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基于STM32和μC/OS-II的嵌入式数字示波器设计

时间:10-08 来源:互联网 点击:

。它的参考电压源可选择为内部参考和外部参考,这里为了简化设计,选用它的内部参考电压源。

虽然STM32主频最高高达72MHz,但是在程序里对A/D转换器采集回来的数据的处理速度实际上是比不上ADS830的60MHz采样频率的,所以为了缓冲高速数据,中间加入高速缓存器IDT7204。IDT7204是双口的SRAM,FIFO存储器,工作方式是不依靠地址线,随着写入或读取信号来对数据指针进行递加或递减,来实现对数据的寻址。IDT7204的存储深度是4K字节,有三个存储标志,这里用到了它的“数据满标志FF”,当微处理器STM32读取FF标志,如果为低电平,证明FIFO存储器已经读取了4096个ADS830的数据,然后暂停对A/D转换器数据的读取。微处理器STM32处理当前存储区的数据;等待出来完毕,再次让IDT7204读取ADS830的数据,如此循环即可得到当前示波器输入信号的完整波形数据。

A/D转换器ADS830的采样时钟是STM32通过内部定时而得到的,当频率过高时不太稳定,同时其输出的高电平是3.3V,而ADS830要求的时钟高电平是5V,所以中间加入74HC08与门电路来整形和稳定时钟信号。

1.5 液晶显示电路设计

在本设计中选用的是320×240点阵的3.2时真彩色液晶显示屏(也叫TFT彩屏),其内置SSD1289控制器,能实现262k种颜色的显示。由于本系统的微处理器是STM32,其内部带有FSMC(可变静态存储控制器)这一新型的存储器扩展技术,在外部存储器扩展方面具有独特的优势,能快速刷新该TFT彩屏,所以,在这里,微处理器与液晶的连接方式接成FSMC模式,16个并行数据端口相连,5个控制端口用于驱动液晶,如此的FSMC驱动模式可使得微处理器STM32能够快速地刷新要显示的波形和相关显示数据。

1.6 软件设计

系统采用实时操作系统μC/OS-II,该系统的移植是应用程序设计的基础。通过μC/OS—II内核的任务调度,可以解决一般软件设计中出现的可维护性差和编程复杂等问题。

2 实验测试及数据分析

在实验室对研制的设计实物进行测试实验。由于STM32处理数据的能力比较有限,加之一般应用中波形存储和频率分析用处不大,所以在这里,系统并没有做这两个部分的功能实现。虽然系统所用的ADS830的最高采样频率可达60MHz,然而,其时钟信号是STM32的定时器产生的,最高只能输出12MHz,所以这里设计的最高实时采样率为12MHz,然而,由于程序中加入了内插算法,所以最高输入信号的频率仍然可以高达1MHz,基本可以满足一般应用需求。

3 结束语

本文采用STM32高性能ARM处理器作为主控芯片并移植实时操作系统μC/OS—II系统,满足TFT彩色波形显示。并且通过采用高速A/D转换器和FIFO器件,实现了高采样率和宽频带的设计要求。实验结果表明设计思路正确,性能参数达到设计要求。

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