标签：安捷伦 4294a DMA 自动测试 DAC TIM InitStructure ADC GPIO
为实现电子元器件传感器阻抗特性的自动化测试，使用主控芯片统一统一控制附属各个设备工作
- 高低温箱：热电偶
- 多路开关继电器
- 阻抗测试设备
- 气体流量计
主要控制逻辑：测试不同温度下的被测样品的阻抗特性，并实时将记录上传至上位机保存
主要思路：使用恒流源为热电阻PT100供电，然后将其两端电压经运算电路映射到0-3.3V范围内供ADC采集，并获得足够的测试精度，单片机判断后接近设定值时，依次打开四路继电器，随机即发送命令要求阻抗仪测试，并传回测试数据，单片机获得数据后，将温度测试气体流量打包为一个数据帧发送至局域网，并设计命令接口，由上位机随时主动发送命令查询当前测试状态，防止测试人员不在现场时也能及时发现异常
硬件设计：
原理图设计：
单片机核心模块：
模拟部分：恒流源电路为热电阻供电，并将输出结果映射至模数转换器的输入范围，模拟电源使用磁珠与数字电源隔离，模拟地使用0欧姆电阻实现与数字地的单点连接
流量计控制器接口说明，使用mos管驱动两个继电器实现清洗阀控与关闭功能
多路继电器使用485接口控制分别发送不同命令打开各路，
PCB设计：
主要是模拟部分与数字部分分开，485的两根差分线尽量等长。
STM32主要函数设计：
1、二分法查表，此查表函数返回与当前数值最接近的温度值
1 unsigned char half(float x, unsigned char* s, unsigned char len)
2 {
3 unsigned char i = 0,j,result,num = 0;
4 j = len-1;
5
6 while(1)
7 {
8 if (x <(s[(i+j)/2]))
9 j = (i+j)/2;
10 else
11 i = (i+j)/2;
12 if (j-i ==1)
13 {
14 if((s[j]-x)>(x-s[i]))
15 {num = i;
16 result=s[num];
17 }
18
19 else
20 {num = j;
21 result=s[num];
22 }
23 break;
24 }
25
26
27
28
29 }
30 return result;
31
32
33 }
2、ADC，DAC的使用
读取温度：
初始化ADC模式：
uint16_t ADC_ConvertedValue;
1 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 2 3 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE); 4 5 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; 6 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; 7 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ; 8 GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); 9 /*配置ＤＭＡ，和ＡＤＣ寄存器*/ 10 DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; 11 ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 12 ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure; 13 // ------------------DMA Init 结构体参数 初始化-------------------------- 14 15 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE); 16 17 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = RHEOSTAT_ADC_DR_ADDR; 18 19 DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (u32)&ADC_ConvertedValue; 20 21 DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory; 22 23 DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1; 24 25 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; 26 27 DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; 28 29 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; 30 31 DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; 32 33 DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular ; 34 35 DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; 36 37 DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable; 38 39 DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull; 40 DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single; 41 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single; 42 43 DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0; 44 45 DMA_Init(DMA2_Stream0, &DMA_InitStructure); 46 47 DMA_Cmd(DMA2_Stream0, ENABLE); 48 49 //ADC结构体配置 50 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE); 51 // -------------------ADC Common 结构体 参数 初始化------------------------ 52 53 ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; 54 55 ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div2; 56 57 ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled; 58 59 ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_20Cycles; 60 ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure); 61 // -------------------ADC Init 结构体 参数 初始化-------------------------- 62 ADC_StructInit(&ADC_InitStructure); 63 64 ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b; 65 66 ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; 67 68 ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; 69 70 ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising; 71 72 ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T2_TRGO; 73 74 ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; 75 76 ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1; 77 ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); 78 79 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_13, 1, ADC_SampleTime_56Cycles); 80 81 82 ADC_DMARequestAfterLastTransferCmd(ADC1, ENABLE); 83 84 ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); 85 86 87 ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
启用DMA后转换完的ADC数值即存于ADC_ConvertedValue变量中，使用定时器触发
定时器配置
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 900;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1 ;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 10;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
DAC配置：DAC使用软件配置触发
1 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 2 DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure; 3 4 5 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); 6 7 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE); 8 9 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; 10 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; 11 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; 12 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; 13 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; 14 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 15 16 DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_Software; 17 DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None; 18 DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable; 19 20 DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_TriangleAmplitude_4095; 21 DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure); 22 DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);
3、与485接口的通信
485使用 串口2通信：
初始化函数配置PB10 PB11管脚为usart2，并配置串口2
主要发送函数：
继电器控制命令为,每个命令的执行为打开对应路，并关闭其他路：
1 u8 open1_cmd[4] ="*A1#"; 2 u8 open2_cmd[4] ="*B2#"; 3 u8 open3_cmd[4] ="*C3#"; 4 u8 open4_cmd[4] ="*D4#";
为了方便访问定义为2维数组
unsigned char open_cmd[][5]={"*A1#", "*B2#", "*C3#","*D4#"};
1 void send_uart2(char *p)
2
3 { u8 i =0;
4
5 while(i<strlen(p))
6 {
7 USART2->DR=p[i];
8
9 while((USART2->SR&0X40)==0);
10
11 i++;
12 }
13
14 }
4、与阻抗仪的通信，查询仪器使用手册查得主要使用功能命令为：
/*主要使用命令为*/
频率设定：WrtCmd(“FREQ 1KHZ”)
WrtCmd(“FUNC:IMP RX”);
WrtCmd(“TRIG”);
WrtCmd(“FETC?”);
单片机使用UART4访问同惠232串口，初始化函数配置PC10 PC11管脚,启用串口4；
定义以上命令为字符串：
u8 set_fre[]=“FREQ 1KHZ”;
u8 set_fun[]=“FUNC:IMP RX”;
u8 trig[]=“TRIG”;
u8 fetch[]=“FETC?”;
void send_uart4(char *p) { u8 i =0; while(i<strlen(p)) { UART4->DR=p[i]; delay_us(100); while((UART4->SR&0X40)==0); i++; } }
发送以上命令后仪器会返回测试结果数据：
说明书给出的测试结果格式为：<DATA A>,<DATA B>格式： <DATA A>（主参测量数据），<DATA B>（副参测量数据）结束符
例如：b'+5.11094E+03,-1.19979E+05,+0\r\n' 以字节流形式返回
使用串口4接收此字节流
1 void UART4_IRQHandler(void)
2 {
3 uint8_t ucTemp;
4
5 if(USART_GetITStatus(UART4,USART_IT_RXNE)!=RESET)
6 { ;
7
8 ucTemp = USART_ReceiveData(UART4);
9 data4[u4_num] = ucTemp ;
10 u4_num++;
11 if(ucTemp=='\n')
12 { data4[u4_num] = ucTemp ;
13 USART_ITConfig(UART4, USART_IT_RXNE, DISABLE);
14 u4_finish_flag=1;
15 }
16 }
17
18 }
5、打包向上位机发送数据
1 res = half(tem_value,tem, strlen(tem));
2 if(tem_value-res<0.5)
3 {
4 for(i=0; i<4; i++)
5 {
6 send_uart4(open_cmd[i])
7 send_uart4(trig);
8 send_uart4(fetch);
9 while(u4_finish_flag==0);
10 data4[u4_num] = res ;
11 u4_num = 0;
12 send_usart1(data4);
13
14
15 }
tem_value即为当前温度值，当此温度值与标准值小于设计误差时触发四路测试并将结果返回、
python 上位机设计
主循环中接收数据并存入excel中
1 import xlwings as xw
2 import time
3 import socket
4 import tkinter
5 import time
6 import win32api
7 from tkinter import filedialog
8 import os
9
10 #GetValue = rng.Cells(rng.Cells.Count).Value 访问单个单元格
11 import sys
12 sys.setrecursionlimit(1000000)
13 root = tkinter.Tk()
14 root.minsize(1000, 600)
15 root.title('lxy')
16 global file_path
17 ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1)
18
19 global number
20 global colnum
21 colnum=1
22 global wb
23 global sht1
24 global fig
25
26
27 def select():
28 global file_path
29 file_path = filedialog.askdirectory()
30 file_path = file_path.replace('/', '\\')
31
32 def read():
33 global file_path
34 global colnum
35 global number
36 global fig
37 Cp=[]
38 D=[]
39 fre=[]
40 sampleName = en1.get()
41 path = os.path.join(file_path, sampleName)
42 wb = xw.Book(os.path.join(file_path, 'Cp.xlsx'))
43
44 sht1 = wb.sheets[0]
45 while(1):
46 data = ser.readline()
47 tem = a[-1]
48 data = a.decode(encoding="utf-8")
49 R = data.split(',')[0]
50 X = data.split(',')[1]
51 sht1.cells(colnum,1).value = tem
52 sht1.cells(colnum,2).value = R
53 sht1.cells(colnum,3).value = X
54 colnum=colnum+1
55
56
57
58 b1 = tkinter.Button(root, text='文件夹', font=('times new roman', 24), command=select)
59 b2 = tkinter.Button(root, text='测试', font=('times new roman', 24), command=test)
60 b3 = tkinter.Button(root, text='获取数据', font=('times new roman', 24), command=read)
61 en1 = tkinter.Entry(root, text='起始', font=('times new roman', 24))
62 b1.place(x=0, y=100, width=200, height=100)
63 b2.place(x=210, y=0, width=200, height=100)
64 b3.place(x=510, y=0, width=200, height=100)
65 en1.place(x=0, y=0, width=200, height=100)
66
67 root.mainloop()
标签：安捷伦,4294a,DMA,自动测试,DAC,TIM,InitStructure,ADC,GPIO 来源： https://www.cnblogs.com/liuboyan/p/15187153.html
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