基于STM32F207工业核心板的研究与实现

摘要

随着工业的不断发展，工控领域对核心板的要求也在不断的提高，要求更高的运算速度，更高的实时能力，更多的功能模块，更加人性化的图形界面，更多的通信接口等等，如果开发人员还是从底层寄存器开始操作，为了确保底层驱动的稳定性，势必投入大量的人员、资金。因此建立一个标准的软硬件开发平台是十分必要的，避免从零起步设计产品的风险。也为产品迅速抢占市场提供了有利条件。
　　针对于工业控制领域低成本、高可靠性、高稳定性的要求，基于Cortext-M3内核处理器STM32F207，设计出了一套核心板加底板的STM32F207的开发套件，软件平台采用实时操作系统μC/OS-Ⅱ，构建了一个嵌入式的智能化平台，让开发人员告别寄存器时代，只需调用底层驱动函数就能完成软件开发，集中精力做应用程序开发。
　　本文中详细的介绍了核心板和底板通信接口设计，核心板主要介绍了STM32F207构建的最小系统和存储电路(存储电路包括NAND FLASH与SRAM电路)，以太网接口电路，JTAG下载电路、GPIO扩展接口；底板扩展了丰富的通信接口电路，用户也可以根据自身项目的需求将其移植到项目硬件中，底板通信接口包括UARST、CAN、USB、M-Bus、I2C。
　　软件主要介绍了在STM32F207核心板上μC/OS-Ⅱ的移植，基于STM32F207开发板套件开发了相应的基础驱动函数，重点介绍了UART、CAN、I2C驱动设计。
　　完成上述工作之后对STM32F207开发板进行了系列测试，测试包括USART、CAN回环、USB、以太网。将核心板应用于电缆温度检测系统，系统运行正常，完全满足工业控制要求。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 研究现状与发展趋势

1.3 本文主要研究内容

1.4 本文结构

第2章 核心板及底板套件总体方案设计

2.1 嵌入式核心板功能需求

2.2 嵌入式核心板及功能底板套件总体设计

2.2.1 ARM处理器内核的选择

2.2.2 核心板ARM处理器STM32F207的介绍

2.2.3 嵌入式核心板硬件模块设计

2.2.4 嵌入式核心板套件硬件模块设计

2.3 嵌入式软件平台的需求分析

2.3.1 μC/OS-Ⅱ实时操作系统简介

2.4 本章小结

第3章 核心板及底板套件硬件设计

3.1 核心板设计

3.1.1 核心板总体设计

3.1.2 核心板芯片选型

3.1.3 电源电路

3.1.4 系统时钟电路

3.1.5 系统复位电路

3.1.6 NAND FLASH与SRAM存储电路设计

3.1.7 JTAG下载电路

3.1.8 以太网接口电路

3.1.9 扩展接口电路

3.2 底板设计

3.2.1 M-Bus总线的接口电路设计

3.2.2 CAN总线接口电路设计

3.2.3 串口接口电路设计

3.2.412C总线电路设计

3.2.5 USB接口电路设计

3.3 核心板PCB设计

3.3.1 PCB板的电磁兼容和布线

3.3.2 PCB板的电磁兼容的实现

3.4 本章小结

第4章 软件设计

4.1 软件开发环境

4.1.1 RealView MDK介绍

4.1.2 调试工具

4.1.3 调试过程

4.2 μC/OS-Ⅱ系统的移植

4.3 驱动程序的开发-串口驱动

4.4 驱动程序的开发-CAN驱动

4.5 驱动程序的开发-I2C读写EEPROM驱动

4.6 本章小结

第5章 嵌入式核心板功能测试

5.1 CAN测试

5.2 串口测试

5.3 I2C总线测试

5.4 网口接口测试

5.5 USB测试

5.6 本章小结

结论与展望

参考文献

附录A(攻读学位期间发表的学术论文)

附录B(攻读学位期间所参与的科研项目)

附录C(测试版硬件实物图)

致 谢