1. 参赛者姓名（必填项）：

陈臻

2. 单位或学校名称（必填项）：

宁波精丰测控技术有限公司

3. 当前职务或职称（必填项）：

工程师

4. 参赛作品的名字（必填项）：

井上无纸记录仪

5. 简要陈述您的idea和作品（必填项）：

井上无纸记录仪与井下传感器组成油井井下测量系统，完成对井下压力、温度信号的实时采集与记录。主要可以完成以下功能：

● 井下压力、温度信号的实时采集
● 对采集信号历史数据进行记录存储
● 对采集信号进行通过Modbus远程传输
● 对采集信号变送输出
● 对采集信号超限报警
● 大容量数据存储
● 通过U盘读取历史数据

● 程序可通过u盘进行在线升级

6. 拟用到的立创商城在售物料（必填项）：

EL357N(B)(TA)-G
STM32F103VET6
SRV05-4-P-T7
EEPROM/AT24C256C-SSHL-T
AMS1117-3.3
32.768KHz ±20ppm 12.5pF
8MHz ±20ppm 20pF
12MHZ 20PF 10PPM
2.2uF (225) 20% 50V
470nF (474) 10% 25V
100uF (107) ±10% 6.3V
4.7uF (475) 10% 16V
10nF (103) 10% 50V
12pF (120) 5% 50V
20pF (200) 5% 50V
100pF (101) 5% 50V
10uF (106) 10% 50V
1nF (102) 10% 50V
10uF (106) 10% 25V
P6SMB6.8CA
M7
ZMM3V3
BAV70 A4
红灯 0603
绿灯 0603
600Ω ±25% 100MHz

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充（必填项）：

FTC359B

AMC1200BDWVR

【作品正式发表（报名成功后进入设计阶段）需要填写的内容】

一、作品简介

例如，可以包括但不局限于以下内容：

作品外观：

   

主板部分

 

显示板反面

显示板正面

 

整机图

该作品的主要功能是利用单通道通过一定的时序和电源方向来采集2-4通道的压力温度信号，并进行长时间的数据存储，内部存储器最大可扩展到32G，至少可以采集10年以上的数据

以上并不重要，个人感觉重要的是下面部分，在此先吐槽下立创社区帖子编辑功能，之前一口气全部写完了，写的非常非常多，结果点击保存帖子，马上回到了解放前，心有多累阿，能不能加个即时保存的功能，向腾讯QQ空间学习学习，体验真的很差！现在没办法，只能写一段，保存一下，保存前还得复制一下，尽量降低损失。

这个作品里面有些方面可以拿出来共享下，在其他地方都可以借鉴应用，高手可忽略。

1.大容量数据快速存储方案：简单的说是把采集的数据往铁电中存，存到一定空间时（大概是4k），马上转移到U盘，或者大容量的flash中，主要考虑到u盘，flash擦写次数越多，速度上会下降，也有可能会写坏，因此使用FRAM来进行过渡

2.隔离电流4-20mA采集方案：以前的方案相对比较奢侈，采用磁隔离器+AD芯片+微功率隔离电源方案，成本比较高，也浪费了MCU内部的ADC，现在应用了新的方案，采用隔离放大器+仪表运放+微功率隔离电源的方式，成本能有所下降，可靠性还是后者比较可靠些。

3.隔离485通讯方案：在作品中有2种方案，一种是金升阳的TD系列方案，另外一种是ADI的ADM2582E方案，后者体积更小，属于芯片级，隔离电源也设计在内部，成本也是后者低一些，实际测试下来，ADI方案距离1km误码率相对TD方案要低，建议大家采用ADI的方案。

4.通过U盘或者485总线升级程序。这个功能的思路是这样的，首先需要写一段引导代码，代码起始地址设置为0x8000000，大小设置64K，它的主要功能是复制u盘或者通讯中的数据写入到起始地址为0x8010000的用户程序区，将用户程序覆盖。这里也会引发很多问题，比如升级过程中u盘拔出导致升级失败了怎么办？外部u盘一直插着，忘拔了，开机就升级程序如何处理？等等这些都需要一整套的机制在处理，下面会慢慢提到，这个功能用的好，可以解决因为开发周期短导致有BUG,而客户无法对程序进行升级的困难，如果用的不好，升级失败了，反而成了板砖，客户的心理阴影肯定会很大，毕竟这个板砖比较大。

5.触摸式输入方案，相比按键式或者轻触式，寿命更长，结构更简单，按键没有抖动，MCU处理起来会简单许多，这里采用的是FTC359B芯片的设计方案。使用起来感觉还是挺不错的

二、系统构架图

  

三、硬件部分的描述

1.电源部分

 

ACDC EMC电源，采用的是金升阳的模块电源，其中有一款电压比较宽，现在还不是很成熟，并没有进行测试

2.内部存储部分

 

usb部分采用南京沁恒CH376的芯片方案

3.隔离485部分

  

上面的EMC电路是金升阳推荐电路

4. PWM转4-20mA或0-20mA电路

 

这个电路推荐给大家，非常稳定

5.隔离电流采集（5-10mA）

 

6.继电器驱动电路

 

虽然简单，但经常会有工程师设计出问题

四、材料清单（BOM列表)

EL357N(B)(TA)-G            C6649    
STM32F103VET6            C8308
SRV05-4-P-T7                C85364
EEPROM/AT24C256C-SSHL-T    C6482

五、软件部分的描述（选填）

软件部分因为保密，只能把Bootloader写的过程发出来，仅供交流学习

1. Bootloader的设置

在正常配置工程的基础上，根据boot工程文件的大小来设定需要用到的程序空间大小，如图，在红色方框内将原本0x80000(512K)的size大小改为0x10000(64K)，剩余的空间用于存放在实际应用中需要运行的代码 ，在Debug设置中也需修改

  

2. APP 程序地址修改

在APP程序中，将flash起始地址设为boot程序的末尾地址(0x801000)，代码空间（size）可选择范围最大为0x70000(448K),Debug中做同样设置

  

 

3.APP程序生成.bin文件方法

APP程序中在user选项下勾选 After Build/Rebuild中的Run#1 并配置其路径

D:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe --bin -o ..\..\Output\BH-F103.bin ..\..\Output\Template.axf

 

D:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe为本地安装Keil软件的fromelf.exe文件的路径，通过右侧打开文件方式直接选择

..\..\Output\Template.axf为生成bin文件的依赖文件，其路径和文件名在编译工程时可看到

 

--bin -o ..\..\Output\BH-F103.bin用于生成bin文件，其中--bin –o为生成bin文件的指令，..\..\Output为文件路径，需和axf文件保持一致

BH-F103.bin为生成的bin文件的文件名，用于通过U盘升级程序

3.在boot程序中关闭中断

在最后一条跳转指令之前加入关闭中断指令__disable_irq();

 

3.给APP中的中断向量做偏移

在程序开始运行前加入：

SCB->VTOR = 0x8000000 | 0x10000;

__enable_irq();

 

中断向量的偏移用SCB->VTOR = 0x8000000 | 0x10000;或NVIC_SetVectorTable (NVIC_VectTab_FLASH, 0x10000);都可以

关于中断跳转后可能出现的死机的情况，在某些情况下光用__disable_irq();和__enable_irq();两条语句无法完全规避，具体情况可访问网站http://www.eeworld.com.cn/mcu/article_2017020533639.html解决

Boot程序的flash擦出设置为安全起见可设置为全部擦出

void GPIO_Configuration(void)
{
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
 //PC5 作为模拟通道10输入引脚                         
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

   	/* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate function push-pull */
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
  	/* Configure USART1 Rx (PA.10) as input floating */
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

//系统中断管理
void NVIC_Configuration(void)
{ 
 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 
  /* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */  
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

 #ifdef  VECT_TAB_RAM  
  /* Set the Vector Table base location at 0x20000000 */ 
  NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0); 
 #else  /* VECT_TAB_FLASH  */
  /* Set the Vector Table base location at 0x08000000 */ 
  NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);   
 #endif

 /* Enable the USARTy Interrupt */
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

//配置系统时钟,使能各外设时钟
void RCC_Configuration(void)
{
 SystemInit(); 
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA 
                           |RCC_APB2Periph_GPIOC
   | RCC_APB2Periph_AFIO 
                           |RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );
}

void InitDis(void) 
{
   /* LCD Module init */

}

//配置所有外设
void Init_All_Periph(void)
{
 RCC_Configuration(); 
 GPIO_Configuration();
 NVIC_Configuration();
 USART1_Configuration();
 CH376_Init();
 mInitCH376Host();
 LCD12864_GPIO_Config(OUTPUT);//LCD12864 IO口配置
 Init_LCD12864();
}

void BootLoader_Jump(uint32_t Sect, uint32_t Msp, uint32_t Reset)
{
    uint32_t base;
    uint32_t offset;
    iapfun jump2app;
    base = (Sect > NVIC_VectTab_FLASH ) ? NVIC_VectTab_FLASH : NVIC_VectTab_RAM;            //中断向量表基地址
    offset = Sect - base;                                                                   //中断向量表偏移
    
    NVIC_SetVectorTable( base, offset );                                                    //重定位中断向量表
    

    jump2app=(iapfun)*(uint32_t*)(Sect+4);		//用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址) 
 __set_MSP(*(uint32_t*)Sect);					//初始化APP堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址)
 jump2app(); 
}
 

int main(void)
{ 
 mDelaymS( 200 );
 mDelaymS( 200 );
 mDelaymS( 200 );//CH376建立需要时间
 Init_All_Periph();
 Flash_Init();                               //初始化Flash
 BootLoader_FromUSB();                    //Bootloader从USB更新固件
}

六、作品演示

请上传您的作品的功能演示到腾讯视频，并编辑到本楼（或附上视频链接）。按要求上传视频可获得5分，具体详见活动规则。

七、总结

感谢主办方给予这次机会，这个项目也是刚立项不久，历时近2个月，在过程中遇到的困难也是不少，电路上出现过32k晶振不起振的情况，虽然后面通过引脚加焊的方式让它振荡了，但这应该不是真正的原因，负载电容和走线布线可能是主要问题，留着下一版本解决。在升级程序上也摸索了好几天，现在才比较稳定，经过各种意外测试，比如升级过程中断电，升级过程中电压不稳定，升级过程中加强干扰等等。

嗯，测试通过了