基于STM32和LabVIEW的虚拟数字电压表设计与实现,涉及到了嵌入式系统设计、硬件接口开发、USB通信协议应用以及LabVIEW编程技术。文章详细描述了从硬件电路设计到软件开发的整个过程。
硬件开发方面,文档提到了使用STM32微控制器,这是一个广泛使用的32位ARM Cortex-M系列微控制器,具有丰富的外设接口和较高的处理性能。STM32的ADC模块可支持多种模式下的模拟到数字转换,包括单次、连续、扫描或间断模式。同时,ADC结果可以通过软件设置为左对齐或右对齐存储在16位数据寄存器中。文档中描述了AD模块的通道引出情况,以及模拟看门狗特性,它允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阈值。
文档还提到了STM32的USB模块,这是一个USB 2.0全速设备,在USB通信中只能作为从机。它详细描述了USB信号线D+、D-的连接方式以及相应的上拉和下拉电阻设置。STM32F103ZE微控制器上的USB模块需要硬件上将USBDisconnect引脚设置为高电平才能开启。
软件设计方面,文档将重点放在了下位机的软件设计和上位机软件设计两个部分。
下位机软件设计中,主要流程包括初始化时钟、定时器、ADC、中断等,然后启动USB模块使其工作在全速状态。下位机需要识别上位机发送的串口匹配指令(0x63),如果成功则回发匹配成功指令(0x6370)给上位机,并自动配置波特率为115200。接着,下位机通过识别上位机发送的采集指令(0x7a)进行电压的AD采集,并将数据回发给上位机。
上位机软件设计主要使用了NI公司的LabVIEW图形化编程语言进行开发。上位机软件首先通过自动查找串口子程序进行串口匹配,然后发送匹配指令(0x63)。如果收到下位机的匹配成功指令(0x6370),则进行波特率配置(115200)。上位机软件流程图展示了整个数据采集和处理的过程。
在软件设计中,还提供了一段下位机主程序的代码,展现了如何通过设置标志位、启动ADC转换、等待转换结束、读取ADC值、数据累加、数据分离发送等步骤完成电压数据的AD采集过程。
整个文档的设计与实现过程,不仅展示了STM32微控制器的应用,也涉及到LabVIEW在数据采集、处理和用户界面设计中的应用。文章为硬件工程师和软件开发者提供了宝贵的实践经验,并指导读者完成从硬件接口设计到软件功能实现的完整过程。在进行嵌入式系统设计时,需要综合运用各种技术手段和工具,以及对协议和微控制器的深入理解,本文正是基于这些要求,对相关知识点进行了详细介绍。