STM32F101VB微处理器的应用
气相色谱仪控制核心主要有单片机、DSP和ARM芯片组成。其中单片机的数据运算能力较弱;DSP(DigitalSingnalProcessor)是一种独特的微处理器,具有强大的数据处理能力和高运行速度,但通用功能相对较弱。相比之下,ARM芯片具有强大的事务处理功能,还可配合嵌入式操作系统使用,并适用于气相色谱仪的控制核心。意法半导体公司的
STM32F101VB微处理器使用高性能的ARMCortex—M332位的RISC内核,工作频率为36MHz,内置高速存储器(高达128kB的闪存和16kB的SRAM),可增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。此外,其所有型号的器件均包含标准的通信接口(2个I2C接口、2个SPI接口和3个USART接口),1个12位的ADC和3个通用16位定时器。
STM32F101VB微控制器的内核与I/O使用同一电源电压,只需单电源3.3V供电。AMS1117—3.3是AMS公司生产的工LDO芯片,其特点是输出电流大、输出电压精度高,且稳定性好。该芯片输出电流可达1A,输出电压的精度在±1%以内,被广泛用于手持式仪表、数字家电、工业控制等领域。电源电路如图1所示。
由于ARM芯片的高速、低功耗、低工作电压导致其噪声容限低,对电源的纹波、瞬态响应性能、时钟源的稳定性、电源监控可靠性等方面也提出了更高的要求。复位电路使用带I2C存储器的电源监控芯片CAT1025JI-30,以提高系统的可靠性,电路原理如图2所示。
STM32F101VB微处理器在气相色谱仪中的应用
信号nRST连接到
STM32F101VB芯片的复位脚NRST,当复位按键RST按下时,CAT1025JI-30的RESET引脚立即输出复位信号,使STM32F101VB芯片复位。
W25X16是华邦公司推出的继W25X10/20/40/80(1~8MB)后容量更大的Flash产品,W25X16的容量为16Mb。W25X16的擦写周期为10000次,具有20年的数据保存期限,支持电压为2.7~3.6V,W25X16支持标准的SPI,还支持双输出的SPI,最大SPI时钟可达75MHz。
STM32F101VB微处理器在气相色谱仪中的应用
拓普微公司生产的
LM240128T点阵图形式液晶显示模块,采用
RA8863(T6963C兼容)控制器,内嵌32kBSRAM作为显示存储器。模块大小为144.0mm×104.0mm×15.5mm,点阵数240×128dot。适配Intel8080操作时序电路,8bit并口数据传输,内置128个字符,并可进行文本显示、图形显示和文本属性显示功能。文本显示与图形显示多种显示合成方式,2kB自定义字符库等丰富功能。
将设计好的气相色谱仪与电脑进行联机,能够通过工作站对仪器进行各种操作,以及通过RJ45网络端口对仪器进行远程控制。通过与上位机的联机实验可看出,与传统以单片机为控制核心的气相色谱仪相比,采用STM32F101VB微处理器的气相色谱仪功能大幅增强,不仅具有丰富的接口,还便于数据的采集、传输和处理以及对仪器的远程控制,且对数据处理的速度也有明显提高。
使用STM32F101VB做为气相色谱仪的微处理器,不仅能兼顾气相色谱仪对大量数据的快速处理,还可使其具有丰富的通用接口,并实现对仪器的远程控制。STM32F101VB适用于作为现代气相色谱仪的控制核心,也证明了该系统设计的可行性。