基于stm32的PESSARE自动检测模块设计
基于stm32的PESSARE自动检测模块设计[20200408095357]
摘要
近些年来，由于数字化技术的高速发展，嵌入式操作系统的多任务特性为现代技术带来了巨大的方便，更适合对一些电路板进行具体功能检测。本文主要研究在stm32的移植源代码开发的UCOS-II以及Ucgui，为检测电梯故障采集板（PESSRAE）功能而设计的ucgui界面。
本文首先对PESSRAE自动检测模块功能测试进行功能概述。随后介绍为实现移植用到的stm32系列微处理器及外设，以及需要移植的ucos-ii相关的重要文件，通过对PESSRAE测试而设计ucgui界面功能及界面的移植，检测PESSRAE功能在奋斗开发板stm32f103VET6是如何实现的。最后，通过MDK4.0编译器，应用在stm32f103VET6外设上，实现在ucos系统上对多任务进行任务切换运行，完成了测试工作，通过具体界面功能验证了PESSRAE功能的好坏。这个反应了ucos-ii的多任务特性，这也表明了ucgui设计的成功。
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关键字:ucgui移植stm32故障采集UCOS-II移植PESSRAE
目录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2课题背景，研究目的及意义 1
1.2.1.课题背景 1
1.2.2.研究目的及意义 1
1.3基于STM32的PESSRAE自动检测模块设计 2
1.3.1.在stm32上通过uc/os-II完成各种任务 2
1.3.2.触屏软键盘修改参数改变模拟信号频率 2
1.3.3.3.3V转24V的方波信号及对应IO口 3
1.3.4.测试故障采集板（PESSRAE）功能 3
1.4国内外在该方向的研究现状 3
1.5本文研究的主要内容 5
1.6本论文结构 5
1.7本章小结 5
2.uc/os-II在stm32 上的移植 6
2.1.RTOS的特点 6
2.2.实时系统uc/os-II的分析 6
2.2.1.系统的任务结构 6
2.2.2.系统的任务管理[3] 7
2.2.3.任务调度条件 7
2.2.4.任务初始化 8
2.2.5.系统中断和时钟 8
2.2.6.任务间的通信 8
2.3.stm32系列微处理器简介 9
2.3.1.Cortex-M3简介 9
2.3.3.stm32f103 简介 9
2.4.内核头文件（OS_CPU.H） 10
2.4.1.系统数据声明 10
2.4.2.临界代码段 10
2.4.3.栈的增长方向 11
2.5处理器的汇编代码（OS_CPU_A.ASM） 11
2.5.1.关中断函数 11
2.5.2.中断恢复函数 11
2.5.3.最高优先级任务启动 12
2.6.处理器相关的其他函数 12
2.7.本章小结 13
3.Ucgui图形界面设计 14
3.1.ucgui的简介 14
3.2.ucgui结构分析 14
3.2.1.ucgui的层次结构 14
3.2.2.WM,GAL和IAL 15
3.3.ucgui的移植过程 16
3.3.1.TFT驱动的编写 16
3.3.2.触摸屏驱动的编写 17
3.4.基于检测PESSRAE功能的应用程序 17
3.4.1.功能界面设计简介 17
3.4.2.程序的流程 20
3.4.3程序的实现 21
3.5.本章小结 22
4.检测功能在stm32f103VET6的实现 22
4.1.奋斗V5开发板简述 22
4.2.奋斗Stm32的底层接口函数配置 23
4.2.1.RCC时钟配置 23
4.2.2.通用IO口的选择 24
4.2.3.各端口对应的方波脉冲输出 24
4.3.奋斗开发板上实现触摸控制及其他任务 25
4.3.1.任务及优先级的分配[9] 25
4.3.2.任务的调度切换流程 27
4.3.3.整体应用程序的整理 28
4.4本章小结 29
5.测试故障采集板的功能及实现 29
5.1.3.3V的方波信号转化到24V方波 29
5.1.1.LM339的简介 30
5.1.2.高电平信号转换的硬件电路图 31
5.2.PESSRAE的模拟信号简介 31
5.2.1.3.3V信号波形对比 32
5.2.2.24V信号接上PESSRAE波形 33
5.2.3.波形误差分析与调整 35
5.3.实现故障采集板测试功能 35
5.3.1.测试故障采集板的功能 35
5.3.2.测试结果与实际对比分析 36
5.4.本章小结 36
6.结语 36
7.参考文献 37
1.绪论
1.1引言
目前，计算机信息技术无处不在。其中包括的产品就是嵌入式计算机。据分析，95%的嵌入式计算机占据了计算机市场。目前，越来越多的嵌入式产品也应用到人们生活中。所以嵌入式产品也变得越来越复杂，因而对嵌入式的研究也是很有必要的。
1.2课题背景，研究目的及意义
1.2.1.课题背景
嵌入式技术是各种嵌入式系统产品的技术基础。嵌入式系统产业深入到许多应用行业，以嵌入式技术为核心并结合应用软件和系统集成开发为特性。由于嵌入式系统的复杂，在设计具体功能时，需要根据用户的特定功能定制开发，而且嵌入式是数字化及智能化关键，所以对嵌入式的研究也是必要的。
嵌入式实时操作系统不仅具有很高的实时性特点的小型化，而且还支持多CPU高可靠性方向。客观世界对嵌入式智能化装置轻低功耗的永无止境的要求，使得更多的实时多任务操作系统并存御史。而嵌入式技术也将不断创新。
像uc/os-ii [1]开放源代码的操作系统，以最大限度地提高便携性要求的，绝大部分代码是用C语言写的。但对于嵌入式系统的专用系统是非常强大的，必须根据嵌入式系统内核的裁剪，写在uc/os-ii的代码的第二部分，写成uc/os-ii的部分代码，以实现uc/os-ii在不同的MCU平台上的移植。在移植uc/os-ii的基础上，触屏的GUI界面应用在许多工控领域，起到了非常重要的作用。而本课题在设计时也考虑到如今的扶梯或电梯的安全功能是必不可少的，因此在安装扶梯前检查扶梯故障采集板的功能是必要的。
1.2.2.研究目的及意义
32位RISC CPU ARM公司具有低功耗、低成本的特点，大力支持许多半导体制造商和移动电话制造商，其应用也越来越。STM32和代表的种类也越来越多的应用，ucos源码开放是使整个系统更加透明，降低设计风险的系统，可以很容易地嵌入到STM32，提高了系统的灵活性，嵌入式系统更容易发展管理。
在一些扶梯中，基于stm32 的ucgui系统设计检查扶梯故障采集板是非常方便的。而且扶梯故障采集板（PESSARE）也是由stm32为核心的采集板，这就说明stm32的应用范围广泛。因为在检查PESSARE时，stm32的ucgui设计已经足以胜任该工作，因此我们既不需要用裸跑程序的MCU，也用不到更为高档的基于ARM7以上Linux的QT，因为这是小题大作。所以该课题的设计也是非常有针对性的。
该课题是要利用以stm32f103作为平台，移植ucos-ii的操作系统，同时软件ucgui的移植界面作为检查PESSARE功能的触屏控制，控制6路扶梯的模拟信号频率。使得在扶梯安装PESSARE之前保证该故障采集板功能是好的，因此这对扶梯或电梯一些安全领域是非常有意义的。
1.3基于STM32的PESSRAE自动检测模块设计
1.3.1.在stm32上通过uc/os-II完成各种任务
本课题设计中，在ucos-ii系统中主要完成这些任务：主要任务，ucgui界面任务，触摸屏任务，A/B方波信号输出，L/R方波信号输出，D/U方波信号输出。其中A/B方波信号模拟的是PESSARE接受正真测速传感器（sensorA和sensorB）检测的脉冲信号,L/R方波信号模拟的是扶梯左右扶手的测速传感器检测的脉冲信号，同样U/R方波信号模拟的是扶梯上下阶梯缺失传感器的脉冲信号。
摘要
近些年来，由于数字化技术的高速发展，嵌入式操作系统的多任务特性为现代技术带来了巨大的方便，更适合对一些电路板进行具体功能检测。本文主要研究在stm32的移植源代码开发的UCOS-II以及Ucgui，为检测电梯故障采集板（PESSRAE）功能而设计的ucgui界面。
本文首先对PESSRAE自动检测模块功能测试进行功能概述。随后介绍为实现移植用到的stm32系列微处理器及外设，以及需要移植的ucos-ii相关的重要文件，通过对PESSRAE测试而设计ucgui界面功能及界面的移植，检测PESSRAE功能在奋斗开发板stm32f103VET6是如何实现的。最后，通过MDK4.0编译器，应用在stm32f103VET6外设上，实现在ucos系统上对多任务进行任务切换运行，完成了测试工作，通过具体界面功能验证了PESSRAE功能的好坏。这个反应了ucos-ii的多任务特性，这也表明了ucgui设计的成功。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:ucgui移植stm32故障采集UCOS-II移植PESSRAE
目录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2课题背景，研究目的及意义 1
1.2.1.课题背景 1
1.2.2.研究目的及意义 1
1.3基于STM32的PESSRAE自动检测模块设计 2
1.3.1.在stm32上通过uc/os-II完成各种任务 2
1.3.2.触屏软键盘修改参数改变模拟信号频率 2
1.3.3.3.3V转24V的方波信号及对应IO口 3
1.3.4.测试故障采集板（PESSRAE）功能 3
1.4国内外在该方向的研究现状 3
1.5本文研究的主要内容 5
1.6本论文结构 5
1.7本章小结 5
2.uc/os-II在stm32 上的移植 6
2.1.RTOS的特点 6
2.2.实时系统uc/os-II的分析 6
2.2.1.系统的任务结构 6
2.2.2.系统的任务管理[3] 7
2.2.3.任务调度条件 7
2.2.4.任务初始化 8
2.2.5.系统中断和时钟 8
2.2.6.任务间的通信 8
2.3.stm32系列微处理器简介 9
2.3.1.Cortex-M3简介 9
2.3.3.stm32f103 简介 9
2.4.内核头文件（OS_CPU.H） 10
2.4.1.系统数据声明 10
2.4.2.临界代码段 10
2.4.3.栈的增长方向 11
2.5处理器的汇编代码（OS_CPU_A.ASM） 11
2.5.1.关中断函数 11
2.5.2.中断恢复函数 11
2.5.3.最高优先级任务启动 12
2.6.处理器相关的其他函数 12
2.7.本章小结 13
3.Ucgui图形界面设计 14
3.1.ucgui的简介 14
3.2.ucgui结构分析 14
3.2.1.ucgui的层次结构 14
3.2.2.WM,GAL和IAL 15
3.3.ucgui的移植过程 16
3.3.1.TFT驱动的编写 16
3.3.2.触摸屏驱动的编写 17
3.4.基于检测PESSRAE功能的应用程序 17
3.4.1.功能界面设计简介 17
3.4.2.程序的流程 20
3.4.3程序的实现 21
3.5.本章小结 22
4.检测功能在stm32f103VET6的实现 22
4.1.奋斗V5开发板简述 22
4.2.奋斗Stm32的底层接口函数配置 23
4.2.1.RCC时钟配置 23
4.2.2.通用IO口的选择 24
4.2.3.各端口对应的方波脉冲输出 24
4.3.奋斗开发板上实现触摸控制及其他任务 25
4.3.1.任务及优先级的分配[9] 25
4.3.2.任务的调度切换流程 27
4.3.3.整体应用程序的整理 28
4.4本章小结 29
5.测试故障采集板的功能及实现 29
5.1.3.3V的方波信号转化到24V方波 29
5.1.1.LM339的简介 30
5.1.2.高电平信号转换的硬件电路图 31
5.2.PESSRAE的模拟信号简介 31
5.2.1.3.3V信号波形对比 32
5.2.2.24V信号接上PESSRAE波形 33
5.2.3.波形误差分析与调整 35
5.3.实现故障采集板测试功能 35
5.3.1.测试故障采集板的功能 35
5.3.2.测试结果与实际对比分析 36
5.4.本章小结 36
6.结语 36
7.参考文献 37
1.绪论
1.1引言
目前，计算机信息技术无处不在。其中包括的产品就是嵌入式计算机。据分析，95%的嵌入式计算机占据了计算机市场。目前，越来越多的嵌入式产品也应用到人们生活中。所以嵌入式产品也变得越来越复杂，因而对嵌入式的研究也是很有必要的。
1.2课题背景，研究目的及意义
1.2.1.课题背景
嵌入式技术是各种嵌入式系统产品的技术基础。嵌入式系统产业深入到许多应用行业，以嵌入式技术为核心并结合应用软件和系统集成开发为特性。由于嵌入式系统的复杂，在设计具体功能时，需要根据用户的特定功能定制开发，而且嵌入式是数字化及智能化关键，所以对嵌入式的研究也是必要的。
嵌入式实时操作系统不仅具有很高的实时性特点的小型化，而且还支持多CPU高可靠性方向。客观世界对嵌入式智能化装置轻低功耗的永无止境的要求，使得更多的实时多任务操作系统并存御史。而嵌入式技术也将不断创新。
像uc/os-ii [1]开放源代码的操作系统，以最大限度地提高便携性要求的，绝大部分代码是用C语言写的。但对于嵌入式系统的专用系统是非常强大的，必须根据嵌入式系统内核的裁剪，写在uc/os-ii的代码的第二部分，写成uc/os-ii的部分代码，以实现uc/os-ii在不同的MCU平台上的移植。在移植uc/os-ii的基础上，触屏的GUI界面应用在许多工控领域，起到了非常重要的作用。而本课题在设计时也考虑到如今的扶梯或电梯的安全功能是必不可少的，因此在安装扶梯前检查扶梯故障采集板的功能是必要的。
1.2.2.研究目的及意义
32位RISC CPU ARM公司具有低功耗、低成本的特点，大力支持许多半导体制造商和移动电话制造商，其应用也越来越。STM32和代表的种类也越来越多的应用，ucos源码开放是使整个系统更加透明，降低设计风险的系统，可以很容易地嵌入到STM32，提高了系统的灵活性，嵌入式系统更容易发展管理。
在一些扶梯中，基于stm32 的ucgui系统设计检查扶梯故障采集板是非常方便的。而且扶梯故障采集板（PESSARE）也是由stm32为核心的采集板，这就说明stm32的应用范围广泛。因为在检查PESSARE时，stm32的ucgui设计已经足以胜任该工作，因此我们既不需要用裸跑程序的MCU，也用不到更为高档的基于ARM7以上Linux的QT，因为这是小题大作。所以该课题的设计也是非常有针对性的。
该课题是要利用以stm32f103作为平台，移植ucos-ii的操作系统，同时软件ucgui的移植界面作为检查PESSARE功能的触屏控制，控制6路扶梯的模拟信号频率。使得在扶梯安装PESSARE之前保证该故障采集板功能是好的，因此这对扶梯或电梯一些安全领域是非常有意义的。
1.3基于STM32的PESSRAE自动检测模块设计
1.3.1.在stm32上通过uc/os-II完成各种任务
本课题设计中，在ucos-ii系统中主要完成这些任务：主要任务，ucgui界面任务，触摸屏任务，A/B方波信号输出，L/R方波信号输出，D/U方波信号输出。其中A/B方波信号模拟的是PESSARE接受正真测速传感器（sensorA和sensorB）检测的脉冲信号,L/R方波信号模拟的是扶梯左右扶手的测速传感器检测的脉冲信号，同样U/R方波信号模拟的是扶梯上下阶梯缺失传感器的脉冲信号。
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