電壓接口模塊與數字開關量接口模塊基本沿用電流接口模塊的設計。不同之處在于模擬輸入部分無需經過電流一電壓轉換，直接經運放輸入ADC。數字量接口直接由MCU的IO端口引出。傳感器輸出的電壓直接輸入同向放大電路至AD轉換所需要的電平。此處運放就相當于一個電壓跟隨器，顯著特點就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，可以提高驅動能力。

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　　2.3 接口模塊硬件實現

　　整個板子盡量使用緊湊布局。電源以及傳感器接口布置于左側，使用螺絲接線端子引出。串口以及以太網口布局在右側。整個模擬與數字部分基本分開而設，有效避免干擾。布局基本沒什么變化，左邊螺絲接線端子往外移了一些，主要是考慮到外殼封裝上后螺絲端子可能不夠外露的問題。

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　　3 基于STM32的標準化接口模塊固件設計

　　標準化接口模塊的固件程序包括主程序、配置程序、ADC數據采樣程序、EEPROM讀寫程序、以太網網口驅動程序、UDP協議棧的嵌入。

　　接口模塊中共用到三種通信總線。ADC以及以太網控制器與MCU間為SPI總線，EEPROM與MCU間為IIC總線，另外接口模塊提供UART串口對外通信。以外網嵌入UDP協議。

　　3.1 AD數據采樣

　　AD數據采樣是整個系統接口模塊固件設計的核心工作，也是實現傳感器信息獲取的關鍵所在。該模塊負責將采集到的傳感器信息轉化為數字信號。

　　AD數據采樣主要完成如下的幾個功能：

　　(1)初始化。該工作主要完成對一些物理器件的引腳功能、工作模式等進行預定義;

　　(2)AD轉換。通過軟件啟動模數轉換芯片，完成模擬信號到數字信號的轉換;

　　(3)數據接收和發送。實時采集轉換后的信息，同時發送相應的控制命令，以切換采集通道。

　　在數據采集過程中，我們可能需要切換不同通道，從而實現對多個傳感器信息的獲取。實際設計中，控制器會在采集本次通道轉換結果的同時，發送下次采集通道的編號。詳細操作步驟如下：

　　(1)需采集的通道地址(Ch)通過SPI接口寫入ADS8344的相應寄存器，應用設定的波特率來設置接口傳輸速度;

　　(2)通過MCU設置GPIOB12(作為AD的CS信號)為低來啟動ADS8344進行數據采樣和轉換，數據傳輸方式為SPI發送模式;

　　(3)當數據發送完畢后，設置GPIOB12為高電平，ADS8344結束數據傳輸，進入空閑模式并等待MCU的指令。此外，固件代碼中設置了對ADC進行軟標定的程序。這樣可以通過精密信號源對ADC進行標定，提高采樣精讀。標定信息存儲于EEPROM中。功能實現代碼如下：

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　　3.2 以太網口驅動

　　同樣需要先進行SPI接口和GPIO端口初始化，與之前ADC類似，只不過這里用SPI1口。GPIO初始化也不再多說。以太網驅動部分主要是數據包的發送/接收，緩沖區的讀寫，物理層的寫等函數。SPI口的發送/接收函數如下：

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　　3.3 控制指令

　　串口指令格式

　　[起始標志][指令][指令參數1]<指令參數2>…[結束標志]

　　指令示意：

　　00 01 01 FF讀取通道1的電流值

　　00 04 C0 A8 89 03 FF設置IP地址為192(0xC0).168(0xA8).137(0x89).3(0x03)

　　00 05 2E E0 FF設置UDP端口為12000(0x2EE0)00 07 10 11 11 10 14 19 FF往EEPROM的地址0x0110寫入數據0x49

　　00 09 19 18 FF將數字IO1設為輸出，高電平，IO2/3輸入，IO4輸出，低電平以太網支持串口的指令0x01-0x03及0x07-0x0a，其參數、功能和返回值與串口一致。不支持用以太網口配置網絡參數。

　　4 結果與總結

　　4.1 調試結果

　　在串口助手環境下調試。以太網參數設置：

　　發送指令00 04 C0 A8 89 03 FF設置接口模塊IP地址為192(0xC0).168(0xA8).137(0x89).3(0x03)

　　發送指令00 05 55 66 FF設置接口模塊UDP端口為21862(0x5566)

　　發送指令00 06A1 B2 C3 D4 E5 06 FF設置接口模塊MAC地址

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　　Ping接口模塊：cmd ping 192.168.137.3(串口已經設置好ip和端口號)

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　　以太網采樣和讀寫EEPROM：發送類似同樣指令完成采樣以及讀寫操作

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　　4.2 總結

　　本文以傳感器的輸出信號類型為分類依據，基于該信號接口分類給出了基于STM32的傳感器接口模塊的硬件設計，并實際設計實現了電流型、電壓型以及數字IO型模塊，給出了相應的硬件選型以及電路設計與實現;進行了接口模塊的軟件設計，說明了詳細的固件代碼設計。除傳統串口外，提供以太網接口，嵌入UDP協議，提供后期開發的便利。