置如图4-4所示，若其中SWDIO栏 Device Name显示ARM CoreSight SW-DP说明芯片已被JLINK识别，然后进入调试模式，看程序能否正常下载，能否正确运行。 图4-4l 焊接PT100模块电路，用万用表测量LM358输出是否正常，是否随温度变化而变化l 焊接MAX3232部分电路，下载简单串口程序，看串口是否正常l 焊接CAN收发器TJA1040以及SD卡部分电路焊接完成的主节点如图4-5所示（其中SD卡在PCB反面） 图4-5 5. 软件设

34、计与系统调试5.1. CAN总线的数据帧与远程帧 CAN总线有4中不同的帧类型：数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。本系统软件设计用到了其中的数据帧和远程帧，现做简要介绍。l 数据帧（Data Frame）：将数据从发送器传输到接收器，数据帧一般结构如图5-1所示 图5-1l 远程帧（Remote Frame）：总线节点发出远程帧，请求发送具有同一标识符的数据帧,本系统远程帧由CAN主节点发出，向CAN从节点请求数据。数据帧一般结构如图5-2所示，除没有数据场和RTR位为隐性外，远程帧和数据帧完全相同。 图5-25.2. CAN从节点程序设计 从节点的主要功能是通过AD检测PT100电桥的差分输出

35、电压，然后计算得出此节点的温度值，最后通过CAN总线传送给CAN主节点。从节点主程序流程图和CAN接收中断流程图如图5-3所示。 图5-3其中，系统初始化包括时钟初始化、独立看门狗初始化、GPIO初始化、中断初始化、ADC初始化、DMA初始化以及CAN初始化。5.3. CAN主节点程序设计 CAN主节点的功能是发送远程帧向从节点查询数据、通过AD的转换结果计算芯片内部温度传感器的温度值、接收从节点发送的数据帧、发送温度数据到上位机或存储数据到SD卡。CAN主节点程序如图5-4所示， 图5-4其中，系统初始化包括时钟初始化、独立看门狗初始化、GPIO初始化、中断初始化、ADC初始化、DMA初始化

36、、CAN初始化以及RTC初始化。 主节点程序用到两个中断，CAN接收中断和RTC实时时钟中断，如图5-5所示。CAN接收中断的主要作用是主节点发送远程帧后，从节点发回数据，CAN接收中断用来接收这一帧数据；RTC中断主要是为向SD卡写数据提供秒中断标志，即每秒钟向SD卡写入一次数据。 图5-5 图5-6 写SD卡部分程序流程图如图5-6所示，SD卡部分主要用到了移植的FATFS文件系统提供的访问FAT卷的应用接口（Application Interface）。主要用到了以下函数：l f_mount - 注册/注销一个工作区域l f_open - 打开/创建一个文件l f_close - 关闭一

37、个文件l f_lseek - 移动/写指针，扩展文件大小l f_puts - 写字符串l f_printf - 写一个格式化字符串5.4. Delphi上位机程序设计 上位机程序采用Delphi编写，与CAN主节点（下位机）通信，实时显示并存储各从节点的温度值。 用Delphi 实现串口通讯，常用的几种方法为：使用控件如MSCOMM和SPCOMM，使用API函数或者在Delphi 中调用其它串口通讯程序。利用API编写串口通信程序较为复杂，需要掌握大量通信知识，其优点是可实现的功能更强大，应用面更广泛，更适合于编写较为复杂 的低层次通信程序。相比较而言，利用SPComm控件则相对较简单，该控件

38、具有丰富的与串口通信密切相关的属性及事件，提供了对串口的各种操作。使用控件这一方法容易掌握，而SPCOMM支持多线程，所以SPCOMM控件的应用更加广泛6。本系统串口通讯控件就采用SPCOMM。下位机与上位机通信协议约定如下：#*, /帧头NodeNum_H,NodeNum_L, /节点总数 占2个字节Node_1_H,Node_1_L, /节点1 温度 占2个字节Node_2_H,Node_2_L, /节点2温度 占2个字节.Node_n_H,Node_n_L, /节点n温度 占2个字节CRC16_H,CRC16_L, /CRC校验 占2个字节*% /帧尾 上位机串口接收程序在接受到一帧数据

39、后首先判断帧头是否正确，然后取出帧头之后的2个字节，计算出CAN总线上的节点总数，然后根据这一节点总数计算出该帧的字节总数，然后计算该帧数据的CRC16，判断计算出的CRC16与单片机端计算的是否一致，再判断帧尾是否正确，若帧尾也正确，则取出此帧中各节点的温度数值，存入预先设定的数组里面，上位机串口接收程序流程图如图5-7所示。 图5-7 图5-8上位机的实时曲线由定时器控制，定时器时间间隔为1s，即每秒钟输出一个点。上位机实时曲线部分及保存数据部分如图5-8所示。5.5. 系统总体调试 首先调试CAN从节点，用Jlink下载简单的CAN发送程序，观察CAN控制器的错误寄存器，若错误状态寄存器

40、的LEC(Last error code)位显示Ack.Error（应答错误），则说明CAN硬件连接已经没有问题。当两个节点连在一起的时候显示No Error，说明CAN硬件连接正常。若显示 Bit Dom. Error则说明硬件存在问题，可能是CAN控制器与收发器之间的连线焊接有问题或是CAN收发器Tja1040存在故障。CAN硬件调试如图5-9所示，其中右上角为Jlink调试器，右下角为PT100温度传感器。 图5-9Delphi上位机调试如图5-10所示 图5-10Delphi上位机保存的温度数据如图5-11所示 图5-11SD卡中保存的数据如图5-12所示 图5-126. 结束语 本文

41、介绍基于Cortex-M3内核的STM32F103XB和CAN总线线的多点温度监控系统的实现，该系统结合了高性能的STM32系列芯片与Delphi上位机软件的编写，在KEIL 4集成开发环境与JLINK调试工具中进行软件编写与调试，并结合了SD卡及FATFS文件系统对数据进行存储。通过软、硬件的结合的方法实现数据采集与处理。参考文献：1ARM微控制器产品 ， 2 邬宽明, CAN总线原理和应用系统设计,北京航空航天大学出版社.3 FATFS文件系统模型主页，http:/elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html.4STM32F10xxx hardware develo

42、pment: getting started ，Stmicroelelectronics. 5铂金属温度传感器使用说明书,北京亿学通电子. 6张海航,Delphi中串口通信的实现,河南省计算中心 . 指导教师意见（包括选题的意义，资料收集或实验方法、数据处理等方面的能力，论证或实验是否合理，主要观点或结果是否正确，有何独到的见解或新的方法，基础理论、专业知识的掌握程度及写作水平等，并就该论文是否达到本科毕业论文水平做出评价）本论文主要研究了基于Cortex M3的STM32F103xB的多点温度监控系统的设计，包括硬件设计、软件设计。该设计的温度采集部分采用高精度的铂电阻PT100，测量电压采用电桥测量法，铂电阻作为电桥的一个桥臂，然后经过两级差分放大器，最后通过STM32内部自带的12位高精度模数转换器，将模拟的温度值转化为数字信号。上位机对各点的数据进行实时曲线显示并进行存贮，当节点温度超过设定值的时候，上位机发出报警声。