基于STM32的稅控器方案

隨著金稅工程的推廣，稅控市場將得到迅猛發(fā)展，稅控器作為四大稅控產(chǎn)品之一，其市場份額不容小覷，稅控廠家需要為產(chǎn)品的性能、成本做多方面考量。之前各個廠家的稅控器方案，可能因為成本的考慮選擇了8位單片機，也有因為性能擴展的需要選擇16位、32位MCU作為稅控器主控芯片。今天，ST（意法半導(dǎo)體公司）延續(xù)了其之前基于STR7的稅控器體系架構(gòu)，并借鑒在STR9銀稅一體機方案中的經(jīng)驗，推出了一款采用STM32這一高性能、低成本芯片的稅控器方案。

　　方案介紹

　　與以往方案(圖1)對比，STM32方案(圖2)結(jié)構(gòu)簡單，模塊功能化，減少了外部數(shù)據(jù)總線的數(shù)量，有效減小制板面積，很好地保證了系統(tǒng)的可靠性及安全性。ST還提供詳細的設(shè)計報告，無論是軟件還是硬件的開發(fā)都大大縮短了廠家的開發(fā)時間。在正式生產(chǎn)時，ST可以提供方案中大部分芯片，避免了采購時可能出現(xiàn)供應(yīng)商多、采購渠道混亂的情況，保障其產(chǎn)品快速推向市場。

　　● 開發(fā)工具

　　開發(fā)工具推薦兩家：IAR和KEIL(國內(nèi)部分工程師可能習(xí)慣ADS，但ARM公司已不再對ADS軟件進行維護更新，故無法支持新的IC，如STM32)。IAR的ISO/ANSI C/C++編譯器能產(chǎn)生精簡、快速的代碼，并能支持擴展的嵌入式C++特性，包括模板和標(biāo)準模板庫(STL)。KEIL是用過51單片機的工程師都很熟悉的工具，被ARM公司收購之后，在IDE中可以直接使用ARM的工具鏈，具有強大的軟件仿真功能，對于習(xí)慣用ADS的工程師來說，KEIL是個不錯的選擇，因為代碼基本不需要修改，只需要在KEIL中重建工程即可實現(xiàn)平臺的轉(zhuǎn)換移植。

　　● 主控制芯片

　　ST的STM32系列32位閃存微控制器基于ARM Cortex-M3內(nèi)核，這是一款專為嵌入式應(yīng)用而開發(fā)的內(nèi)核。STM32在Cortex-M3架構(gòu)上進行了多項改進，包括提升性能的同時又提高了代碼密度的Thumb-2指令集、大幅度提高的中斷響應(yīng)，而且所有新功能都同時具有優(yōu)異的功耗水平，結(jié)構(gòu)見圖3。

　　相較于8位、16位單片機，ARM核的好處是低功耗、高性能，相同的軟件在不同的核之間可以兼容。相較于ARM系列其他芯片，STM32運行速度更快，性能也得到很大提高，在核上設(shè)計了單周期乘法制定的硬件觸發(fā)。在代碼的密度上，比普通32位單片機省30%～45%；與16位單片機相比，代碼空間可以節(jié)省50%；如果拿8位單片機作比較，代碼空間可以節(jié)省70%左右。功耗方面，STM32工作在1MHz頻率下為0.15mW，只有ARM7的一半，所以在相同的工作模式下面，STM32可以減少30%的功耗，內(nèi)核電壓是1.8V，芯片電壓是3.3V，可以選擇睡眠模式、待機模式，保證低功耗應(yīng)用的要求。

　　系統(tǒng)的外圍控制非常豐富： 最大256kB FLASH(相當(dāng)于ARM7的450kB空間)、最大20kB RAM、2個I2C接口、2個SPI接口、3個智能IC卡接口(與UART復(fù)用)符合ISO7816協(xié)議、USB 2.0接口、80個快速I/O口、16通道的12位A/D轉(zhuǎn)換器、7個定時器(包含一個RTC)、支持通過UART實現(xiàn)IAP功能、IC卡讀寫器。

　　STM32的3個UART口可以通過內(nèi)部寄存器配置成智能卡模式，符合ISO7816-3標(biāo)準所定義的異步協(xié)議。另外，方案中設(shè)計了硬件保護電路，隨時監(jiān)測電路狀況，為系統(tǒng)提供完善的IC卡短路保護。

　　● USB通信

　　STM32的USB接口符合USB2.0全速設(shè)備的技術(shù)規(guī)范，軟件設(shè)計遵循CDC(Communication Device Class)規(guī)范，虛擬成一個模擬串口與上位機通訊。使用時，無需改變上位機程序，只需要在第一次使用時安裝虛擬串口驅(qū)動stmcdc.inf，之后聯(lián)機時選擇USB虛擬的串口號即可，并且可以與另一標(biāo)準串口“同時”連接，不會造成通訊異常。

　　● 日歷時鐘