幾天前，我發表了一篇文章，在文中我介紹了一個不用絕對值電路，而是用運放放大交流輸入信号，同時在同相端輸入直流，将輸入的交流信号的電壓擡升到單片機0-3.3V之間的電路。

有幾個網頁留言說可以計量芯片，就我設計的産品來說，其需要控制的增氧泵數量多；　

如果用計量芯片，則每路增氧泵的控制至少增加5元成本。

而且計量芯片還需要一些限流電阻、濾波電容、晶振等外圍器件，會占用大量的PCB闆面積。

所以，我所選用的是非常有競争力的技術方案。

但是，需要非常深厚的軟、硬件功底。

特别是對于軟件，需要解決：

1) MCU資源分配問題，怎麼樣有限的MCU的ROM、RAM以及算力在A/D轉換、真有效值計算、故障判斷及保護、4g通信上做合理的安排。

2) A/D轉換，怎麼樣進行16路A/Ｄ的轉換，如何觸發，怎麼分時采樣，采樣結果怎麼存儲。

3) 數據處理，轉換得到的數據如何做真有效值計算，如何标定。

我選用了STM32F103RCT6處理器，該款MCU主要有以下資源：

256Kbytes ROM空間，4K用于bootloader, 100K是應用程序區，100K用的固件升級時的固件存儲；剩下的52K用于配置參數存儲(比如标定參數，用戶編寫的程序等)。

64Kbytes RAM空間，4Kbytes用作與4G模塊通信的接收環形隊列，1Kbytes通信接收緩存。

2Kbytes為發送緩存。2Kbytes用于MODBUS通信，2Kbytes用于ADC的DMA緩存。RAM遠用不完。

DMA用到3個通道，一個通道用于A/D轉換，一個通道用于與4G模塊的串口接收，一個用于與4G模塊的串口發送。

Timer用了若幹，其中一個用于A/D轉換的觸發，一個用來産生2ms, 8ms, 100ms, 1s等時基。

ADC用了16個通道，采用"Regular group"功能進行轉換。

中斷方面，使能了100us左右的中斷，用于産生時間，以前耗時時間短的需要立即處理的事件。

比如modbus接收和發送超時計時。

由于複用以前的RS485代碼，RS485的通信沒有用DMA，而是用發送和接收中斷處理。

但是發送和接收中斷隻搬運數據，而沒有任何邏輯處理，因此所有中斷加一起耗時不到10us，保證了主程序的實時性。

1) 市電周期為20ms，對于每一個通道，在一個周期内共采樣64個點。

一次采樣的時間為：312.5us。

2) 将ADC設置為定時器觸發，觸發周期為312.5us，将全部16個通道設置為"Regular group“，使能"Regular group"轉換功能。

這樣定時器每隔312.5us觸發啟動A/D，A/D模塊自動轉換完所有16個通道。

3) 設置DMA，利用DMA模塊将結果搬移到緩存。

4) 主程序實時查詢DMA的緩存，判斷是否有新的轉換數據，如果有，則将數據取數，根據數據所在的指針位置判斷所在的通道，再對該值做真有效值計算）。

真有效值均方根值，即每次轉換出來的數值跟平均值做運算，推導過程如下：

真有效值計算公式(少乘了Ｎ）

定義兩個64位的變量，用于累加每一次轉換的AD值，以及AD的平方值。

在一個周期64點轉換完成之後，經過下述算式算出AD值的真有效值：

1) AD的平方值的累加值－AD值的累加值＊AD值的累加值/N

2) 第1步算出的數值除以N

3) 第2步片出的數值開方；

真有效值計算程序

上述步驟算出的是AD值的有效值，而非真實物理量的有效值，要得到物理量的有效值，還需要進行标定轉換。

我一般采用線性标定進行轉換，即物理量＝k*AD b，為了避免耗時的浮點數運算，

我将k轉為乘以整數除以另一個整數。

如果線性度比較差，我會采用分段線性化的方法，即根據AD範圍分多段區間進行标定。

标定過程以及分段線性化由一個專門的軟件模塊完成，後面文章再詳述。

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