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1、学学 号：号： 0121311371307能力拓展训练题题 目目基于 STM32 的 CAN 总线数据采集卡设计学学 院院自动化学院专专 业业自动化专业班班 级级自动化 1305 班姓姓 名名司文雷指导教师指导教师罗璠2016 年8月27日任务书任务书1、要求设计如下功能的数据采集卡：（1）采用 STM32 对 8 路 05V 模拟信号进行采集，采样频率为 100Hz。（2）采集的数据要求通过 CAN 总线发送出去。（3）数据采集卡的 CAN 总线标识符可用拨码开关指定。2、要求选择合适的 STM32 微控制器，具备对 CAN 总线的支持，并选择合适的 CAN 接口电路芯片；3、要求完成采集卡
2、的硬件电路设计，包括原理图设计、PCB 布线设计；4、要求完成 STM32 程序设计，并进行仿真；5、提交设计报告。11 STM32 简介.31.1 STM32F105VCT6 的参数.31.2 内部资源.41.3 Cortex-M3 内核简介.52 CAN 概述.62.1CAN 简介.62.2 工作原理.72.3CAN 的高层协议.72.4 CAN 波特率计算.82.4.1 波特率.82.4.2CAN 波特率的计算.83 硬件电路设计.134 软件实现.144.1STM32 电压数据采集的软件实现 .144.1.1AD-DA 模块的编写.144.2CAN 总线节点的软件设计.24结 论.33
3、参考文献.34附录 1.35附 录 2.362摘摘 要要摘要：CAN(Controller Area Network,控制器局域网)是一种有效支持实时控制的串行数据通信网络。自上世纪 80 年代诞生以来，CAN 总线以其可靠性好、实时性高及组网简便灵活等优势而受到人们的青睐，并在众多行业领域内得到了广泛的应用。随着工业技术的不断进步，控制过程的自动化与网络化是必然的发展趋势，同时数据的传输量越来越大，对数据传输的实时性要求也更加苛刻。笔者采用内置 CAN 控制器的高性能微处理器 STM32F105vct6 作为节点的微处理器，使用带隔离的高速集成 CTM1050T 作为 CAN 收发器，数据输
4、入输出通道采用光电耦合器进行隔离，设计了 CAN 总线系统的数据采集节点。本设计节点具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、实时性高及数据处理能力强等优势。实现，它主要实现现场节点的监控及数据的显示、分析和存储。数据转换器采用 RS-232 转 CAN，它主要实现串口协议与 CAN 协议之间的桥接，并将接收的数据进行转发。各节点与工业现场的仪器仪表相连接，不分主次地挂接在 CAN 总线上，它主要实现数据的采集与处理，并接收来自 CAN 总线上的数据或将数据发送到 CAN 总线上。关键词：关键词：STM32STM32；CANCAN 总线；数据采集总线；数据采集31 1 STM32STM32 简介简介S
5、TM32F105xx 增强型系列使用高性能的 ARM/Cortex-M3/32 位的 RISC 内核，工作频率为 72MHz，内置高速存储器(高达 128K 字节的闪存和 20K 字节的 SRAM)，丰富的增强 I/O 端口和联接到两条 APB 总线的外设。所有型号的器件都包含 2个 12 位的 ADC 、3 个通用 16 位定时器和一个 PWM 定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达 2 个 I2C 和 SPI、3 个 USART、一个 USB 和一个 CAN。 STM32F105xx 增强型系列工作于-40至+105 的温度范围，供电电压2.0V 至 3.6V，一系列的省电模式保证低功耗
6、应用的要求。 4这些丰富的外设配置，使得 STM32F105xx 增强型微控制器适合于多种应用场合： 电机驱动和应用控制 ；医疗和手持设备 ；PC 外设和 GPS 平台； 工业应用：可编程控制器、变频器、打印机和扫描仪 ；STM32开发板核心芯片的参数如表 1-1表表 1-11-1 器件功能和配置器件功能和配置(STM32F105xx(STM32F105xx 增强型增强型) ) 芯片引脚图如图 1-2：5图图 1-21-2 STM32F105xxSTM32F105xx 增强型增强型 LQPFP48LQPFP48 管脚图管脚图1.2 内部资源内部资源STM32 有丰富的内部资源，如下所示：Rea
7、lView MDK（Miertocontroller Development Kit）基于 ARM 微控制器的专业嵌入式开发工具；6内置闪存存储器；内置 SRAM； 嵌套的向量式中断控制器(NVIC)；外部中断/事件控制器(EXTI)； 时钟和启动； 自举模式； DMA ；RTC(实时时钟)和后备寄存器 ；窗口看门狗； I2C 总线 ；通用同步/异步接受发送器(USART)； 串行外设接口(SPI)； 控制器区域网络(CAN) ；通用串行总线(USB)； 通用输入输出接口(GPIO)； ADC(模拟/数字转换器) ；温度传感器； 串行线 JTAG 调试口(SWJ-DP)。1.3 Cortex-
8、M3 内核简介内核简介Cortex-M3 内核包含一个适用于传统 Thumb 和新型 Thumb-2 指令的译码器、一个支持硬件乘法和硬件除法的先进 ALU、控制逻辑和用于连接处理器其他部件的接口。Cortex-M3 处理器是首款基于 ARMv7-M 架构的 ARM 处理器。中央Cortex-M3 内核使用 3 级流水线哈佛架构，运用分支预测、单周期乘法和硬件除法功能实现了出色的效率（1.25DMIPS/MHz）。Cortex-M3 处理器是一个 32位处理器，带有 32 位宽的数据路径、寄存器库和基于传统 ARM7 处理器的系统7只支持访问对齐的数据，沿着对齐的字边界即可对数据进行访问和存储。Cortex-M3 处理器采用非对齐数据访问方式，使非对齐数据可以在单核访问中进行传输。Cortex-M3 处理器是专为那些对成本和功耗非常敏感但同时对性能要求又相当高
