STM32使用概述——远程抄表系统设计

       在给导师的项目中首次用STM32设计了远程抄表系统，STM32是ST公司一款主频为72MHz的32位单片机，以其强大而方便函数库获得了无数开发者的青睐。根据性能不同可以分为从101-107Tx\Cx\Rx\Vx\Zx几个系列，丰富的外设资源、可达512K的flash容量以及越来越低的价格，以后将可能完全取代8位单片机。

      1.选型

       远程抄表系统以RS232以及RS485为通信方式，要求至少有10路串口。可STM32系列单片机最多就5个串口，虽然比以前机器人大赛使用的LPC2138对出了三个，但是还不能满足要求。但这已经算是相当多的了。没办法只能通过串口拓展的方式来满足这个设计需求。远程抄表系统需要USB与上位机进行通信，所以选择带USB2.0接口控制器的芯片。另外还需要至少两个SPI接口，一个I2C接口，一个SD/MMC接口以及适当的IO口。也考虑到焊接的方便，选择了STM32F103RE作为主控芯片。该芯片拥有5个原生串口，使用串口1下载程序，串口2-3与上位机通信。串口4-5拓展出10路串口分别转成RS232以及RS485与下位机通信，设计PCB后实际效果如下所示。

    2.程序设计流程

     远程抄表系统的功能是将SD卡内的配置文件下载到STM32中，再根据不同的地址存入AT24c512中，通过定时对这个地址的下位机进行定时扫描获取数据，将最近的数据一方面以文本的方式存入SD中作为日志文件，另一方面计算每户的使用时间，进行热量分摊，再通过指令的形式上传到上位机中去。还可以完成与上位机以及下位机之间的参数传递与设置。

     对于STM32可以使用固定的初始化流程，如下所示，大部分的外设初始化已经做好了封装，使用起来非常方便。

     RCC_Configuration();
     Delay_Init(72); 
     GPIO_Configuration();
     GM8125_Configuration();
     NVIC_Configuration();
     USART1_Configuration();
     USART2_Configuration();
     UART4_Configuration(7200);
     UART5_Configuration(7200);
     Set_GM8125(1, 57600);
     Set_GM8125(2, 57600);
     UART4_Configuration(57600);
     UART5_Configuration(57600);
     USART2_Configuration(9600);
     USART3_Configuration(115200);
     MMC_SPI_Config(); //SPI3
     I2C_mConfiguration();
     TIM3_Configuration();//1s定时器
     RTC_Config();

     其中比较值得提的一点就是中断优先级的初始化，因为使用的中断比较多，各外设中断优先级最好不要嵌套，应该使用同一分组。与大多ARM一样，STM32采用4bit控制优先级，分为抢占优先级NVIC_IRQChannelPreemptionPriority以及相应优先级NVIC_IRQChannelSubPriority。先对优先级控制器进行初始化，确定采用几bit用来分组抢占，几bit用来响应，4bit最多可分为16组，每组一个中断，最少分为一个组，每组16个中断，优先级高的组可以抢占优先级低的组实现中断的嵌套，同组内不能嵌套，但先响应优先级高的中断。在程序设计时，应尽量不出现中断嵌套的情况，所以一共分为一个组。

     对于串口拓展芯片GM8125，一片可以拓展5个RS232口，母口是子口通信速率的6倍，母口的波特率可设置。在使用过程中虽然只采用了STM32的一个串口进行通信，但是通过不同IO的选择可以实现5个子口互不干扰的收发数据，就和原生串口一样使用。