王世峰

(北京信息科技大學 自動化學院，北京100192)

STM32的DRTU在手機移動端的顯示設計

王世峰

(北京信息科技大學 自動化學院，北京100192)

提出一種基于STM32的DRTU系統(tǒng)在手機移動端顯示的設計，滿足人們日益增長的物聯(lián)網信息在手機端中顯示的需求。該設計以STM32F103RC單片機作為定位信息采集與處理的核心，其中應用數據云平臺工作原理與無線通信原理。通過對外圍電路，主要是串口電路、 迪文屏顯示模塊電路、電源電路等設計,以及相應的軟件系統(tǒng)設計，將采集到的數據傳輸到數據云端并在迪文屏顯示，手機移動端通過連接數據云端進行顯示信息。

DRTU；STM32；移動端；DGUS

引 言

為了提高社會生產經濟效益、管理效益，通過遠程數據測量分析、遠程安全控制能夠給企業(yè)和政府辦公帶來遠程數據安全、遠程自動控制、立即決策、指揮調度、數據分析等效果。本文設計出基于STM32F103[1-2]的DRTU的移動端顯示系統(tǒng)，其能為人們的日常生活帶來明顯的便捷。

物聯(lián)網真正地貼近我們的生產生活，廣泛應用于智能制造、環(huán)保、消防、智慧城市、交通、工程作業(yè)、農業(yè)、氣象、航空等領域。 DRTU設備是遠端3G/4G-DRTU數據終端，解決了物聯(lián)網數據傳輸、控制、分析計算問題，集PLC控制、3/4G數據傳輸、工控機、顯示器、防爆箱、智能手機、衛(wèi)星定位、視頻監(jiān)控等一體化功能設備，創(chuàng)新性顯著。

系統(tǒng)配備DRTU數據終端，同時可接受百萬級點位數據同時工作，聯(lián)合系統(tǒng)很容易擴展到千萬到數十億級數據處理量，能夠組成大范圍的物聯(lián)網云計算大系統(tǒng)。然后通過手機無線連接云平臺，將信息傳輸到手機端并且通過手機來進行處理，這個系統(tǒng)對日益離不開手機的人們具有重要意義。

1 系統(tǒng)總體架構

圖1 系統(tǒng)結構框圖

本設計采用STM32F103RC[3]單片機，擴展接口連接各種信息采集傳感器，本設計采集芯片包括GPS傳感器和攝像頭。采用迪文屏模塊和手機移動客戶端進行雙顯示，通過串口來實現對迪文液晶屏的控制，通過手機客戶端來實現對云數據的連接。電源電路采用LM1117芯片，輸入為24 V電壓，輸出端提供USB接口的5 V電壓，和3.3 V電壓系統(tǒng)結構框圖見圖1。

2 硬件設計

2.1 STM32F103RC最小系統(tǒng)

本設計采用STM32F103RC[4-5]微控制器，此芯片集成了各種高性能工業(yè)標準接口， 擁有多達9個通信接口、2個I2C接口(支持SMBus/PMBus)、3個USART接口(支持ISO7816接口、LIN、IrDA接口和調制解調控制)、2個SPI接口(18 Mb/s)、CAN接口(2.0B主動)、USB 2.0全速接口。

此芯片具有實現RTU(數據采樣和處理能力,通信能力)和DTU(通信能力[如TCP/IP等])基本功能,例如A/D采樣、各種通信設備(UART)、現場總線CAN、I2C總線等,也可以外加芯片實現TCP/IP，電源電路為其提供電源，晶振電路為其提供Hz工作頻率，采用上電自動復位作為系統(tǒng)復位電路，JTAG電路滿足其程序的下載和調試。

2.2 ATK-NEO-6M-V2.3 GPS模塊

此模塊采用U-BLOX NEO-6M[6-7]模組，具有體積小巧、性能優(yōu)異的特點。其兼容3.3 V/5 V電平，可以連接任意兩個電源。利用自帶陶瓷天線MAXIM公司20.5 dB高增益LNA芯片來增強其工作能力。通過其模塊來采集地理位置信息，實現基本的RTU的采集信息功能。原理圖如圖2所示，實物圖見圖3。

圖2 ATK-NEO-6M-V2.3 GPS原理圖

圖3 ATK-NEO-6M-V2.3 GPS實物圖

2.3 電源模塊

本模塊采用一個外部的交流-直流(AC-DC)轉換器件作為前級電路，即電源適配器，它將220 V 交流電壓轉為24 V直流電壓。然后通過系統(tǒng)內部的電壓轉換電路，得到多路不同的更低電壓，此模塊將其電壓轉至5 V、3.3 V來滿足其他模塊電源的需要，原理圖見圖4。

圖4 電源模塊

2.4 串口(USART)模塊

本設計采用了3個串口電路，通過串口電路實現對信息的傳輸控制。串口電路如圖5所示。

圖5 串口電路原理圖

2.5 MAX485模塊電路

其模塊采用5 V工作電壓，采用半雙工通信方式。它完成將TTL電平轉換為RS-485電平的功能。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的RXD和TXD相連即可；器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)。

只需要一個信號控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時將A和B端之間加匹配電阻，一般可選20 Ω的電阻。其模塊電路原理圖如圖6所示。

圖6 MAX485模塊電路原理圖

2.6 W25Q64電路模塊

STM32 F103RC將傳感器采到的音頻數據以及GPS定位數據存入W25Q64。然后通過STM32F103RC使用SPI接口讀寫W25Q64BV(spi flash),實現將采集到地數據及時地進行處理。接口電路如圖7所示。

圖7 W25Q64電路原理圖

2.7 迪文液晶屏顯示模塊

迪文液晶屏(DGUS)采用直接變量驅動顯示方式，所有的顯示和操作都是基于預先設置好的變量配置文件來工作的。使用DGUS來進行開發(fā)，其可以快速開發(fā)全圖形觸摸屏人機界面，觸摸屏輸入法、彈出菜單、滑塊拖動、增量調節(jié)等觸摸屏交互方式和變量圖標、藝術字、曲線顯示、時間變量等變量顯示可借助PC完成。由于迪文液晶屏有存儲空間，工控方面比較理想，而且?guī)в酗@示DRTU功能，所以使用STM32的串口(USART)來對迪文液晶屏控制，實現其信息的交互。迪文液晶屏界面圖如圖8所示。

圖8 迪文屏界面圖

3 軟件設計

智能物聯(lián)云平臺當中，STM32 F103RC控制系統(tǒng)的工作，其中云端服務收發(fā)處理系統(tǒng)，手機移動端負責數據監(jiān)控、配置、管理、調度指揮、安全監(jiān)控等功能。其工作的主流程圖如圖9所示。

GPS[8-9]定位信息的采集程序能夠完成對定位信息的采集，由于微控制器RX、TX端口被占用，且微控制器只有一個硬件實現UART數據通信，因此需要采用軟件模擬UART的方式進行數據傳遞。在設計中所采用的是中斷方式模擬軟UART，并且每隔一定的時間更新一次采集。程序流程圖如圖10所示。

4 設計成果

4.1 地圖數據展示

在移動終端上顯示登陸的DRTU位置，位置信息是通過設備的北斗裝置采集發(fā)送到云端的，移動端通過云服務的統(tǒng)一接口獲取并顯示在地圖中。置信移動端通過云服務的統(tǒng)一接口獲取并顯示在地圖中，地圖數據顯示效果如圖11所示。

4.2 音視頻監(jiān)控展示

移動端音視頻可以與DRTU中視頻直接進行通信，從而可以遠程監(jiān)控現場的設備運行情況，可以進行遠程協(xié)助操作。音視頻監(jiān)控展示效果見圖12所示。

圖9 主程序流程圖

圖10 采集程序設計流程圖

圖11 移動端地圖展示

圖12 移動端視頻監(jiān)控

4.3 實時和報警數據瀏覽

用戶除了可以在地圖中顯示DRTU的定位信息和傳感器中實時數據外，還可以通過表格查看各設備中的實時數據、歷史數據和報警數據。

結 語

[1] 宋延昭.嵌入式操作系統(tǒng)介紹及選型原則[J].工業(yè)控制計算，2005(7).

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[3] 王永虹,徐煒,郝立平.STM32系列ARM Cortex M3微控制器原理與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社,2008.

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Mobile Terminal Display System Design Based on STM32 DRTU

Wang Shifeng

(School of Automation,Beijing Information Science and Technology University,Beijing 100192,China)

In the paper,a design of DRTU mobile phone display based on STM32 is proposed.It can meet the growing information on the Internet of things in the mobile terminal display.The design uses STM32F103RC as the core for the acquisition and processing of the positioning informationin which the data cloud platform working principle and wireless communication principle are applied.Through the design of peripheral circuits such as the serial interface circuit,the mainly devin screen display module circuit,the power supply circuit,and the corresponding software system design,the collected data will be transmitted to the cloud and is displayed in the devin screen.The mobile phone terminal can display the information by connecting the data cloud.The test results show that the system can complete the mobile phone connect to the cloud data,and displays the information in the mobile terminal.

DRTU;STM32;mobile terminal;DGUS

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2017-02-06)