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基于STM32的通用智能仪表设计与应用分析

摘要在社会经济不断发展的大背景下，测控仪器仪表得到了快速的发展，

测控逐渐向着立体化、智能化和全球化发展。智能仪表应用十分广泛，市场上也

有很多种类，本文主要介绍一种常用的智能仪表，这种仪表以STM32作为控制

器核心，以CAN为控制总线，结构较为简单，但是具有强大的功能性。

关键词STM32；通用智能仪表；设计；分析

前言

仪表的智能化与处理器和微控制器不可分離，仪表测控系统由集中控制向分

布式控制系统发展，仪表网络需要从传统的一主多从网络模式逐渐改变为多主多

从的网络发展模式。在工业控制领域中，智能仪表工作环境较为恶劣，其周围是

电磁环境复杂，网络抗干扰能力需要提高。另外，现场的总线是为了保证通行的

质量，并满足网络中多主系统的要求。采用智能仪表与现场总线联合的分布式控

制模式，可以促进智能仪表发挥自身的最大功效。

1系统设计

STM32微型处理器所用内核为Cortex-M3，改处理器的外面接口较多，主频

较高，是一种能够远程控制的仪器。CAN是控制总线，其广泛应用于很多行业，

具有较强的可靠性和功能性[1]。CAN总线能够自出多主，通信率较高，以这种

方式布置线路，可靠性和方便性大幅度增强，智能仪表的设计图如下：

2关键硬件设计和应用

2.1核心处理器设计

核心处理器采用STM32，内核是32位RISC，功能强大，工作频率较高，

内部安装告诉的储存器，能够增强I/O的端口，同时能够连接两条APB的总线。

与此同时，有3个12为的ADC，能够提供多种采样通道；DMA控制器拥有多

个通道，能持的外设种类也很多；包含了4个16为的定时器和2个PWM定时

器；有多个通信标准接口，适用于工业领域；带有4个灵活静态存储器控制器，

能够支持SD卡、NOR等存储器。出了模拟输入I/O，气压管脚能够承受5V信

号输入，供电范围宽，拥有能够编程的电压检测器，保证系统工作的稳定性和抗

感染能力。该系统将稳定传感器与内部ADC直接连接，可以为检测期间周围的

环境提供便利性。该系统最适合的温度为40℃-105℃之间，与工业生产应用需求

一致。

2.2CAN通信接口设计

SIM32系统自带CAN控制器，支持CAN2.0A与CAN2.0B协议，传输率较

高，能有软件配置，且有优先级功能发送报文。加入是重要的应用，拥有可以支

持时间发送模式的bxCAN硬件功能，可以用CTM1050实现。CTM1050是一种

自带隔离作用的芯片收发器，能够把控制器上的逻辑电平快速转化为差分电平，

可以隔离，能够实现保护自己的目的[2]。该芯片与ISO11898标准相符，能够连

接高达110个点，能够用TVS官方防止总线过压，这种模块可以省掉两种隔离

器，PCB面积减少，连接所有的节点，具有较强的功能性。

2.3键盘设计

键盘的电路设计应该具有一定的独立性，以便提升CPU的工作效率。终端

CPU查看管脚，并在此基础上读取键盘上的数据。CH451是键盘的控制芯片，

在控制芯片中安装RC振荡电路，可以在键盘上实现8×8的扫描。另外，数据交

换用串联接口和单片机进行，上电复位与看门狗可以被监控。如果键盘出现终端，

则低电平可以输出。CH451有4线的高速串联接口以及4个信号线。键盘启用

扫描后，DOUT为成为数据输出，是默认的高电平，可以提供串行类数据的DIN。

当CH451在商店复位后，要在串行输入之前，先输出低电平脉冲，以便通知

CH451在其上升沿加在位移寄存器的12为数据，作为操作命令分析。及LOAD

的上升沿是串行数据帧完成的标志。在这个时候，位移寄存器的数据无论是多少，

都会作为操作命令出现。当有按键按下时，按键对应的SIG管脚输入高电平；

当没有按键按下时，SIG0-SIG7多倍下拉电阻拉到低电平。如果两次检测时按下

的是同一个键，则DOUT会输出实行键盘中断。

2.4抗干扰设计

每种电路中都含有两种信号，一是模拟信号，二是数字信号。两类中抗干扰

能力最强的是数字信号，但是有较大的噪音。用5V