摘 要

随着世界经济的快速发展，各式各样的交通工具得到了大规模的发展和提高。路用交通工具从传统的马车，牛车演变为现在的超大型卡车，可载重数十吨；曾经没有的航天交通工具，现在也是蓬勃发展，各种大型货运机争先面世；对于海运而言，发展变化是尤为明显，不光是轮船的吨位，排水量在逐渐变大，而且随着信息化的普及与应用，轮船的智能化程度越来越高。现在的轮船使用者已经不再局限于超大的载货量和迅捷的航速，智能化的管理控制系统正在逐渐成为人们的关注的焦点。其中船舶的油量损耗，所处的姿势和动力一直以来都是制造商和客户的最为在意的地方，而本次设计就是以单片机为核心，485和232通信作为通道，将相应的传感器采集到的信号传递给迪文屏并显示。

Stm32作为主机进行利用ModBus协议进行指令和数据发送与接收：发送指令给从机并从从机接收数据；从机利用MosBus协议接收并解析主机的指令再将相应的数据发送给主机；迪文屏和主机的通信遵从迪文屏协议，将主机发送的数据显示出来。在设计代码和电路前，需要对迪文屏进行配置。

关键词：stm32；485通信；232通信;ModBus。

Abstract

With the rapid development of the world economy, all kinds of means of transportation have been developed and improved on a large scale. Road transport from the traditional carriage, cattle car into the current super-large truck, can carry tens of tons, once there is no space transport, is now also booming, a variety of large cargo aircraft to be thefirst to appear, for shipping, the development of change is particularly obvious, not only the tonnage of ships, drainage is gradually growing, and with the popularization and application of information, the ship's intelligence is getting higher and higher. Now the ship users are no longer limited to the super-large cargo and rapid speed, intelligent management and control system is gradually becoming the focus of attention. Among them, the loss of oil, posture and power of the ship has always been the manufacturer and customermost concerned about the place, and this design is to microcontroller as the core, 485 and 232 communication as a channel, the corresponding sensor collected signal to the Deven screen and display. Stm32 As a host to use the ModBus protocol for instructions and data sending and receiving: sending instructions to the receiver and receiving data from the machine; The Devin screen needs to be configured before the code and circuits are designed.

Keywords: stm32; RS485;RS232;ModBus.

目录

第1章 绪论 1

1.1 stm32的介绍 1

1.2 船舶能效控制系统的发展现状分析 1

1.3 本次课题的研究目的及意义 2

1.3.1 研究目的 2

1.3.2 研究意义 2

1.4 本次毕设内容安排 3

第2章 目标和总体设计 3

2.1 本次毕设目标 3

2.2 总体设计 4

2.3 本章小结 4

第3章 MDK5相关库函数介绍 4

3.1 GPIO函数 4

3.2 RCC函数 4

3.3 TIM函数 5

3.4 USART函数 5

3.5 NVIC函数 6

3.2 本章小结 6

第4章 主从多机通信 7

4.1整体框架 7

4.2 第一部分 7

4.2.1 485通信原理 7

4.2.2 电路连接 8

4.2.3数据传输方式 9

4.3 第二部分 9

4.3.1 modbus协议原理 9

4.3.2传输方式 10

4.3.3modbus协议 MDK代码的实现 11

4.4 本章小结 13

第5章 迪文屏通信 14

5.1 T5L_DGUS介绍 14

5.2 T5L_DGUS开发体系介绍 16

5.3 串口调试指令 16

5.4 迪文屏页面配置 17

5.5 迪文屏通信指令的MDK5的实现 18

5.5 本章小结 18

第6章 系统设计 19

6.1 多机通信模块设计 19

6.1.1 模块功能 19

6.1.2 关键代码解释 19

6.2 迪文屏通信模块设计 20

6.4 本章小结 23

第7章 总结和展望 24

7.1 工作总结 24

7.2 工作展望 24

第1章 绪论

1.1 stm32的介绍

Stm32的核心是cortex-m3微处理器，这类微处理器的初衷就是实现低损耗高性能的设计，简而言之就是相比于arm7和9系列，更加具有性价比。M3和arm系列相比，后者只是提供了一个内核，而后者则是提供了一个完整的微处理器的框架和标准，这使其具有更好的兼容性和整体系统的可优化性。对于arm系列的内核而言，可以看出不同的soc有着不同的解决问题的方案，这会让用户往往要根据产品适应不同的系统环境。但对于m3而言，由于其提供了一个完成的框架和标准，用户可以在产品更新快速的时代，迅速适应相应系统的开发设计。

在cpu的基础上，m3提供了整个处理器的核心部分，分为：中断系统，调试系统，系统节拍时钟和存储器映射等。M3的线性地址区共有4gb的大小，包含有代码区，ram区，外设区和内部的系统区域。与arm系列相比，m3采用的是哈佛结构，有着多重总线，可并行处理，大大的提高了系统的工作效率。M3尤为突出的一点是，开创的发明了位带技术。这是通过虚拟的内存，对物理内存实行置位或者清零的操作。这样的一大好处就是，舍弃了冗长的布尔运算操作，可以更加有效的处理数据变量和设备寄存器。作为m3的一个非常重要的模块就是NVIC-嵌套式中断控制器。嵌套式中断控制器有着完整的中断框架和响应系统，能够为200多的中断提供入口，并可以赋予每个中断相应的优先级，以实现中断的快速响应。嵌套式中断控制器响应一条指令的时间大约是12个机器周期。而达到这种快速处理的能力，一方面源自于m3的内核已经固化了一部分的微代码，以实现可以自动进行堆栈处理；另一方面，嵌套式中断处理控制器应用一种“尾联”的技术，以确保中断一定能在6个机器周期内实现响应。在进行堆栈处理的过程中，高优先级的中断可以不用耗费多余的机器周期实现嵌入低级中断的动作。同时，m3的低功耗也与嵌入式中断控制器的框架结构有着很大的关系。Cpu在没有中断的时候会自动进入休眠模式，直到有新的中断进入。

Cortes-m3支持arm的thumb-2的指令集，这意味着所有的C语言都可以在m3上进行编程操作。M3一共有两种运行模式，这两种运行模式都有相应的堆栈，可供研发者进行精确的处理。分别是：线程模式和处理模式。

从整体上面看，cortes-m3一共有三大优势，分别是可靠性，精密性和安全性。对于可靠性，m3有低电压检测器，两个看门狗定时器和时钟安全管理系统，以保证处理器在运行的顺利；对于精密性而言，以多通道adc为例，一共有九种工作模式，并且可是实现俩个adc同时进行工作；对于安全性而言，内核可以锁住flash，使得用户的数据和代码不被盗窃。

1.2 船舶能效控制系统的发展现状分析

我国船舶能效控制系统的发展不是很好。西方许多发达国家长期以来一直关注这个问题，并提供了很好的解决办法。例如，在美国，美国拥有25，000英里的内陆、沿海和运河水道，但是通过多年的建设发展和修正，这一庞大的航运系统无论从应急响应还是能效监控，现如今都已经达到世界领先的水平，拥有超过万余英里的科学环保的航运航线。水运的能源效率已成为共识，国际海事组织发布的第三份海事组织温室气体研究表明，2012年全球海洋碳排放量仅占碳排放量的2.2%。然而，在港口区域或船舶密集航行水域，船舶排放（包含SOX、NOX、CO2和固体颗粒物和其他固体颗粒物等有害物质是人体空气污染的主要来源之一，对周边环境有影响，美国通过建立船舶排放控制区，制定船舶排放激励政策、岸动力使用等综合政策措施，对船舶的排放控制，取得了良好的区域空气控制效果。

相比之下，我国在船舶节能减排方面虽然起步较晚，但在许多方面仍做得很好。中国一直高举绿色科学发展的大旗和节能减排科学环保的口号，正在通过统筹资源，从国家部门到企业科研院校，都是在着重研究，探讨新时代新中国航运的发展和提高。对于不同的水域地区，将采取不同的手段措施，对于不同量级的船舶，将采用不同的标准，从制度和指标上，双管齐下，共同确保航运绿色发展，高效发展和稳定发展。相比于欧美日韩等国，我们的起点很低，但通过持之以恒的发展和有效措施，制度的落实，企业高校的协同大力的发展，进步，我们已经取得了很大的成功。所以从结果上，我国并没有取得重大突破，但随着时代的发展，这一定会得到完善。相应地，有许多问题需要解决：第一，选择通信信道，如果电缆通信，通常使用modbus作为软件层协议，和485和232作为硬件层协议，但对于485通信，一是解决传输距离问题，二是解决传输稳定性问题，特别是使用集成的485通信芯片时，两个端口之间的匹配电阻是根据硬件设施进行调整。假设船舶在海外工作了很长时间，一些基础硬件的参数发生了变化，匹配阻力一时得不到解决，这必然造成通信质量的影响;如果使用无线通信，也可以确保在恶劣环境中实现正常通信。

1.3 本次课题的研究目的及意义

1.3.1 研究目的

本船舶能效控制系统采用上-下位机结构，下位机以STM32为核心，完成船舶的油量采集，姿态检测，以及与上位机通信等3大控制功能，同时利用迪文串口屏作为上位机使驾驶人员了解船舶的实时状态，从而及时控制船舶在最好的姿态使船舶能耗得到降低。

对于这次设计的核心是通过使用stm32用485通信接收多个传感器信息数据，然后通过232通信，把收集到的数据传送到显示屏。

1.3.2 研究意义

自古以来，船舶一直是重要的运输工具，许多国家和地区在航运上蓬勃发展，如新加坡、荷兰阿姆斯特丹、中国武汉等享有"九省"美誉的武汉。可见，航运的发展对经济建设具有十分重要的意义。但由于各国经贸往来日益频繁，导致船舶运输业迅速发展，船舶数量迅速增加，在船舶运输过程中产生大量二氧化碳等气体，对海洋环境造成危害，造成严重影响。众所周知，在地球这个不规则的球体上，海洋面积占总面积的71%，根据现代科学研究表明，地球上最早的生命起源于海洋，海洋是人类生命的摇篮;海洋本身的潮汐变化富含大量的发电能量;然而，今天，海洋是全世界污染物的最终排放者。然而，在海洋培育人类的同时，人类正在加速破坏海洋，因此由于对海洋环境的破坏，导致气候变化，海平面上升将导致大量沿海城市被淹，人的生命危害和经济损失将是不可预测的。因此，加强船舶能效控制系统建设有利于节能减排，实现全球海洋环境的健康。

1.4 本次毕设内容安排

第2章系统阐述了本次毕设的目标和总体设计，完成船舶控制系统的设计的具体步骤可分为以下几点：主机发送指令，从机检验并发送数据和迪文屏显示。

第三章主要阐述了所需要的MDK5的相关函数，库和头文件的说明和使用。

第四章阐述了485通信的基本原理及其优点，以及主机向从机发送指令和从机检验指令的编写。