学习主题：
    设计一个以STM32F103C8T6为主控的小型多功能电子负载，程序使用uCOS嵌入式操作系统开发。
    电子负载具有电源输出功能，能够模拟锂电池以测试充电器，并能测试各种电池的放电曲线。
    希望通过此次设计来学习提高

STM32F103系列的编程应用能力。

小组宣言：兴趣是提高自我的动力！            

学习计划：

本  周——硬件电路设计（原理图）

第二周——硬件电路设计（PCB）

第三周——硬件电路调试 & 底层硬件驱动程序调试（STM32F103 各种资源的学习与应用）

第四周——底层硬件驱动程序编写（STM32F103 各种资源的学习与应用）

后  期——完成总体程序编写工作， 产品调试、装配与测试

小组现有成员：

xiao5333（负责硬件电路设计和STM32程序编写）

飘雨（负责部分底层硬件驱动程序编写）

gdgly（负载上位机软件与通信协议编写）

cmz871627（负责部分底层硬件驱动程序编写）

队员在招人数：2~5人（请想参加的童鞋加QQ讨论群61070251）

             招募条件——有STM32F系列使用基础，能够使用uCOS编写程序

                     或

                    能够使用C++或C#编写PC端软件

       招募待遇——所有小组成员免费赠送该制作的打样电路板一块（空板），有突出贡献者免费赠送成品电路板或STM32开发板

学习进度：

5月30日   方案制定完成（xiao5333）

6月1日     完成电子负载原理图设计（xiao5333）

6月5日     完成PCB图绘制，并外协加工

6月13日   电路调试完成

6月14日   ADC底层硬件驱动

6月15日   底层硬件驱动编写完成

6月25日   完成总体程序编写工作

6月25日   完成样机安装测试（实现初步功能）

至此完成阶段性学习目标……^_^

以后逐步完善细节和上位机通信功能。

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前言：
        现在的生活工作和各种电池、电源接触的机会是越来越多，可不靠谱的事情时有发生。
如我前个月买个安卓智能手机，配的电池标称1800mAh，可用不了一天就没电了。使用公司的程控电池测试仪测试只有1300mAh，肯定是无良的奸商把原装电池换走了。要是手边有个小型便携的电子负载，当时就能测出容量大小，不用等公司的仪器空闲。哎……
    趁现在工作不是很忙，设计一个小型多功能的电子负载吧！ 可以电源输出调试电路，恒压恒流输出给锂电池充电，可以恒流负载测试电池、源出式恒压负载测试充电器（本设计的重点特色功能）  
    正好STM32社区有这个活动，希望能有一些志同道合和朋友一起完善这个小制作（当然不能亏待大家）。开始吧……





系统详细任务需求
主要功能：
电源恒压、恒流输出模式；
恒压、恒流负载输入模式；
恒压输出+恒压输入 充电器测试模式；
过压、过流、过功率、过热保护；
LCD1602显示；
根据温度变化，智能风扇系统；

硬件设计规格:
输入
1.功率 50W
2.电流 0-5A
3.电压 1.5-30V
输出
1.功率 20W
2.电流 0-1A
3.电压 1.5-30V
尺寸重量
体积能够装入普通废旧光驱壳内，重量小于1kg

硬件设计需求：
主要实现输入输出的恒压、恒流控制，能够使用STM32设置参数

STM32底层软件设计需求：
1.ADC采样反馈电压（主回路电压、电流、基准等）
2.DAC使用PWM输出，通过占空比调节
3.键盘任务（STM32定时器自带编码器接口和普通按键）
4.LCD1602字符型液晶屏显示
5.LED和蜂鸣器控制
6.继电器控制
7.1-Wire总线温度传感器通讯
8.PID控制散热风扇
9.USB、串口通讯
由于系统较为复杂，采样uCOS嵌入式操作系统简化任务控制

本楼发布硬件相关资料：
 
电源电路：
需要提供+12V/800mA（继电器和风扇），+5V/100mA（运放），+3.3V/100mA（STM32）3种电源电压。
开关电源芯片选用Ti的TPS5430输出大电流+12V电压，+5V和+3.3V要求电源纹波噪声尽量小，使用传统7805和1117稳压芯片提供。

 
恒流/恒压 反馈电路：
U4 将PWM-电流基准电压  (PWM_A)与U5的测量电流(ADC1)进行对比。如果PWM基准电压高于测量电流，则放大器输出为高，导通Q4。如果基准电压较低，则放大器输出为低，关断Q4。实现硬件输出恒流功能。
同理， 输出恒压与输入恒流、恒压电路实现方式一样。

 
电压基准：
由于要求不是很高，使用较为廉价的TL431输出2.5V电压基准。
 
STM32主控：
一句话，物尽其用啊！基本上这颗主控的资源都用到了，IO接口、ADC模数转换、PWM输出、定时器编码器接口、串口、USB等等。

 
STM32F103C8T6主控的资源分解图如下：

原理图：
PCB CDQ02R1-A.pdf (352.04 KB, 下载次数: 87)

2012-6-7 20:37 上传

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PCB画好了，今天发厂家做了……

 收到板子了，硬件调试已经完成，有2个小bug，呵呵……
调试小结：
 
这个板子硬件有2个小bug：
BUG_01：
问题描述：Q2 MOSFET 的D、S极封装画反（^_^） 
BUG_02: 
问题描述：电池模拟负载模式下，输出恒压值有可能比输入负载恒压值偏高，导致上电后负载MOSFET直接导通。
解决办法：降低输入负载恒压值，R26到U4C网络并一个1M电阻到GND（需要飞线）。
 
功率三极管和MOSFET必须用粗线从焊盘引出到散热器进行散热，注意绝缘。
 
调整参数如下:
1.R45不焊（VREF网络与PV断开）；
2.C18不焊,C27换成474，R27 10k换成100R（避免负载恒压震荡）；
3.R1 10k换成100k；
4.R14 2K换成1.5K；（VIN * 0.13 = VFB）
 
功能测试及外观图：
恒流负载，16V/3A。    电源显示电压和负载显示电压差为线上的压降。

 
 恒压负载    7.8V/2A

 内部图片


背面图片，引出串口和RST/BOOT引脚，方便以后升级

本楼发布软件相关资料：
01. 学习新建工程文件，编译器配置，如何使用外部有源晶振主时钟；
STM32学习日志01-点亮LED灯.pdf (765.05 KB, 下载次数: 25)

2012-6-13 22:11 上传

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02. ADC硬件驱动函数：
有4个通道的模拟电压需要采样，分别是电压基准、输出/输入电压、输出电流、输入电流。
STM32F103C8T6没有vref引脚，所以电压基准必须采样，用来换算VCC的电压。输出和输入电流值通过精密电流传感放大器转化为电压值，1A对应0.5V。多通道电压值通过DMA连续采样，减轻主控负担。
ADC硬件驱动函数，分解为ADC初始化函数、DMA初始化函数、电压基准测量换算函数、平均值滤波函数。

ADC.rar (2.92 KB, 下载次数: 38)

2012-6-14 22:31 上传

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03.  LED/蜂鸣器等IO硬件驱动函数：
     这个就不解释了，注意部分IO需要屏蔽SWJ调试接口（SWJ配置失能，必须同时开启功能复用 IO 时钟）
IO and key.rar (3.99 KB, 下载次数: 28)

2012-6-15 21:16 上传

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04.  DS18B20温度传感器1-Wire硬件驱动函数：
     按照单总线协议写就行。
18b20.rar (1.89 KB, 下载次数: 27)

2012-6-15 21:19 上传

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05.  PWM-TIM3 硬件驱动函数：
     占空比可调，调节分辨率为665
pwm.rar (1.43 KB, 下载次数: 38)

2012-6-15 21:22 上传

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06.  LCD1602 字符型液晶屏硬件驱动函数：
1602.rar (2.91 KB, 下载次数: 33)

2012-6-15 21:23 上传

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07.  增量型旋转编码器硬件驱动函数：
       不得不说STM32的这个定时器扩展功能非常好用，配置好了基本上不占用主控资源
Encoder.rar (2.55 KB, 下载次数: 50)

2012-6-15 21:27 上传

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好了，至此本“STM32 多功能电子负载”的底层硬件驱动函数均已发布并测试通过，各位童鞋们可以直接在uCOS中调用。
如有不明白的地方欢迎在交流群中讨论，讨论的内容将汇总成学习记录。
下周将正式使用uCOS搭建系统功能，敬请期待，谢谢~~~
uCOS任务分析：
首先申明本人也是初次使用uCOS编写程序，如有不妥之处敬请谅解。
我编写了5个任务来完成设备的功能：
任务0：初始化任务，本任务完成一些硬件初始化和邮箱创建、其它任务创建工作，完成后任务自我删除。
 void Task_Start(void *p_arg)                            
{
        (void)p_arg;                                                // 'p_arg' 并没有用到，防止编译器提示警告
        SysTick_init();
        OSTimeDlyHMSM(0, 0,1,0);                                          //延时1s，等待电压基准稳定
        Vref_Read();                                                                //读取Vref
        Keybox = OSMboxCreate((void * )0);                        //创建消息邮箱
 
        OSTaskCreate(Task_SELECT,(void *)0,                        //创建按键任务
        &task_select_stk[TASK_SELECT_STK_SIZE-1], TASK_SELECT_PRIO);
 
        OSTaskCreate(Task_MODE,(void *)0,                        //创建任务        模式切换任务
        &task_mode_stk[TASK_MODE_STK_SIZE-1], TASK_MODE_PRIO);
 
        OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);                                        //删除本任务
}
任务1：按键读取任务，取得按键值发送到邮箱
void Task_SELECT(void *p_arg)
{
        uint8_t key_tem = 0;
        (void)p_arg;
        while (1)
       {
                OSTimeDlyHMSM(0, 0,0,50);                  //延时20ms
                key_tem = KEY_GetChar();                //取得按键值               
                if(key_tem)
                {
                        OSMboxPost(Keybox, (void *)&key_tem);  //发送消息
                }               
        } 
}
任务2：设置界面任务，本任务完成设置功能，进入输出显示任务后，自我删除。

void Task_MODE(void *p_arg)
{       
        uint8_t err;
        uint8_t key_dsp = 0, mode = 0;
        char                 adc_v[]="";
        char                 adc_a[]="";
        int8_t                mode_set = 0;
        int16_t         counter = 0;
        uint16_t        i_pulse = 0, v_pulse = 0;
        (void)p_arg;
       
        /* 默认恒流负载模式 */
        GPIO_ResetBits(GPIOB, IO_K1_Pin);
        GPIO_ResetBits(GPIOB, IO_K2_Pin);
        GPIO_SetBits(GPIOB, IO_LOAD_Pin);
        lcd_gotoxy(1,1);
        lcd_puts("LCC");
        lcd_gotoxy(5,1);
        lcd_puts("SET");
        sprintf(adc_a, "%5.2f", ((float)i_tem / 10));        //变量转化为字符串
        lcd_gotoxy(10,2);
        lcd_puts(adc_a);                                                //显示字符串  电流值
        lcd_puts("A ");
        while (1)
    {
                key_dsp = *(uint8_t *)OSMboxPend(Keybox, 200, &err);                //等待消息 200个节拍（200ms）后进入就绪状态
 
//                printf("DSP = %d\r\n", key_dsp);
 
                switch (key_dsp)
                {
                  case 1:         //KEY_OUTPUT
                        {
                                Output(1);         //输出使能
                                lcd_gotoxy(5,1);
                                lcd_puts("OUT");
                                User_Led_On(3);
                                GPIO_SetBits(GPIOB, IO_BR_Pin);                //蜂鸣器开
                                OSTimeDlyHMSM(0, 0,0,100);                  //延时100ms
                                GPIO_ResetBits(GPIOB, IO_BR_Pin);        //蜂鸣器关
 
                                OSTaskCreate(Task_OUTPUT,(void *)0,        //创建任务 输出显示任务
                                &task_output_stk[TASK_OUTPUT_STK_SIZE-1], TASK_OUTPUT_PRIO);
 
                                OSTaskCreate(Task_ENC,(void *)0,        //创建任务 输出设置任务
                                &task_enc_stk[TASK_ENC_STK_SIZE-1], TASK_ENC_PRIO);
 
                                OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);                        //删除本任务
                                break;
                        }
                case 2:         //KEY_ENC
                        {
                                if(mode)                                                         //电流，或其它调节模式
                                {
                                        mode = 0;                                                 //电压调节模式
                                }
                                else mode = 1;                                                //电流调节模式 
                                break;
                        }
                case 3:         //KEY_ENC_LONG
                        {
                                mode = 2;                                                        //系统模式调节
                                break;
                        }
                }
 
                counter = ENC_GetCounter();                                          //取得ENC变量
                ENC_CounterInit();                                                          //计数初始化
 
                if(mode == 0)        //电压调节模式
                {
                        v_tem += counter;

                        if(v_tem

哈哈，这个我有兴趣，可以加入吗？
本人有2年的STM32F103系列的编程系列，一般用Keil编译器，没玩过uCOS，可以向你请教吗？

回复第 4 楼 于2012-05-30 15:42:04发表:
哈哈，这个我有兴趣，可以加入吗？
本人有2年的STM32F103系列的编程系列，一般用Keil编译器，没玩过uCOS，可以向你请教吗？
 
没问题，同意加入，一起学习。
 

报名！ qq：78730460
本人有多年单片机编程经验，并熟悉上位机VC++程序开发。

版主你好！ 我接触M3才半年，目前在做电力方面这块 。对于你这个主题很是感兴趣，不过本人对系统和和上位机这方面没怎么接触过，一直以来做的就是硬件的驱动控制和一些数据处理。不知能否加入进来。
        本人QQ：1058925707

回复第 6 楼 于2012-05-31 10:16:56发表:
报名！ qq：78730460
本人有多年单片机编程经验，并熟悉上位机VC++程序开发。
 

感谢你的加入。

回复第 7 楼 于2012-05-31 12:12:11发表:
版主你好！ 我接触M3才半年，目前在做电力方面这块 。对于你这个主题很是感兴趣，不过本人对系统和和上位机这方面没怎么接触过，一直以来做的就是硬件的驱动控制和一些数据处理。不知能否加入进来。
本人QQ：1058925707 

同意加入，一起学习

哈哈，原理图完成，请各位童鞋加群，一起讨论，谢谢！