STM32串口通信实现实时信号分析：3kHz正弦波的数据采集与可视化
项目概述
本项目实现了利用STM32微控制器采集频率为3kHz的正弦波信号，并通过串口通信技术将其传输至计算机。在计算机端，借助强大的MATLAB环境，对这些接收的数据进行处理，进而生成时域波形图及幅频响应图，展示了从硬件数据采集到软件分析展示的全过程。适合嵌入式系统学习者、信号处理爱好者以及MATLAB使用者参考学习。
硬件需求
- STM32系列微控制器（推荐使用具有足够UART通信能力的型号）
- 杜邦线或调试器用于STM32程序烧录与调试
- 带有信号发生功能的设备或电路，用于生成3kHz正弦波
- 计算机，配备USB接口用于连接STM32
软件环境
- Keil uVision或STM32CubeIDE等STM32开发环境
- MATLAB，用于实现数据接收与信号分析
实现步骤
- STM32程序开发：
- 配置STM32的ADC模块以采集模拟信号。
- 设定合适的采样率，确保能准确捕获3kHz信号的细节。
- 使用USART模块配置串口通信参数，如波特率、数据位等，确保数据稳定传输。
- 编程实现ADC采集到的数据转换成二进制流并通过串口发送到PC。
- MATLAB脚本编写：
- 编写MATLAB脚本，设置串口通讯参数，打开串口监听。
- 实时接收来自STM32的数据，并存储于数组中。
- 数据接收完成后，使用MATLAB的绘图函数绘制时域波形图。
- 应用FFT进行快速傅里叶变换，得到幅频图，展示信号的频谱特性。
技术要点
- STM32串口配置：确保串口设置与MATLAB侧相匹配，避免数据错位或丢失。
- ADC采样率选择：根据3kHz信号的特点选择合适的ADC采样率，保证信号不失真。
- MATLAB数据解析：正确处理接收到的二进制数据，转换为可分析的数值序列。
- 图形化显示：利用MATLAB的图形界面功能，直观展示信号特性。
学习成果
通过本项目的学习与实践，你将掌握：
- 如何在STM32上配置ADC和USART模块。
- 利用MATLAB处理实时数据，绘制专业级的信号分析图表。
- 了解串口通信的基本原理及其在实际工程中的应用。
- 进一步理解数字信号处理的基础知识，特别是幅频分析的方法。
此项目是一个很好的综合实践案例，不仅加深了对嵌入式系统编程的理解，也锻炼了数据分析和可视化技能。无论是学生还是工程师，都将从中受益匪浅。