【Nucleo板申请】+数字化智能电动机保护器

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    【Nucleo板申请】+数字化智能电动机保护器
 
申请使用用途: 将STM32F302用于“数字化智能电动机保护器”的新项目中。
  
申请STM32F302 Nucleo开发板的原因: 
  板子上的主控芯片STM32F302的主要特点与优势:
1.多通道DMA,提高了实时数据传输的实时效率,减少了CPU的开销.
2.有多个定时器,方便多任务切换.
3.支持触摸按键功能.特有的外设,避免了机械按键的损耗,提高了按键的寿命.
4.片内的Flash可以模拟EEPROM,存储一些参数.
5.RTC可以用于一些事件的时间记录.若有电池供电,可以断掉不掉失的后备SRAM,可以用于电动机保护器的晃电处理功能
6. ADC模块有多个转换通道,转换速度快,三相交流电压,电流等模拟量的测量,
  带PGA可编程运放,特别适用于漏电保护方面对漏电电流的精确测量,
  多个差分ADC通道,不需要外部运放处理,使用简单的处理电路就可以轻松对交流电压电流采样,降低了产品设计的总成本.
7.采用ARM的Cortex-M4F内核,支持DSP扩展指令与浮点运算单元FPU,可以极大地提高电机保护算法的运算速度,加快保护的速度
8.丰富的通讯接口,特别是CAN接口,方便组网,抗干扰能力强,通讯距离远.
9. 多个5V兼容的IO,方便3.3V与5V系统的兼容性.
10. DAC数模转换,用于模拟量输出信号. 4-20mA 电流信号.
11.丰富的开发软件资源支持,官方的库,例程很全面,而且也有许多辅助的开发工具,可以很方便的进行产品的开发与调试。
  此外,Nucleo板子一个最大的亮点是支持ARM mbed在线编译器，这是一种较新的开发设计体验--不同于常规的
IDE软件，方便好用的“云端”设计模式，只需一台可以联网的电脑，便可执行代码编译、 下载等操作。
由此我想到了这与ubuntu one安装个人软件的模式一样，只需一个账户，就可以保存自己的软件在“云端”，
只要可以联网，就随处随时可以下载使用。
 
 项目对STM32F302芯片的应用的主要如下:
1. 按键:  
   STM32F302在按键功能上的优势:
           A. 可以IO中断,或是定时扫描,
           B. 可以内部上拉省电阻,省PCB,省焊接工序.
           C.支持触摸按键功能.特有的外设.
     应用情况:
          A. 一对一:     如果芯片上剩余的IO口比较多,可以直接一个按键对应一个IO端口.芯片可以设置上拉,可以节省一个电阻,省出PCB       板的面积.
          B. 一对多:    模拟法:    如果芯片上剩余的IO口比较少,可以使用STM32F302的一个ADC模拟端口,通过检测不同按键的对应电阻值不同 实现.
           C. 一对多:    扫描法: 采用辅助芯片,比如74HC系列的74HC164的,将按键扫描的并行输入转成串行数据输出.
           D.触摸按键功能:  电容检测方式的,电容值转成频率. 优势,没有机械损耗,使用寿命长,无声音干扰.
 
2.显示: 
          LED :
          A. 定时器循环扫描: 只段选采用锁存器共享使用,位选用IO口选中来分时复用段选,可以采用串行转并行,例如74HC164等,一个时钟线,一个数据线,将串行数据转并行的8位来控制8位选,段选选中不同的段,这样分时复  用.    
          优点: 节省器件芯片,节省IO端口.
           缺点: 对CPU的开销稍高了些,但是在一般应用任务较少时,可以采用此法.
         B. 采用多锁存器: 采用多锁存器,段选与位选分别采用不同的74HC595.这样只发送一次数据即可. 
          优点: 节省了CPU开销.
          LCD :
          A. 并行方式: 采用并行IO 8位或是16位,来传送数据.    
           优点: 节省了CPU开销.减少了耗用的时间.
           缺点: 浪费了IO端口.
         B. 串行方式: 一个时钟线,一个数据线,来代替8位或是16位并行的数据线. 
           优点: 芯片,节省IO端口.
           缺点: 对CPU的开销稍高了些,但是在一般应用任务较少时,可以采用此法.
          优化显示的技巧:
           可以采用SPI的FIFO中断或是DMA或是定时器中断来发送数据,来提高系统资源的利用率,提高实时性.
 
3.模拟量测量: 
    STM32F302在模拟量测量功能上的优势:
           A.   多个模块通道 非常高的转换速度.一般应用足够了.
           B.   多个触发源,支持IO,定时器等方式.
           C.   有多种转换后处理数据的中断方式,非常灵活.
           D.  支持DMA,提高了效率.
            E.  ADC的时钟源可以多种方式输入,非常灵活,并且可以灵活设置采样时间以适应不同的外部电路的阻抗.
            F.  PGA可编程运放,提高了对小信号或是变化范围大的信号的测量范围与精度.     
                G.  支持差分输入方式,可以轻松处理采样交流信号.降低板子上模拟处理电路的复杂度,减少成本.
    应用情况:
           A. ADC多通道定时采样
           B. ADC单通道定时采样
           C. ADC单通道随机采样
     ADC模拟模块使用注意事项:
           A.   采样保持周期要根据实际情况设置,以适用不同的阻抗电路.
           B.   DMA使能与ADC使能的先后,会导致ADC转换通道顺序不同,要特别注意!!
           C.   输入信号的电压范围为0-3.6V之间,设计时最好加上下限幅保护功能电路硬件.
4.通讯:  通讯采用Can接口.主要是工业上要求抗干扰要强.并且要在电气上进行隔离.
 
5.存储:  Flash模拟EEPROM,存储一些常用的参数.
        注意点:用内部FLash模拟EEPROM,要注意一些关键程序的执行时间,因为FLash擦除时间约20mS,其他非程序段的执行会受到影响的.
               
6.RTC:  内部时钟或是外部时钟芯片. 
      内部的RTC的精度取决于所用的晶振,一般外部晶振的精度都不高.如果要求比较高,可使用外部RTC芯片(自带温度补偿晶振的RTC芯片).
7.看门狗. 
      项目完成了,要开启内部的开门狗,开门狗所有的时钟要与主系统所有的时钟源不同,可以采用内部的32K的晶振.