基于STM32F103RE ADDA板制作

近期需要进行基于声音传播测距的实验，需要临时制作一款可以发送Chirp音频信号和接收信号的电路板。要求其中的内部RAM足够大，可以采集到音频信号进行后期处理。

电路硬件设计¹

1.电路原理²

原理图设计-MCU及其接口

原理图设计-电源部分

2. 电路PCB版图

PCB版图

底部的两个接口的定义：

1. 左4PIN接口：电源接口，PIN1,2：VCC（+5V）， PIN3,4：GND
2. 右8PIN接口：ADDA接口，见下面表格：

序号	符号	功能定义
1	AD0	AD输入0
2	AD0	AD输入0
3	AD0	AD输入0
4	AD0	AD输入0
5	GND	电源地
6	3.3VA	内部稳压模拟3.3V
7	DAC1	DA输出1
8	DAC2	DA输出2

3. 顶部4PIN接口：SPI接口，从左到右分别是：MOSI，MISO，SCK，NSS
4. 左侧4PIN接口：IO口，从上到下：IO1，2,3,4

调试错误：
（1）在第一版本中没有将UART3的管脚引出来。

5. 顶部的4PIN另外功能定义：根据STM32F103cb管脚复用，顶部的4PIN还可以定义为TIME3,TIME2的PWM输出。

PSPI管脚重新定义为TIME3,TIME2的PWM输出

3. 电路软件³调试以及调用命令

安装完毕元器件之后，下载初步的开发软件，便可以设置读取AD采集的信号波形了。

安装完毕后，下载程序进行调试
采集到的信号源典型波形

对F103内部的DA、AD模块初始化的语句。

    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    HAL_ADC_Start(&hadc3);
    HAL_ADC_Start(&hadc2);

    //--------------------------------------------------------------------------
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);
    g_nTime1InterruptCount = 0;
    g_nADC1BufferPoint = 0;

extern DAC_HandleTypeDef hdac;
    HAL_DAC_Start(&hdac, DAC_CHANNEL_1);
    HAL_DAC_Start(&hdac, DAC_CHANNEL_2);

每个10ms通过如下语句赋值DAC1，DAC2相应的输出波形：

    //--------------------------------------------------------------------------
    if(++nShowCount >= 10) {
        nShowCount = 0;
//        printf("%d\r\n", g_nTime1InterruptCount);
        DACOutput1(GetADC1());
        DACOutput2(0xfff - GetADC1());
    }

 

产生Chirp声音

1. 使用Python产生仿真Chirp波形

具体产生Chirp信号的参数和方法见下面的代码。

#------------------------------------------------------------
startf = 50
endf = 1500
data_length = 2048
samplefrequency = 5e3
deltat = 1/samplefrequency
#------------------------------------------------------------
angle = 0
data_buffer = []
#------------------------------------------------------------
for i in range(data_length):
    data = int((sin(angle) + 1) * 0xfff)
    data_buffer.append(data)

    frequency = (endf - startf) * (i + 1) / data_length + startf
    angle = angle + frequency * deltat
t = linspace(0, data_length * deltat, data_length, endpoint=True)
plt.plot(t, data_buffer)
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Sample Value')
plt.show()```

数学产生的Chirp信号

2. F103 产生相同的Chirp信号并输出

使用单片机产生的Chirp信号在示波器上显示的波形

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1. DOP 文件 : D:\zhuoqing\DesignCenter\MyResearch\2020\ADDAF103RE\Hardware.dop ↩︎

2. 电路原理图 : d:\zhuoqing\AltiumDesigner\Test\2020\ADDAF103RE\ADDAF103RE.SchDoc ↩︎

3. 电路软件所在的目录：D:\zhuoqing\window\ARM\IAR\STM32\Application\Test\2020\ADDAF103RE\Src\main.c ↩︎