基于STM32数据传输转换接口器的设计与实现

引言

在当今高速实时数字信号处理系统中，涉及的数据对象趋于多样化，这些数据通常采用不同的电气接口，具有不同的传输速率、传输方向。现代机电一体化控制设备中，如工业加注机、设备清洗机控制系统基本是ＰＬＣ与显示屏加仪表等构成的小型计算机控制系统。但现在工业已经进入了数字化、智能化时代，进入物联网领域，要求信息共享，生产过程信息化、网络化管理，提高生产效率，降低人员劳动强度。所以要满足上述需求，保留原有设备及控制系统，进行新老交替，则需要在原有控制柜基础上增加数据交换接口模块，如图１所示。基于此，我们以数字信号处理器STM32为核心，设计了适于多种标准接口数据传输接口器，以实现系统的数据交互。

图１具有数据传输交换接口器的控制系统框架

１、接口器原理

该接口器以STM32Ｆ微控制器为核心，配一ＲＳ－２３２电平转换芯片，ＲＳ－４８５转换芯片，以太网控制芯片，ＥＰ－ＰＲＯＭ存储芯片、ＳＤ卡以及时钟控制芯片来实现各种数据的转换以及存储。

系统主要分了５个部分：电源管理模块，实时时钟模块，大批量数据存储模块，标准数据转换接口模块和输入输出模块，如图２所示。

图２数据交换接口器原理框架

２、硬件设计

２．１、接口器控制核心

该接口器核心是ＳＴ系列的工业级单片机芯片STM32Ｆ１０７ＶＣＴ６。该芯片是ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３内核的３２位微控制器，具有极强的抗干扰能力，宽电压２－３．５Ｖ使用范围，硬件集成了乘除算法，便于进行复杂的浮点运算，该芯片的升级版具有ＤＳＰ功能，运算能力强，速度快；可嵌入操作系统，其运算能力较工业控制机强的多。控制器外围电路选用２个外部晶体谐振器，频率分别是２５ＭＨｚ和３２．７６８ｋＨｚ。一个单独的２５ＭＨｚ晶体可以为整个系统和所有包括以太网和全速ＵＳＢＯＴＧ的外设提供时钟。一个单独３２．７６８ｋＨｚ的低速外部晶体谐振器为实时时钟或者其它定时功能提供一个低功耗且精确的时钟源。用户可以通过多个分频器来配置ＡＨＢ和ＡＰＢ，从而使得系统的各个外设都能获得合适的时钟。