STM32的DRTU在手机移动端的显示设计

王世峰

(北京信息科技大学 自动化学院，北京100192)

STM32的DRTU在手机移动端的显示设计

王世峰

(北京信息科技大学 自动化学院，北京100192)

提出一种基于STM32的DRTU系统在手机移动端显示的设计，满足人们日益增长的物联网信息在手机端中显示的需求。该设计以STM32F103RC单片机作为定位信息采集与处理的核心，其中应用数据云平台工作原理与无线通信原理。通过对外围电路，主要是串口电路、 迪文屏显示模块电路、电源电路等设计,以及相应的软件系统设计，将采集到的数据传输到数据云端并在迪文屏显示，手机移动端通过连接数据云端进行显示信息。

DRTU；STM32；移动端；DGUS

引 言

为了提高社会生产经济效益、管理效益，通过远程数据测量分析、远程安全控制能够给企业和政府办公带来远程数据安全、远程自动控制、立即决策、指挥调度、数据分析等效果。本文设计出基于STM32F103[1-2]的DRTU的移动端显示系统，其能为人们的日常生活带来明显的便捷。

物联网真正地贴近我们的生产生活，广泛应用于智能制造、环保、消防、智慧城市、交通、工程作业、农业、气象、航空等领域。 DRTU设备是远端3G/4G-DRTU数据终端，解决了物联网数据传输、控制、分析计算问题，集PLC控制、3/4G数据传输、工控机、显示器、防爆箱、智能手机、卫星定位、视频监控等一体化功能设备，创新性显著。

系统配备DRTU数据终端，同时可接受百万级点位数据同时工作，联合系统很容易扩展到千万到数十亿级数据处理量，能够组成大范围的物联网云计算大系统。然后通过手机无线连接云平台，将信息传输到手机端并且通过手机来进行处理，这个系统对日益离不开手机的人们具有重要意义。

1 系统总体架构

图1 系统结构框图

本设计采用STM32F103RC[3]单片机，扩展接口连接各种信息采集传感器，本设计采集芯片包括GPS传感器和摄像头。采用迪文屏模块和手机移动客户端进行双显示，通过串口来实现对迪文液晶屏的控制，通过手机客户端来实现对云数据的连接。电源电路采用LM1117芯片，输入为24 V电压，输出端提供USB接口的5 V电压，和3.3 V电压系统结构框图见图1。

2 硬件设计

2.1 STM32F103RC最小系统

本设计采用STM32F103RC[4-5]微控制器，此芯片集成了各种高性能工业标准接口， 拥有多达9个通信接口、2个I2C接口(支持SMBus/PMBus)、3个USART接口(支持ISO7816接口、LIN、IrDA接口和调制解调控制)、2个SPI接口(18 Mb/s)、CAN接口(2.0B主动)、USB 2.0全速接口。

此芯片具有实现RTU(数据采样和处理能力,通信能力)和DTU(通信能力[如TCP/IP等])基本功能,例如A/D采样、各种通信设备(UART)、现场总线CAN、I2C总线等,也可以外加芯片实现TCP/IP，电源电路为其提供电源，晶振电路为其提供Hz工作频率，采用上电自动复位作为系统复位电路，JTAG电路满足其程序的下载和调试。

2.2 ATK-NEO-6M-V2.3 GPS模块

此模块采用U-BLOX NEO-6M[6-7]模组，具有体积小巧、性能优异的特点。其兼容3.3 V/5 V电平，可以连接任意两个电源。利用自带陶瓷天线MAXIM公司20.5 dB高增益LNA芯片来增强其工作能力。通过其模块来采集地理位置信息，实现基本的RTU的采集信息功能。原理图如图2所示，实物图见图3。

图2 ATK-NEO-6M-V2.3 GPS原理图

图3 ATK-NEO-6M-V2.3 GPS实物图

2.3 电源模块

本模块采用一个外部的交流-直流(AC-DC)转换器件作为前级电路，即电源适配器，它将220 V 交流电压转为24 V直流电压。然后通过系统内部的电压转换电路，得到多路不同的更低电压，此模块将其电压转至5 V、3.3 V来满足其他模块电源的需要，原理图见图4。

图4 电源模块

2.4 串口(USART)模块

本设计采用了3个串口电路，通过串口电路实现对信息的传输控制。串口电路如图5所示。

图5 串口电路原理图

2.5 MAX485模块电路

其模块采用5 V工作电压，采用半双工通信方式。它完成将TTL电平转换为RS-485电平的功能。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态。

只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选20 Ω的电阻。其模块电路原理图如图6所示。

图6 MAX485模块电路原理图

2.6 W25Q64电路模块

STM32 F103RC将传感器采到的音频数据以及GPS定位数据存入W25Q64。然后通过STM32F103RC使用SPI接口读写W25Q64BV(spi flash),实现将采集到地数据及时地进行处理。接口电路如图7所示。

图7 W25Q64电路原理图

2.7 迪文液晶屏显示模块

迪文液晶屏(DGUS)采用直接变量驱动显示方式，所有的显示和操作都是基于预先设置好的变量配置文件来工作的。使用DGUS来进行开发，其可以快速开发全图形触摸屏人机界面，触摸屏输入法、弹出菜单、滑块拖动、增量调节等触摸屏交互方式和变量图标、艺术字、曲线显示、时间变量等变量显示可借助PC完成。由于迪文液晶屏有存储空间，工控方面比较理想，而且带有显示DRTU功能，所以使用STM32的串口(USART)来对迪文液晶屏控制，实现其信息的交互。迪文液晶屏界面图如图8所示。

图8 迪文屏界面图

3 软件设计

智能物联云平台当中，STM32 F103RC控制系统的工作，其中云端服务收发处理系统，手机移动端负责数据监控、配置、管理、调度指挥、安全监控等功能。其工作的主流程图如图9所示。

GPS[8-9]定位信息的采集程序能够完成对定位信息的采集，由于微控制器RX、TX端口被占用，且微控制器只有一个硬件实现UART数据通信，因此需要采用软件模拟UART的方式进行数据传递。在设计中所采用的是中断方式模拟软UART，并且每隔一定的时间更新一次采集。程序流程图如图10所示。

4 设计成果

4.1 地图数据展示

在移动终端上显示登陆的DRTU位置，位置信息是通过设备的北斗装置采集发送到云端的，移动端通过云服务的统一接口获取并显示在地图中。置信移动端通过云服务的统一接口获取并显示在地图中，地图数据显示效果如图11所示。

4.2 音视频监控展示

移动端音视频可以与DRTU中视频直接进行通信，从而可以远程监控现场的设备运行情况，可以进行远程协助操作。音视频监控展示效果见图12所示。

图9 主程序流程图

图10 采集程序设计流程图

图11 移动端地图展示

图12 移动端视频监控

4.3 实时和报警数据浏览

用户除了可以在地图中显示DRTU的定位信息和传感器中实时数据外，还可以通过表格查看各设备中的实时数据、历史数据和报警数据。

结 语

[1] 宋延昭.嵌入式操作系统介绍及选型原则[J].工业控制计算，2005(7).

[2] 李宁.基于MDK的STM32处理器开发应用[M].北京:北京航空航天大学出版社，2008.

[3] 王永虹,徐炜,郝立平.STM32系列ARM Cortex M3微控制器原理与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社,2008.

[4] ST.STM32F10xxx硬件开发使用入门,2009.

[5] 任明伟.基于ARM的嵌入式视频采集与远程传输系统的设计与实现[D].保定:河北大学,2011:2-40.

[6] 陈吉.基于GPS的土地面积测绘技术及土地管理信息系统的研究[D].杭州：浙江大学,2013.

[7] 辛德奎.基于北斗/GPS双模的田间作业机车工况监测系统[D].大庆：黑龙江八一农垦大学,2015.

[8] 刘国锦, 刘新霞. GPRS 无线数据传输技术的应用[J]. 信息化研究, 2010(2): 1-3.

[9] 黄声享，郭英志，易庆林，等.GPRS在测量工程中的应用[M].北京：中国测绘出版社，2006.

[10] 黄攀.基于GPS/DR紧组合车载导航系统研究及实现[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学,2013.

[11] 黄少锋,张尊泉,邓斌,等. 基于单片机采集与显示GPS定位信息系统的设计[J]. 空军雷达学院学报,2007(1):37-39.

Mobile Terminal Display System Design Based on STM32 DRTU

Wang Shifeng

(School of Automation,Beijing Information Science and Technology University,Beijing 100192,China)

In the paper,a design of DRTU mobile phone display based on STM32 is proposed.It can meet the growing information on the Internet of things in the mobile terminal display.The design uses STM32F103RC as the core for the acquisition and processing of the positioning informationin which the data cloud platform working principle and wireless communication principle are applied.Through the design of peripheral circuits such as the serial interface circuit,the mainly devin screen display module circuit,the power supply circuit,and the corresponding software system design,the collected data will be transmitted to the cloud and is displayed in the devin screen.The mobile phone terminal can display the information by connecting the data cloud.The test results show that the system can complete the mobile phone connect to the cloud data,and displays the information in the mobile terminal.

DRTU;STM32;mobile terminal;DGUS

TP211

A

�迪娜

2017-02-06)