【Nucleo设计分享】基于ST-emWIN的实时数据采集系统

                                                              基于ST-emWIN的实时数据采集系统

一、应用背景  

    在一些控制项目中，需要对温度，压力及其它模拟量进行采集，采集到的数据能够实时的显示出来，而采用上位机界面实现成本较高，通常要额外的电脑或者其它硬件，采用TFT液晶屏是一种比较理想的方式，从目前常用的3.2寸/4.3寸/5.7寸/7寸触摸屏都能很好的实现实时数据显示，实现硬件的成本低。

二、功能描述     

本实时数据采集系统实现的功能如下：
     1、 采用ST_emWIN图形库来实现GUI界面，其中用到了按钮，图表，文字，列表项等多种控件。emWin图形库由德国SEGGER公司开发，可为图形LCD设计提供高级支持。它适用单任务或 是多任务系统环境。架构基于模块化设计，由不同的模块中的不同层组成。包括液晶驱动模块，内存设备模块，窗口系统模块，窗口控件模块，反锯齿模块和触摸屏 及外围模块。其主要特性包括丰富图形库，多窗口、多任务机制，窗口管理及丰富窗口控件类(按钮、检验框、单/多行编辑框、列表框、进度条、菜单等)，多字 符集和多字体支持，多种常见图像文件支持，鼠标、触摸屏支持，灵活自由配制等特性。
     在移植emWIN之前，需要做好LCD驱动，这里采用的是SSD1289控制器的3.2寸LCD模块。因为NUCLEO-F411RE开发平台上面的MCU为64引脚，采用16位方式和LCD通信，这里用PB0-PB7和PC0-PC7组合的方式实现16位驱动。 整个实时数据采集系统的GUI界面由3个窗口组成。最上面是状态窗口，在里面实现了标题和时间显示。下面是主窗口，在主窗口里面又分为两个部分：一部分是四个按钮，分别是【开始采集】、【停止采集】、【存储数据】、【时间设置】。因为没有增加SD卡部分，这里无法使用XBF字体来显示汉字，用英文字符表示。另一部分是波形显示窗口，左边是幅度值：0-3.3V。带网格显示，最多可以显示4096个点。【开始采集】和【停止采集】的回调函数相对简单，分别由定时器控制波形数据的显示与停止。第三个窗口是数据记录窗口，它被隐藏在底部，由按钮【存储数据】的回调函数进行触发到顶部进行显示。数据记录窗口又由两个部分组成。左边是三个按钮，分别是【增加数据记录】【删除数据记录】和【确认返回】，右边是数据记录表，每一条记录由【当前时间头+采集数据】组成。若增加SD卡驱动后，可以将记录实时保存到SD卡中。最后一个按钮是【时间设置】，它在回调函数中，建立一个对话框，用于实现对实时时钟的【时：分：秒 】进行修改，确定后，即可实时显示修改好的时间。具体的界面如下：


                  
                              图：波形数据显示

                 
                             图：数据存储界面

               图：时间设定界面
    2、RTC实时时钟：STM32F4系列的实时时钟相对简单，比STM32F1系列更加直观和容易设置。在NUCLEO-F411RE上实现了年月日时分秒的数据，在界面上仅显示了时分秒。
    3、 ADC数据采集：因为是用于演示，用F411RE自带ADC模块实现一路DMA方式的数据采集。在存储数据过程中，采用了“乒乓双缓冲”方式实现数据存储。
    4、预留SD卡存储功能：这个数据采集系统，要实现长时间数据存储，在不借助上位机的情况下，必须用SD卡来实现。因为没时间做扩展板，所以硬件稍麻烦一点，软件上实现更快一些。建议存储空间在4G以上，利用定时器控制，每隔100ms向SD卡保存一次数据。
    5、额外功能：既然在TFT上移植了emWIN，可以轻松实现其它一些小应用，比如简易计算器。

     

三、硬件设计       

   此设计最大限度的利用了本身开发平台，没有外扩资源，仅用了一个外部可调电阻，使用了定时器，ADC，串口，SPI等资源。硬件比较简单：
     
     
      主要设计在于软件。

四、软件设计   

软件采用的是标准固件库进行开发，使用的是MDKV5.13版本，跟以前相比，有一些变化。

     整个工程文件如下：
     
     
     在成功移植emWIN之前，要自己完成一些驱动。
     
有了这些，emwiN移植就比较容易了。工程文件截图：

使用的是最新的STemWIN5.26固件库，程序最主要的内容是GUI_APP文件，这个是多窗口和控件回调函数文件。因为使用了3个窗口，1个对话框窗口，多个控件，所以回调函数众多。这里仅截图部分，以说明：
1、创建状态窗口



      
2、状态窗口的回调函数
   
3、创建主窗口
     



4、主窗口的回调函数  
        
      




5、创建记录窗口：
      

     


6、记录窗口的回调函数

      
   
五、演示视频   
     
六、总结   

      通过此次对STM32F411RE的评估，看到了使用emWIN时，在STM32F1和STM32F4性能上的一些差异。通过软件的使用和摸索，也看到了使用标准固件库和CubeFX软件的差异。在ST大力推广 CubeFX的今天,逐步替换标准固件库也要慢慢启动了。
     下面是一些其他效果附图：
      
     
   


附件：
1、完整设计文档描述。
    【Nucleo设计分享】基于ST-emWIN的实时数据采集系统 .pdf (1.35 MB, 下载次数: 419)

2015-2-27 15:29 上传

点击文件名下载附件

2、工程代码核心代码
    核心代码文件.rar (12.98 KB, 下载次数: 459)

2015-2-28 12:57 上传

点击文件名下载附件

   

很happy，做的很好的哦

sun1238898 发表于 2015-2-27 17:14
很happy，做的很好的哦

多谢支持:)

不错的分享啊。。

很不错，谢谢分享

powerful1 发表于 2015-2-28 15:11
很不错，谢谢分享

谢谢

GUI很给力！支持！

yyl830113 发表于 2015-3-1 19:14
GUI很给力！支持！

GUI很不错，就是控件很多，需要好好研究才行

顶一个！做得真不错！

赞

fjjjnk1234 发表于 2015-3-2 13:38
顶一个！做得真不错！

多谢支持

:lol，不错，学习了。

lvyunhua 发表于 2015-3-2 14:38
，不错，学习了。

多谢支持:handshake

谢谢分享,最大采集速度是多少?

hzpj01 发表于 2015-3-3 15:27
谢谢分享,最大采集速度是多少?

自带ADC测试，最大2.4Msps，可以自己外扩一个高速AD，采用SPI接口通信

那天看你现场演示也是不错的，就是不知道你们那边有没有做图像处理模块这方面的

谢谢分享！

多谢楼主分享！“通过软件的使用和摸索，也看到了使用标准固件库和CubeFX软件的差异”。请问你可否多说一下标准固件库和CubeFX软件的差异？

多谢楼主分享

学习了，非常实用的设计