基于ARMCortexM3內(nèi)核的微控制器STM32F107VC的賓館信息管理系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、 . . . 摘要本文在分析國外商務(wù)旅館以與嵌入式單片機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，針對旅館安全化、智能化以與信息化的功能要求，設(shè)計(jì)了一個旅館信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)以ARM Cortex-M3核的微控制器STM32F107VC為核心，一方面研究了主控器STM32的存儲器結(jié)構(gòu)，針對信息采集增加串口通信，并將信息經(jīng)過AD轉(zhuǎn)化器處理，暫存在Flash中，對于視頻監(jiān)視需要存儲大容量的信息，通過擴(kuò)展外設(shè)SD card與USB來存儲信息，以達(dá)到備份的目的；另一方面，通過10M/100M以太網(wǎng)模塊、RJ45接口連接到Internet中從而實(shí)現(xiàn)智能家電的遠(yuǎn)程控制。再者，通過觸摸屏LCD實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，可將智能家電的信

2、息、視頻信息與最近軟件更新提示等容顯示出來，同時也可以通過觸摸屏將相應(yīng)的控制信息發(fā)送出去。使系統(tǒng)更加人性化，安全化。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息的采集和顯示、數(shù)據(jù)信息的自動更新，人機(jī)交互、視頻監(jiān)視以與對智能家電的遠(yuǎn)程控制等功能，完成了設(shè)計(jì)的要求。關(guān)鍵詞：旅館；微控制器STM32；信息存儲管理59 / 63AbstractThis paper analyzes the global hotel, and the Embedded situation and development trend, based on the hotel security, intelligence and information

3、of the functional requirements, as a result it need to design a hotel management information system.This system use the microchip based on the core of ARM Cortex-M3 from the microcontroller named STM32F107VC ,the system on one hand of the master STM32 frame of memory, add the serial port communicati

4、on for data acquisition and processing of information through the AD converter, temporary storage in Flash, the video monitoring need to store large of information, by extending the SD card and USB peripherals to store data in order to achieve the purpose of backup; on other hand, by 10/100M Etherne

5、t module, RJ45 interface to connect to the Internet in order to achieve intelligent home appliances remote control. Furthermore, through the touch screen to achieve human-computer interaction, the content of intelligent information appliances, video information and recentsoftwareupdate notifications

6、 and other content displayed, the touch screen can also be sent to the appropriate control information. Make the system more user-friendly, enhance safety. System achieve the information collection and display, data automatically updated, human-computer interaction, video surveillance, remote contro

7、l of smart appliances and other functions to complete the design requirements. Keywords:hotel;STM32 microcontroller; information storage management目錄1 概述11.1 研究的目的和意義11.2 國外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢21.2.1 旅館行業(yè)國外的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢21.2.2 嵌入式單片機(jī)國外現(xiàn)狀41.3 課題研究的主要容62 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)72.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案72.2 各模塊的功能介紹83 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.1 ARM Cortex-M3微處理系統(tǒng)1

8、03.1.1 ARM Cortex-M3核介紹103.1.2 STM32系列處理器選型153.1.3 STM32時鐘和復(fù)位系統(tǒng)203.1.4 系統(tǒng)電源系統(tǒng)223.2 觸摸屏設(shè)計(jì)233.2.1 觸摸屏的工作原理233.2.2 觸摸屏驅(qū)動芯片與接口243.3 信息采集模塊263.3.1 信息采集的硬件電路設(shè)計(jì)263.3.2 視頻壓縮技術(shù)273.4 存儲模塊283.4.1 存儲電路設(shè)計(jì)283.4.2 DMA數(shù)據(jù)存儲293.4.3 SD卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模塊293.4.4 USB大容量存儲303.5通信模塊設(shè)計(jì)323.5.1 CAN總線介紹323.5.2 CAN總線接口電路333.5.3 網(wǎng)絡(luò)硬件電路設(shè)計(jì)34

9、4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)364.1系統(tǒng)軟件流程364.1.1 軟件總體框架364.1.2 系統(tǒng)流程圖364.2獨(dú)立看門狗程序設(shè)計(jì)374.3觸摸屏流程圖384.4信息采集模塊394.5存儲設(shè)計(jì)404.5.1DMA中斷處理404.5.2軟件的自動更新404.6通信軟件設(shè)計(jì)415系統(tǒng)的仿真與調(diào)試435.1調(diào)試方法435.2調(diào)試工具與調(diào)試過程435.2.1 調(diào)試工具435.2.2 集成開發(fā)與調(diào)試環(huán)境Real View MDK445.2.3 各功能模塊調(diào)試476結(jié)論與展望53參考文獻(xiàn)54致56附錄571 概述1.1 研究的目的和意義隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,以與科學(xué)知識的普遍推廣,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已普與到經(jīng)濟(jì)和社會生活的各

10、個領(lǐng)域并發(fā)揮著越來越重要的作用。在人們生活水平提高的同時,人們的安全防意識也得到了提高。中型商務(wù)旅館信息管理系統(tǒng)也就應(yīng)該把安全作為重要的競爭手段。智能化、安全化以與信息化是中型旅館的發(fā)展趨勢，智能化在于更加人性化，用戶可以自己定義不同場景智能信息家電的響應(yīng)；安全化是實(shí)時監(jiān)控非法闖入（視頻監(jiān)控）、火災(zāi)、緊急呼救的發(fā)生；信息化是提供最新的股市情報(bào)、新聞、天氣預(yù)報(bào)、電視節(jié)目預(yù)報(bào)、甚至當(dāng)前公路上的交通流量狀況，還可以自動管理用戶的水電賬單、銀行和信用卡賬戶等財(cái)務(wù)信息，通話時間、費(fèi)用結(jié)算等。1中型商務(wù)旅館智能化、安全化與信息化的實(shí)踐意義主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：1）提高旅館經(jīng)濟(jì)效益借助現(xiàn)代科技的旅館部多種管理

11、信息系統(tǒng)和基于Internet的旅館集團(tuán)管理信息系統(tǒng)，不僅可以降低旅館運(yùn)營成本、提高管理效率、全面整合旅館資源，而且數(shù)字信息產(chǎn)品培植了旅館新的營業(yè)收入增長點(diǎn)。2）強(qiáng)化核心競爭能力信息時代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用，改變了旅館的營銷方式、拓寬了營銷領(lǐng)域、豐富了營銷技術(shù)，如何借助網(wǎng)絡(luò)的信息化平臺開展旅館網(wǎng)絡(luò)營銷、開展有特色的服務(wù)、優(yōu)化酒店管理的流程，成為酒店業(yè)競爭的新容，這對我國眾多的經(jīng)濟(jì)型酒店具有重大的意義。同時 企業(yè)經(jīng)營管理思想和理念可以說是旅館的核心競爭力之所在，旅館信息化建設(shè)的過程也是貫徹實(shí)施管理理念的重要途徑，誰先采用了先進(jìn)的科技手段，誰就將增加自身的核心競爭力，誰就將搶占市場的先機(jī)。3）適應(yīng)未

12、來發(fā)展需要從目前我國旅館的客源市場構(gòu)成來看，隨著中國對外開放和參與國際經(jīng)濟(jì)交流和合作的不斷深入，旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，來華外國客人的數(shù)量逐年增加，世界旅游組織預(yù)測中國在2020年將成為世界最大旅游目的地，接待旅游者人數(shù)將達(dá)13710萬人次，龐大數(shù)量的接待任務(wù)需要高效率的信息流程管理，信息化商務(wù)旅館將為客人營造良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，順應(yīng)我國制定的旅游信息化戰(zhàn)略決策，更好的適應(yīng)未來旅館發(fā)展的需要。1.2 國外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2.1 旅館行業(yè)國外的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1）旅館行業(yè)的現(xiàn)狀 在酒店信息化建設(shè)上，大多數(shù)酒店只重視硬件的高檔配置，而沒有考慮實(shí)際和未來的發(fā)展需要，除了少數(shù)高檔次、大型飯店和飯店集團(tuán)外，很少

13、配備專業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才，對系統(tǒng)的開發(fā)缺乏專業(yè)論證，總想一步到位，事實(shí)上酒店信息化設(shè)計(jì)實(shí)施過程也是貫徹酒店經(jīng)營管理理念和經(jīng)營思路的過程，是將信息化技術(shù)和酒店服務(wù)相結(jié)合的新發(fā)展，它完全改變了酒店的經(jīng)營理念和競爭模式，大多數(shù)酒店經(jīng)營者沒有把信息化建設(shè)與提高酒店的經(jīng)營管理、競爭和長期效益結(jié)合起來。另一方面，我國國飯店集團(tuán)與國外飯店集團(tuán)相比規(guī)模還是很大，飯店集團(tuán)部缺少較為先進(jìn)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，早在1965年假日飯店集團(tuán)就建立了自己獨(dú)立的電腦預(yù)訂系統(tǒng)，而國飯店集團(tuán)在這方面的投入和研發(fā)不足。14 2）未來酒店的發(fā)展 （1）轉(zhuǎn)化觀念，再造流程 不同的酒店管理者對信息化持有不同的態(tài)度和認(rèn)識，國大多數(shù)酒店經(jīng)營者認(rèn)為

14、酒店屬于傳統(tǒng)的服務(wù)行業(yè)，通常把投資信息化與影響和改善酒店的經(jīng)營、管理效率等方面的功效掛起鉤來，沒有把信息化的價值融入酒店自身價值鏈在競爭中發(fā)揮的作用掛起鉤來?，F(xiàn)在酒店管理流程正由傳統(tǒng)的資金流導(dǎo)向高速信息流和服務(wù)流導(dǎo)向轉(zhuǎn)變，酒店信息化得過程實(shí)際上市管理方式和服務(wù)流程的再而IT行業(yè)屬技術(shù)密集型行業(yè)，由于這種行業(yè)間本質(zhì)上的差異，致使很多IT公司盡管竭盡全力將最先造，徹底的改變著酒店。 （ 2）加強(qiáng)管理，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 由于酒店業(yè)屬于勞動密集型服務(wù)行業(yè)，進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)備或解決方案推銷給酒店，單就客房網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)施來說，就有ISDN、ADSL、XDSL、802.11無線網(wǎng)卡、光纖、雙絞線等方案，然而其結(jié)果通常是酒

15、店付出了昂貴的代價卻不盡如人意，供應(yīng)商和酒店沒有利益上的一致性，技術(shù)功能與酒店需求錯位，因而在酒店信息化得過程中需實(shí)施行業(yè)認(rèn)證管理，制定統(tǒng)一的酒店行業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)和等級，統(tǒng)一對酒店信息化涵的理解，規(guī)IT公司在酒店信息化術(shù)開發(fā)。 （3）外兼修，多方參與 酒店信息化總體上可以分為部和外部兩個方面，部是基于局域網(wǎng)的管理信息系統(tǒng)，外部是基于互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)，部信息化是外部信息化的基礎(chǔ)，外部信息化是部信息化得延展，在酒店信息化進(jìn)程加快得今天，國酒店要部和外部兩個方面同時著手，同時可以與第三方旅游網(wǎng)絡(luò)預(yù)訂合作，增加產(chǎn)品信息，爭取對客房分銷渠道的控制權(quán)。 （4）長遠(yuǎn)規(guī)劃，系統(tǒng)開發(fā) 酒店信息化是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工

16、程，酒店需要投入大量的人力、物力和資金。因而，酒店信息化應(yīng)該根據(jù)自己的規(guī)模和目標(biāo)，從業(yè)務(wù)流程重組、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選型、工程實(shí)施、工程監(jiān)理等全面考慮，提出總體方案設(shè)計(jì)，并由行業(yè)管理部門組成專家組，對總體方案進(jìn)行論證和審核，以確保方案的先進(jìn)性、可行性。 （5）逐步導(dǎo)入，不斷升級酒店在資源的結(jié)構(gòu)上有非常鮮明的即時響應(yīng)特征，如何提高自有資源的使用效率和社會資源的配置效率應(yīng)該是最關(guān)心的問題。來自客戶對會議、客房、餐飲的預(yù)定需要信息，不停的通過在線或者離線的方式傳到酒店方，那么酒店就應(yīng)該在自己的細(xì)分市場為能夠?qū)崿F(xiàn)或者潛在的客戶提供快速的預(yù)定服務(wù)，從而鏈動對其他部的或者外部的“供”的資源的配置，這個也就是海

17、爾說的“前臺一（需求認(rèn)定）網(wǎng)，后臺一條（供應(yīng)滿足）鏈?！?.2.2 嵌入式單片機(jī)國外現(xiàn)狀現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。 此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要

18、求其體積要小。現(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。嵌入式單片機(jī)可以稱為后PC時代和后網(wǎng)絡(luò)時代的新秀。與傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)，數(shù)字產(chǎn)品相比，利用嵌入式單片機(jī)的產(chǎn)品有其自己的特點(diǎn)：3 1)由于嵌入式單片機(jī)采用的是微處理器，實(shí)現(xiàn)相對單一的功能，所以往往不需要大量的外圍器件。因而在體積上，功耗上有其自身的優(yōu)勢。相比之下，一個使用Windows CE的PDA，僅靠機(jī)電源就可以使用幾天，而任何一臺筆記本僅僅能夠支持3小時左右。2)嵌入式單片機(jī)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，是一門綜合技術(shù)學(xué)科。

19、3)嵌入式單片機(jī)是一個軟硬件高度結(jié)合的產(chǎn)物。為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式單片機(jī)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。4)為適應(yīng)嵌入式分布處理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上網(wǎng)需求，面向21世紀(jì)的嵌入式單片機(jī)要求配備標(biāo)準(zhǔn)的一種或多種網(wǎng)絡(luò)通信接口。5) 因?yàn)榍度胧絾纹瑱C(jī)往往和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式單片機(jī)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場，具有較長的生命周期。 未來的幾年，隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式單片機(jī)技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國著名未來學(xué)家尼洛龐帝99年1月訪華時預(yù)言，45年后嵌入式智能(電腦) 工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉

20、大的發(fā)明。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家緒榜院士98年11月在全國第11次微機(jī)學(xué)術(shù)交流會上發(fā)表的計(jì)算機(jī)的發(fā)展與技術(shù)一文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)工業(yè)進(jìn)行了科學(xué)的闡述和展望。1999年世界電子產(chǎn)品產(chǎn)值已超過12000億美元，2000年達(dá)到13000億美元，預(yù)計(jì)2005年，銷售額將達(dá)18000億美元。嵌入式單片機(jī)是這個后PC時代的擎天之柱。我們有理由相信，未來的電子技術(shù)就是嵌入式單片機(jī)的天下。1.3 課題研究的主要容1) 對非法闖入（視頻監(jiān)控）、火災(zāi)、緊急呼救的安全防；2) 對旅館部消費(fèi)電子產(chǎn)品的智能控制；3) 可以通過語音識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對家用電器的智能控制：4) 智能信息家電可以通過服務(wù)器

21、直接從制造商的服務(wù)上自動下載、更新驅(qū)動程序和診斷程序，實(shí)現(xiàn)智能化的故障自診斷維護(hù)等。l 安全防：智能安防可以實(shí)時監(jiān)控非法闖入（視頻監(jiān)控）、火災(zāi)、緊急呼救的發(fā)生。l 消費(fèi)電子產(chǎn)品的智能控制：例如可以自動控制加熱時間、加熱溫度的微波爐，可以自動調(diào)節(jié)溫度、濕度的智能空調(diào)，可以根據(jù)指令自動搜索電視節(jié)目并攝錄的電視機(jī)/錄像機(jī)等等。 l 交互式智能控制：可以通過語音識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能家電的聲控功能；通過各種主動式傳感器（如溫度、聲音、動作等）實(shí)現(xiàn)智能信息家電的主動性動作響應(yīng)。用戶還可以自己定義不同場景智能信息家電的響應(yīng)。l 自動維護(hù)：智能信息家電可以通過服務(wù)器直接從制造商的服務(wù)上自動下載、更新驅(qū)動程序和診斷

22、程序，實(shí)現(xiàn)智能化的故障自診斷、新功能自動擴(kuò)展。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)中型商務(wù)旅館信息管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和實(shí)際情況的需求，選用意法半導(dǎo)體（ST）公司STM32增強(qiáng)型系列STM32F107VC，該芯片的最高工作頻率為72MHz。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是對旅館進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，對智能家電的智能控制，人機(jī)交互。系統(tǒng)總體框架圖如圖2.1所示，該系統(tǒng)主要有觸摸屏系統(tǒng)、信息采集模塊、存儲模塊和通信模塊四部分組成。處理器存儲模塊信息采集模塊觸摸屏系統(tǒng)通訊模塊圖2.1總體設(shè)計(jì)框架圖在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中，各監(jiān)視器之間都有CAN總線網(wǎng)絡(luò)接口，滿足網(wǎng)絡(luò)總線協(xié)議規(guī)。監(jiān)視信息可以通過總線接口上傳到監(jiān)控平臺（人機(jī)接口

23、）顯示，同時監(jiān)視平臺也可以對信息進(jìn)行處理，并將相關(guān)的信息進(jìn)行存儲（備份），從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。STM32F107微控制器制作的各功能模塊框圖，如圖2.2所示。圖2.2 各模塊框圖2.2 各模塊的功能介紹1) 人機(jī)交互模塊 通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)對信息的顯示（輸出），同時可以對信息進(jìn)行控制（輸入）。在硬件上主要通過LCD與其對相應(yīng)的驅(qū)動芯片進(jìn)行相應(yīng)的管理。在這里將相關(guān)的驅(qū)動程序和界面設(shè)置等程序放到相應(yīng)的驅(qū)動芯片中，啟動后微控制器啟動相關(guān)的程序，從而實(shí)現(xiàn)觸摸屏的人機(jī)交互。2) 信息采集模塊 在這里信息采集主要是微控制器控制通過串口對視頻監(jiān)控信息的采集，將搜集到的圖像信息通過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，再將相應(yīng)的信

24、息存儲到SD card 或是USB外接的優(yōu)盤。3) 存儲模塊 存儲模塊主要是通過擴(kuò)充外圍設(shè)備達(dá)到大容量的存儲的目的，增加了SD card和USB模塊來擴(kuò)大存儲；存儲信息采集模塊的信息（備份），同時還有通信模塊中下載的智能家電的驅(qū)動程序。4) 通信模塊 通信模塊要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，通過增加一個以太網(wǎng)10/100MAC模塊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，可以將遠(yuǎn)方的指令傳達(dá)到指定的智能家電，達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 ARM Cortex-M3微處理系統(tǒng)3.1.1 ARM Cortex-M3核介紹ARM Cortex發(fā)布于2005年，為各種不同性能需求的應(yīng)用提供了一整套完整的優(yōu)化解決方案，該系列的技術(shù)

25、劃分完全針對不同的市場應(yīng)用和性能需求。目前ARM Cortex定義了三個系列，其中Cortex-M系列是針對價格敏感應(yīng)用領(lǐng)域的嵌入式處理器，只支持Thumb-2指令集，強(qiáng)調(diào)操作的確定性，以與性能、功耗和價格的平衡。為降低器件成本， Cortex-M3處理器采用了與系統(tǒng)部件緊耦合的實(shí)現(xiàn)方法，來縮小芯片面積，其核面積比現(xiàn)有的三級流水線核縮小了30%。Cortex-M3處理器實(shí)現(xiàn)了Thumb-2指令集架構(gòu)，具有很高的代碼密度，可降低存儲器需求，并能達(dá)到非常接近32位ARM指令集的性能。ARM Cortex-M3處理器是一個低功率處理器，特點(diǎn)是門數(shù)低、中斷延遲短且調(diào)試成本低。它專用于要求快速中斷響應(yīng)的

26、深層嵌入式應(yīng)用程序，包括微控制器、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)。對于系統(tǒng)和軟件開發(fā)，Cortex-M3處理器具有以下優(yōu)勢：5l 小的處理器核、系統(tǒng)和存儲器，可降低器件成本；l 完整的電源管理，很低的功耗；l 突出的處理器性能，可滿足挑戰(zhàn)性的應(yīng)用需求；l 快速的中斷處理，滿足高速、臨界的控制應(yīng)用；l 可選的存儲器保護(hù)單元(MPU)，提供平臺級的安全性；l 增強(qiáng)的系統(tǒng)調(diào)試功能，可加快開發(fā)進(jìn)程；l 沒有匯編代碼要求，簡化系統(tǒng)開發(fā)；l 寬廣的適用圍:從超低成本微控制器到高性能SoC。圖3.1 Cortex-M3處理器系統(tǒng)方框圖注釋：虛線框中的MPU和ETM是可選組件。表3.1 方框圖中的縮寫與其定義縮寫含義NV

27、IC嵌套向量中斷控制器SYSTICK Timer一個簡單的周期定時器，用于提供時基，亦被操作系統(tǒng)所使用MPU存儲器保護(hù)單元（可選）CM3BusMatrix部的AHB互連AHB to APB把AHB轉(zhuǎn)換為APB的總線橋SW-DP/SWJ-DP串行線調(diào)試端口/串行線JTAG調(diào)試端口。通過串行線調(diào)試協(xié)議或者是傳統(tǒng)的JTAG協(xié)議（專用于SWJ-DP），都可以用于實(shí)現(xiàn)與調(diào)試接口的連接。AHB-APAHB訪問端口，它把串行線/SWJ接口的命令裝換成AHB數(shù)據(jù)傳送。ETM嵌入式跟蹤宏單元（可選組件），調(diào)試用。用于處理指令跟蹤。DWT數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)與跟蹤單元，調(diào)試用。這是一個處理數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)功能的模塊。ITM儀器化

28、跟蹤宏單元TPIU跟蹤單元的接口單元。所有跟蹤單元發(fā)出的調(diào)試信息都要先送給它，它再轉(zhuǎn)發(fā)給外部跟蹤捕獲硬件的。FPBFlash地址重載與斷電單元ROM表一個小的查找表，其中存儲了配置信息。Cortex-M3處理器緊密結(jié)合一個可配置的嵌套向量中斷控制器(NVIC），提供了工業(yè)領(lǐng)先的中斷處理性能。標(biāo)準(zhǔn)的NVIC實(shí)現(xiàn)包括一個不可屏蔽中斷(NMI)，加上具有優(yōu)先級的32個通用物理中斷。通過簡單的綜合選擇，控制器可以被配置為1-244個物理中斷。另外，搶占式優(yōu)先級的數(shù)目，在綜合時配置到255個。與處理器核的緊密結(jié)合，使處理器可以更快地執(zhí)行中斷服務(wù)程序(ISR)。典型情況下，從中斷發(fā)生到進(jìn)入服務(wù)可減少70%

29、的周期數(shù)，這是通過寄存器硬件堆棧，加上退出和重啟多寄存器Load-Store操作完成的。這種實(shí)現(xiàn)也意味著不需要任何匯編代碼來完成寄存器數(shù)據(jù)傳送，大大簡化了代碼。NVIC采用尾鏈(Tail-Chaining)技術(shù)，簡化了在激活與掛起的中斷之間的數(shù)據(jù)傳送。它用簡單的6個周期的取指，取代了傳統(tǒng)的串行堆棧通常需要超過30個時鐘周期的Push-Pop操作，與ARM7TDMI相比較有很更快的中斷響應(yīng)速度，如圖3.2所示。為了提高低功耗特性，NVIC設(shè)計(jì)了二種睡眠方式。其深度睡眠(Deep-Sleep)功能可以輸出信號到其他系統(tǒng)模塊，使整個器件快速關(guān)閉。NVIC為低延遲實(shí)現(xiàn)異常處理提供了方便。主要有以下特征

30、:7l 可配置1240個外部中斷。l 可配置優(yōu)先級位數(shù)38位。l 支持電平和脈沖(邊沿)中斷。l 可以動態(tài)重新分配中斷優(yōu)先級。l 優(yōu)先級分組。l 支持尾鏈(tail-chaining)中斷。Cortex-M3中斷響應(yīng)與ARM7TDMI比較如圖3.2所示: 圖3.2 Cortex-M3與ARM7TDMI中斷響應(yīng)速度比較Cortex-M3處理器在高性能核基礎(chǔ)上，集成了多種系統(tǒng)外設(shè)，可以滿足不同應(yīng)用對成本和性能的要求。處理器是全部可綜合、高度可定制的(包括物理中斷、系統(tǒng)調(diào)試等)，Cortex-M3還有一個可選的細(xì)粒度的(fine-granularity)存儲器保護(hù)單元(MPU)和一個嵌入式跟蹤宏單元

31、(ETM)。處理器核是ARMv7-M架構(gòu)的。Cortex-M3核是建立在一個高性能哈佛結(jié)構(gòu)的三級流水線基礎(chǔ)上的，可滿足事件驅(qū)動的應(yīng)用需求。通過廣泛采用時鐘選通等技術(shù)，改進(jìn)了每個時鐘周期的性能，包括單周期的32x32乘法和硬件除法，獲得了優(yōu)異的能效比。另外，通過一個基于堆棧的異常模式的實(shí)現(xiàn)，顯著地縮小了核的物理尺寸。Cortex-M3核實(shí)現(xiàn)了Thumb-2指令集一一傳統(tǒng)Thumb指令集的一個超集，既獲得了傳統(tǒng)32位代碼的性能，又具有16位的高代碼密度。Cortex-M3核具有如下特點(diǎn):v ARMv7-M Thumb-2指令集架構(gòu)(ISA)的子集，包括了所有16位和32位的Thumb-2基本指令，

32、不包含SIMD, DSP和ARM系統(tǒng)訪問。v 采用哈佛處理器結(jié)構(gòu)，在取指的同時可以讀取/存儲數(shù)據(jù)。v 三級流水線。v 單周期32位乘法。v 硬件除法。v Thumb和Debug狀態(tài)。v Handler 和 Thread模式。v 處理器狀態(tài)自動保存與恢復(fù)，保證低延遲的ISR進(jìn)入和退出。v 可打斷-繼續(xù)LDM/STM, PUSH/POP 。v 支持ARMv6的BE8/LE(大小端)。v ARMv6不對齊訪問。3.1.2 STM32系列處理器選型STM32系列所有產(chǎn)品都基于32位ARM Cortex-M3核，主要特性包括工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的ARM框架，處理速度提高35%，代碼量減少45%，嵌入式快速中斷控制器

33、支持延時操作和實(shí)時性能。STM32產(chǎn)品系列如表3.2 所示。表3.2 STM32產(chǎn)品系列型號Flash(字節(jié))SPII2C定時器主振蕩器MHz看門狗復(fù)位電路DMA通道STM32F101多達(dá)256/512K131224個16位4162有712STM32F102多達(dá)256/512K131224個16位4162有712STM32F103多達(dá)256/512K131224個16位4162有712STM32F105多達(dá)256/512K131224個16位4162有712STM32F107多達(dá)256/512K131224個16位4162有712型號CPU(MHz)SRAM(字節(jié))ADCUSB2.0CAN2.

34、0B其它STM32F1013616K1個12位無無無STM32F1024816K1個12位全速無無STM32F103722064K23個12位全速1個12個專用PWMSTM32F105722064K2個12位OTG全速2個無STM32F107722064K2個12位OTG全速2個Ethernet IEEE1588全新STM32互連型（Connectivity）系列微控制器增加一個全速USB（OTG）接口，使終端產(chǎn)品在連接另一個USB設(shè)備時既可以充當(dāng)USB主機(jī)又可充當(dāng)USB從機(jī)；還增加一個硬件支持IEEE1588精確時間協(xié)議(PTP)的以太網(wǎng)接口，用硬件實(shí)現(xiàn)這個協(xié)議可降低CPU開銷，提高實(shí)時應(yīng)用

35、和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同步通信的響應(yīng)速度。 全新互連型系列還是STM32家族中首款集成兩個CAN2.0B控制器的產(chǎn)品，讓開發(fā)人員能夠研制可連接兩條工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)）總線的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。此外，新系列微控制器還支持以太網(wǎng)、USB OTG和CAN2.0B外設(shè)接口同時工作，因此，開發(fā)人員只需一顆芯片就能設(shè)計(jì)整合所有這些外設(shè)接口的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。 STM32互連型系列產(chǎn)品強(qiáng)化了音頻性能，采用一個先進(jìn)的鎖相環(huán)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)音頻級別的I2S通信。結(jié)合USB主機(jī)或從機(jī)功能，STM32可以從外部存儲器（U盤或MP3播放器）讀取、解碼和輸出音頻信號。設(shè)計(jì)人員還可以在新系列微控制器上開發(fā)人機(jī)界面（HMI）功能，如播放和停止按鍵，

36、以與顯示器界面。這個功能使其可用于各種家庭音響設(shè)備，如音響底座系統(tǒng)、鬧鐘/音樂播放器和家庭影院。 新系列產(chǎn)品整合先進(jìn)的面向連接的外設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)的STM32外設(shè)（包括一個PWM定時器），高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU，這些特性使開發(fā)人員可以在設(shè)備上（如家電、樓宇或工業(yè)自動化）整合多種功能，如馬達(dá)控制、用戶界面控制和設(shè)備互連功能。其它目標(biāo)應(yīng)用包括需要聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)記錄或USB外設(shè)擴(kuò)展功能的系統(tǒng)，如病患監(jiān)視、銷售終端機(jī)、自動售貨機(jī)和保安系統(tǒng)。 包括新的互連型系列在的STM32系列微控制器具有多種配套軟件和開發(fā)工具，其中包括意法半導(dǎo)體免費(fèi)提供的軟件庫以與第三方工具廠商的廣泛支持。意法半導(dǎo)體還

37、將推出一個新的評估板，目前正在向大客戶提供STM32F105和STM32F107互連型系列的樣片。圖3.3 STM32F107VC設(shè)計(jì)中用到網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模塊，因此選擇了更合適的STM32F107VC，如圖3.3所示，STM32F107VC是STM32增強(qiáng)型系列產(chǎn)品。使用高性能ARM Cortex-M3 32位的RISC核，工作頻率為72MHz,快速可嵌套中斷，612個時鐘周期， 置高速存儲器（高達(dá)64K256KB Flash, 高達(dá)64KB的SRAM），豐富的增強(qiáng)I/O端口和連接到兩條APB總線的外設(shè)，STM32F107VC具體模塊如下： 1）網(wǎng)絡(luò)通信功能  一個RJ

38、45網(wǎng)絡(luò)接口，支持10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)  一個RS485網(wǎng)絡(luò)通訊接口  兩個CAN網(wǎng)絡(luò)通訊接口2）人機(jī)交互接口  一個3.2寸大屏幕320*240，26萬色TFT-LCD，支持8/16位總線接口，鏡面屏，超高高度電阻式觸摸屏，含專業(yè)高精度觸摸屏控制芯片 （RSM1843）3）四個LED 發(fā)光管，一個電源發(fā)光管4）兩個GPIO按鍵5）一個RESET 按鍵6）串行通信接口兩個RS232 連接插座(DB9)  一個mini型USB 插座,支持USB OTG,配備專業(yè)USB OTG轉(zhuǎn)接線兩個CAN 連接插座SPI接口

39、IIC接口7）外部存儲單元一個SD 卡座(不含SD卡)，提供文件系統(tǒng)（FATFS）USB OTG功能，支持外接優(yōu)盤8）IIC接口外接EEPROM9）外接兩路ADC輸入通道10）一路電位器輸入模擬信號  11）USB OTG接口，支持最新USB技術(shù)12）一個JTAG/SWD調(diào)試接口(20pin)13）供電方式： 5V電源適配器或USB供電，通過跳線選擇此芯片可以滿足工業(yè)、醫(yī)療、樓宇自動化、家庭音響和家電市場多種產(chǎn)品需求。3.1.3 STM32時鐘和復(fù)位系統(tǒng)在STM32中，有五個時鐘源:高速外部時鐘(HSE)、低速外部時鐘(LSE)、高速部時鐘(HSI)、低速部時鐘(LSI)、

40、鎖相環(huán)倍頻輸出(PLL)。1)高速外部時鐘(HSE)，可接石英/瓷諧振器，或者接外部時鐘源，頻率圍為4MHz16MHz。2)低速外部時鐘(LSE)，接頻率為32.768kHz的石英晶體。3)高速部時鐘(HSI)，RC振蕩器，頻率為8MHz 。4)低速部時鐘(LSI)，RC振蕩器，頻率為40kHz 。5)鎖相環(huán)倍頻輸出(PLL)，其時鐘輸入源可選擇為HSE、HSE/2或者HSI/2。倍頻可選擇為216倍，但是其輸出頻率最大不得超過72MHz 。 另外，STM32還可以選擇一個時鐘信號輸出到MCO腳(PA8)上，可以選擇為PLL輸出的2分頻、HSI、 HSE或者系統(tǒng)時鐘。系統(tǒng)時鐘SYSCLK，它是

41、供STM32中絕大部分部件工作的時鐘源。系統(tǒng)時鐘可選擇為PLL輸出、HSI或者HSE。系統(tǒng)時鐘最大頻率為72MHz，它通過AHB分頻器分頻后送給各模塊使用，AHB分頻器可選擇1、 2、 4、8、16、64、128、 256、 512分頻。其中AHB分頻器輸出的時鐘送給5大模塊使用:1)送給AHB總線、核、存和DMA使用的HCLK時鐘。2)通過8分頻后送給Cortex的系統(tǒng)定時器時鐘。3)直接送給Cortex的空閑運(yùn)行時鐘FCLK。4)送給APB1分頻器。APB1分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供 APB1外設(shè)使用(PCLK1，最大頻率36MHz)，另一路送給定時器(Timer)

42、2、 3 、4倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時鐘輸出供定時器2、3、4使用。5)送給APB2分頻器。APB2分頻器可選擇1、2、4、 8、16分頻，其輸出一路供APB2外設(shè)使用(PCLK2，最大頻率72MHz)，另一路送給定時器(Timer)1倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時鐘輸出供定時器1使用。另外，APB2分頻器還有一路輸出供ADC分頻器使用，分頻后送給ADC模塊使用。ADC分頻器可選擇為2、4、6、8分頻。在以上的時鐘輸出中，有很多是帶使能控制的，例如AHB總線時鐘、核時鐘、各種APB1外設(shè)、APB2外設(shè)等等。當(dāng)需要使用某模塊時，記得一定要先使能對應(yīng)的時鐘。需要注意的

43、是定時器的倍頻器，當(dāng)APB的分頻為1時，它的倍頻值為1，否則它的頻值就為2。連接在APB 1(低速外設(shè))上的設(shè)備有:電源接口、備份接口、CAN、 USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看門狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模塊雖然需要一個單獨(dú)的48MHz時鐘信號，但它應(yīng)該不是供USB模塊工作的時鐘，而只是提供給串行接口引擎(SIE)使用的時鐘。USB模塊工作的時鐘應(yīng)該是由APB1提供的。連接在APB2(高速外設(shè))上的設(shè)備有:UART1、SPI1、Timer l、 ADC1、 ADC2 。復(fù)位系統(tǒng)表3.3 Cortex-M3各種復(fù)位信號復(fù)位信號描

44、述上電復(fù)位在器件上電時需要把復(fù)位置為有效(assert)，把處理器核心和調(diào)試系統(tǒng)一起復(fù)位系統(tǒng)復(fù)位只影響處理器核心、NVIC(與調(diào)試相關(guān)的除外)以與MPU，不復(fù)位調(diào)試系統(tǒng)測試復(fù)位只復(fù)位調(diào)試系統(tǒng)圖3.4 Cortex-M3芯片部復(fù)位信號和其作用圍示意圖3.1.4 系統(tǒng)電源系統(tǒng)采用外部5V電源輸入、USB接口提供5V電源輸入l 5V DC電源適配器連接到CN15，電源選擇跳線JP1插到1-2處，選擇外部5V電源供電。l 把USB電纜連接到USB口CN7，電源選擇跳線JP1插到2-3處，選USB 5V電源供電。 圖3.5 電源供電圖3.2 觸摸屏設(shè)計(jì)3.2.1 觸摸屏的工作原理電阻式觸摸屏是電阻式家族

45、中應(yīng)用最廣、最普與的一種。這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬（透明的導(dǎo)電電阻）導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細(xì)小的（小于1/1000英寸）的透明隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開絕緣。 當(dāng)手指觸摸屏幕時，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個方向上產(chǎn)生信號，然后送觸摸屏控制器?？刂破鱾蓽y到這一接觸并計(jì)算出（X，Y）的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理

46、。如圖3.6所示。圖3.6 觸摸屏原理圖3.2.2 觸摸屏驅(qū)動芯片與接口一個3.2寸大屏幕320*240，26萬色TFT-LCD，支持8/16位總線接口，鏡面屏，超高高度。電阻式觸摸屏，含專業(yè)高精度觸摸屏控制芯片 （RSM1843）。如圖3.7所示。圖3.7 觸摸屏驅(qū)動芯片RS1843彩色TFT LCD接口描述20X240 TFT彩色LCD數(shù)據(jù)線連接到STM32F107VC的PE口。4個紅色LED（LD2、3、4、 5）連接到標(biāo)準(zhǔn)IO口PD2、3、4、7用于顯示。表3.3 引腳定義如下：引腳信號描述對應(yīng)IO引腳信號描述對應(yīng)IO引腳信號描述對應(yīng)IO13V3電源2GND地3DB00PE04DB01

47、PE15DB02PE26DB03PE37DB04PE48DB05PE59DB06PE610DB07PE711DB08PE812DB09PE913DB10PE1014DB11PE1115DB12PE1216DB13PE1317DB14PE1418DB15PE1519CSPC620RSPD1321WRPD1422RDPD1523RESETRESET24ENNC25MISOPC1126INTPC527MOSIPC1228LEPB229SCLKPC1030F_CSPC731TP_CSPC832SD_CSPC93.3 信息采集模塊3.3.1 信息采集的硬件電路設(shè)計(jì)這里我們不考慮外界視頻監(jiān)控器是什么型號的

48、，主要設(shè)計(jì)為外界視頻搜集的硬件支持條件，通過串口接受信號并將信號經(jīng)過AD，將信息傳遞給STM32F107，而后將信息顯示或是存儲。如圖3.8 所示。圖3.8 信息采集流程圖將外部采集的信息通過USART1_TX和USART1_RX經(jīng)MAX3232送至STM32F107。電路原理如圖3.9所示。圖3.9 串口轉(zhuǎn)換原理圖在信息采集過程中離不開AD轉(zhuǎn)換器， AD轉(zhuǎn)換器電路圖如圖3.10所示。圖3.10 ADC_DAC3.3.2 視頻壓縮技術(shù)由于信息采集模塊需要采集大量的視頻信息，考慮到實(shí)際情況，需要將視頻信息壓縮一下，以減小存儲空間。視頻壓縮的原理如下：視頻圖像數(shù)據(jù)有極強(qiáng)的相關(guān)性，也就是說有大量的冗

49、余信息。其中冗余信息可分為空域冗余信息和時域冗余信息。壓縮技術(shù)就是將數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉（去除數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性），壓縮技術(shù)包含幀圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和熵編碼壓縮技術(shù)。去時域冗余信息 使用幀間編碼技術(shù)可去除時域冗余信息，它包括以下三部分：1) 運(yùn)動補(bǔ)償 運(yùn)動補(bǔ)償是通過先前的局部圖像來預(yù)測、補(bǔ)償當(dāng)前的局部圖像，它是減少幀序列冗余信息的有效方法。 2) 運(yùn)動表示 不同區(qū)域的圖像需要使用不同的運(yùn)動矢量來描述運(yùn)動信息。運(yùn)動矢量通過熵編碼進(jìn)行壓縮。 3) 運(yùn)動估計(jì) 運(yùn)動估計(jì)是從視頻序列中抽取運(yùn)動信息的一整套技術(shù)。注：通用的壓縮標(biāo)準(zhǔn)都使用基于塊的運(yùn)動估計(jì)和運(yùn)動補(bǔ)償 去空域冗余信息 主要使用

50、幀間編碼技術(shù)和熵編碼技術(shù)： 1) 變換編碼 幀圖像和預(yù)測差分信號都有很高的空域冗余信息。變換編碼將空域信號變換到另一正交矢量空間，使其相關(guān)性下降，數(shù)據(jù)冗余度減小。 2) 量化編碼 經(jīng)過變換編碼后，產(chǎn)生一批變換系數(shù)，對這些系數(shù)進(jìn)行量化，使編碼器的輸出達(dá)到一定的位率。這一過程導(dǎo)致精度的降低。 3) 熵編碼 熵編碼是無損編碼。它對變換、量化后得到的系數(shù)和運(yùn)動信息，進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮。 通過視頻壓縮，可以把信息數(shù)據(jù)量壓下來，以壓縮形式存儲、傳輸，既節(jié)約了存儲空間，又提高了通信干線的傳輸效率。3.4 存儲模塊3.4.1 存儲電路設(shè)計(jì)由于存儲的信息容量比較大（如視頻信息等），在這里選擇利用SD card或是

51、大容量的USB來存儲信息。而相應(yīng)的驅(qū)動程序?qū)懭隖lash AT45DB161D芯片中，芯片電路如圖3.11所示。圖3.11 AT45DB161D應(yīng)用電路圖3.4.2 DMA數(shù)據(jù)存儲直接存儲器存取Direct Memory Access(DMA)用來提供在外設(shè)和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。無須CPU任何干預(yù)，通過DMA數(shù)據(jù)可以快速地移動。這就節(jié)省了CPU的資源來做其他操作。DMA的傳送數(shù)據(jù)的過程：(1)由三個階段組成 1）傳送前的預(yù)處理：由CPU完成以下步驟 向DMA卡送入設(shè)備識別信號，啟動設(shè)備，測試設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，送入存地址初值，傳送數(shù)據(jù)個數(shù)， DMA的功能控制信號。 2）數(shù)

52、據(jù)傳送：在DMA卡控制下自動完成 3）傳送結(jié)束處理 DMA 卡上應(yīng)包括通用接口卡的全部組成部分,并多出如下容：主存地址寄存器，傳送字?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)器，DMA控制邏輯，DMA請求，DMA響應(yīng)，DMA工作方式，DMA優(yōu)先級與排隊(duì)邏輯等 (2)一次完整的DMA傳送過程： DMA 預(yù)處理，CPU向DMA送命令,如DMA方式，主存地址，傳送的字?jǐn)?shù)等，之后CPU執(zhí)行原來的程序 (3)DMA 控制在 I/O 設(shè)備與主存間交換數(shù)據(jù)： 準(zhǔn)備一個數(shù)據(jù), 向CPU發(fā)DMA請求,取得總線控制權(quán)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，修改卡上主存地址，修改字?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)器且檢查其值是否為零,不為零則繼續(xù)傳送，若已為零，則向 CPU發(fā)中斷請求。3.4.3 S

53、D卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模塊根據(jù)SD卡與主控制器的通信協(xié)議不同，SD卡提供兩種訪問模式有SDIO模式和SPI模式。所用通信模式不同，SD卡引腳的功能也不同。在具體通信過程中，主機(jī)只能選擇其中一種通信模式。通信模式的選擇對于主控制器來說是透明的，卡會自動檢測復(fù)位命令的通信協(xié)議模式，而且通信模式一旦選定，系統(tǒng)在通電情況下不能改變。本文選擇SD模式，SD卡掛接在STM32的SDIO總線上，外部主控制器訪問卡的外部信號線并不與存儲器單元直接相連，而是通過卡的接口控制器與存儲器單元接口相連。這樣主控制器并不直接訪問存儲器，而是通過卡的接口控制器來訪問存儲器。卡存儲單元的讀/擦/寫由卡接口控制器根據(jù)主控制器的命令自動

54、處理完成，而主控制器無須知道卡是如何操作、管理存儲單元的，這將大大減輕主控制器對存儲器操作的負(fù)擔(dān)。SD卡的接口電路圖如圖3.12所示。圖3.12 SD卡接口電路圖3.4.4 USB大容量存儲通用串行總線(USB, universal serial bus)由于具有高傳輸速率、即插即用和易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外設(shè)、數(shù)字設(shè)備和儀器儀表等領(lǐng)域。USB OTG是USB2.0規(guī)的補(bǔ)充，結(jié)合了對移動應(yīng)用友好的新特性，包括低功耗、更小的USB接頭以與在一樣的USB端口上增加了雙重角色的功能(作為主機(jī)和外設(shè)的功能)。OTG通過在沒有計(jì)算機(jī)的情況下，相互之間對等連接使傳統(tǒng)的只能作為USB外設(shè)的移動產(chǎn)

55、品的性能和連接性得到擴(kuò)展。USB是一個非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，對線纜、插頭和插座等有很嚴(yán)格的規(guī)要求，這對防止將插頭插錯與提高易用性提供了保障。在最初的協(xié)議版本中，規(guī)定USB接頭有4條線:電源、D-、 D+和地線。我們暫且把這樣的接頭叫做標(biāo)準(zhǔn)的USB接頭，由于后來USB OTG的出現(xiàn)，又增加了MINI USB接頭。MINI USB接頭有5條線，多了一條ID線，用來標(biāo)識身份(主機(jī)還是從機(jī))。其中ID線接地為A類設(shè)備，ID懸空為B類設(shè)備。作為A類設(shè)備時向VBUS供電，默認(rèn)為USB主機(jī)角色，通過HNP協(xié)議(主機(jī)協(xié)商協(xié)議)切換到USB設(shè)備角色；作為B類設(shè)備時默認(rèn)為USB設(shè)備角色，通過HNP協(xié)議(主機(jī)協(xié)商協(xié)議)切換到USB主機(jī)角色。 USB OTG接口電路圖如圖3.13所示。圖3.13 USB接口電路圖3.5通信模塊設(shè)計(jì)3.5.1 CAN總線介紹控制器局域網(wǎng)CAN 是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。現(xiàn)在CAN 的高性能和可靠性已