基于STM32的信号存储测试系统设计(4)
3.1 STM32F103xx系列微控制器[13～14]
系统主要是通过意法半导体（ST）公司的STM32微控制器来实现数据的采集、转换与存储功能。它是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的STM32系列微控制器，集32位RISC处理器、低功耗、高性能模拟技术、高速DMA通道及丰富的片内外设、JTAG仿真调试等于一体，定义了新一代“超级单片机”的概念，加上丰富的技术资料和完善的开发工具，使用方便，具有极高的性价比。
在性能上，STM32的32为Cortex-M3内核，时钟频率可达72MHz，指令速度可接近80MIPS。同时，它具有32位硬件除法和单周期乘法器等一系列先进的体系结构，大大增强了它的数据处理和运算能力，可以有效地实现一些数字信号处理的算法（如FFT、DTMF等）。在低功耗方面，其芯片功耗（3.3V，500uA/MIPS）已接近MSP430超低功耗单片机的水平。
在系统整合方面，STM32系列单片机根据其不同产品，集成了多种功能模块，包括定时器、多功能串行接口（SPI/ / /USART）、USB、CAN、12位双路同步采样高速ADC、看门狗定时器(WDT)、DMA控制器、马达/电机控制器、多达64KB的RAM和256KB Flash，以及丰富的中断功能。
所以系统中大部分的功能都是使用微控制器的片内外设模块实现的：测量电路部分的A/D转换由微控制器的ADC模块实现，存储电路部分的数据传输是基于微控制器的串行接口SPI，上位机接口部分则是基于微控制器的串行接口USART，电路调试部分则通过SW调试实现的。
本系统中所使用的STM32微控制器的型号是STM32F103RET6，其64脚贴片式封装如图3.3所示：
3.2 测量电路部分[ ]
系统整体电路设计图中，微控制器的ADC部分便是测量电路部分，本系统的重点是存储测量，对信号处理部分没有涉及，故在应用本系统时，需根据被测信号选用具有信号调理电路的模拟传感器。
测量电路部分的核心是ADC，由于STM32F103RET6是自带ADC的，故设计过程中直接采用芯片的外设ADC1进行模数转换。
图3.4为ADC1数据测量电路，其中ADC采用的是STM32的ADC1通道9，该通道由通用I/O口PB1复用所得。其中的D2和D3均是3.3V的稳压管，这两个稳压管器能够将输入电压限定在0~3.3V之间，从而能有限保护STM32芯片不因被测电压过大而受影响。
图3.5为微控制器AD转换电路的模拟供电连接电路，图中模拟电源VDDA接电源转换电路输出的+3.3V正电源，VSSA接电源转换电路的地电平。
ADC模块的模拟供电引脚相关定义如表3.1所示：
表3.1 ADC模拟供电引脚定义
名称 信号类型 注解
输入，模拟参考正极 ADC使用的高端/正极参考电源，
输入，模拟参考负极 ADC使用的低端/负极参考电压，
输入，模拟电源 等效于 的模拟电源，且：
输入，模拟电源地 等效于 的模拟电源地
ADCx_IN[15:0] 模拟输入信号 16个模拟输入通道
和 应该分别连接到 和 。
由于本设计中采用的STM32微控制器芯片是64脚封装，故微控制器的A/D转换模拟参考电源正负极（ 和 ）分别在芯片内部和AD转换模块的模拟电源VDDA和VSSA相连接，即本电路中AD转换模块的模拟参考正负电压分别为+3.3V和0V。
ADC模块有两个重要的特性：一是，规则通道转换可使能DMA进行快速的数据转移，这个特性解决了系统在数据的连续采集时数据的及时转移问题；二是，模拟看门狗特性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，该特性将在软件设计部分巧妙的用于内触发软件设计当中。