太阳能电池测试软件设计

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Design of solar cells testing softwareJi Hao，Gu Yuhai，Xu Xiaoli(Beijing Key Laboratory on Measurement and Control of Mechanical and Electrical System，Beijing InformationScience and Technology University，Beijing 100192，China)Abstract：A solar cells testing PC software based on CBuilder programering environment is designed for purpose of testing SO-lar cel spectral response，drawing curve and outputting results.STM32F103VET MCU serves as lower computer communicate with PCby USB-HID mode.Testing results show that this software can be operated easily and Success to obtain the data and output the curve。

Key words：solar cels；CBuilder； USB-HID；testing software1 系统 总体 结构及 功能太 阳 能 电池 性 能 测 试 系统 由硬 件 结 构 与 测 控 软 件两部分构成。硬件结构主要包括光路系统 、样品室与测量 电路三 部分 ，如 图 1所示 。 软件 主要 分 为上位 机 软件与下位机程序两部分。

图 1太 阳能 电 池性 能测 试 系统 硬 件 结 构 图太 阳 光模拟 光 源选 用氙 灯 ，因为 其具 有 较 宽且 连 续的光谱范 围，覆盖紫外光至红外光 ，是 比较理想的模拟太 阳光 源 。光源通 过 斩波 器变 为交 变 的复 色光 信号 ，再经光栅单色仪 ，戈测试系统提供交变单色光信号。偏置光源的存在使系统具备了测试多节太阳能电池的条件 ，可选 用 氙灯 、卤钨灯 作为 光源 。待 测太 阳能 电池样 品与基 金 项 目 ：北 京 市人 才 强 教 深 化 计 划 (PHR201108253)《微型机与应用》2013午 第32卷 第 2期已标 定 的标 准探 测器 至于样 品室 中的运 动平 台上 ，通 过数据采集卡与计算机相连。上位机软件可对硬件系统进行状 态 配置并 获 取采集 卡 数据 ，经 数据 处 理后 生成 标 准探测器绝对光谱响应曲线 、被测太 阳能电池绝对光谱响应 曲线 以及 量子 效率 曲线 。

2上位 机总体 设计及 数据 处理2.1上 位机 总体 设计上 位机 软 件作 为人 机 交互 的媒 介 ，理 应 具 备界 面 简洁 、便于用户理解 、操作简便快捷的特点 。鉴于 CBuilder这 - 高性 能 可 视化 集 成 开 发 环境 具 有 大 量 可 重用 控 件 与 强大 的数 据库 处 理 能 力 Il ，本 软 件 选 用 其 作为 开 发工具 。软件界 面组 成如 图 2所 示 。

程 序 主界 面 由大量 控件 组 成 ，包 括标 签 、文 本框 、命令 按 钮 、复选 框 、单 选 按 钮 、列 表 框等 。 主窗 体 调 用TeeChart控件依据测量数据生成-条或多条测量 曲线 ，方 便 用户更 直 观地 了解 测试结 果 。 同时 ，提 供跟 随 鼠标的十字光标 ，便于用户跟踪曲线各点数值 。用户可以在此界面设置太阳光谱扫描范围、扫描步长与扫描速度等相关检测参数 ，并且允许用户在设 备监测窗 口中查看各下位机 设 备参 数 以及 运行 状态 。程 序在 扫描 进行 中提 示用户测试进度。程序主界面与标准探测器绝对光谱响应曲线及 数据 如 图 3所示欢 迎 网 上 投 稿 a.tom 9Software TechnologySTM32FIO3VET 5 V USB图 5 USB通信 部分硬件实现fPID)、厂商 ID：idVendor(VID)，包括对 端 口的定义 以及对 报文 格式 的定 义 。

主机 与 USB 设 备 最 初 的数 据 交 换过 程 通 过 枚举 完成 。USB-HID类设备解析主机的请求 ，并在枚举期间向主机发送描述符响应主机的请求。系统将太阳能电池短路 电流数据作为-个报文 ，当短路 电流测量完成后 。

USB设 备将 报文 发 向上 位机 ，完 成 信息 发 送 。HID 固件程 序 流程 图如 图 6所 示 。

厂失 败失败失 败获取设 备标识及设备信息群：二竺/ 开 启 设 备 获 取设 各 ID成功是否为指定设备 ≥-- / 击 l发送、读取报文I竺重 J图 6 HID固件程序 流程图3.1.1 USB设 备标 准描 述符设 备 标 准 描述 符 主要 是 在 usbdesc.c文 件 中定 义 ，具体 操作 如下 ：(1)编 辑 CustomHID-DeviceDes-criptor设 备描 述 符 ，在《微型机与应用》2013年 第 32卷 第2期3.3 V以小 端模式定 义设备 的实验用 PID与 VID 为 Ox123 4与 0x567 8(2)编辑 ConfigurationDescriptor配 置描 述符 ，定 义 接 口编 号为 0、定义端点 ，定义接 口协议为 HID自定 义设 备 。

(3)编 辑 Endpoint Descriptor端点描述符 ，定义输入 、输出端点最大包 长度 为 8B。

(4)编 辑 CustomHID-ReportDe-scfiptor报 文描 述符 ，设定 8 B报 文格式 。

(5)编辑 StringLangID、StringVendor、StringProduct、String Serial描述符 ，设置设备厂商 ID、产品 ID以及产品序列号。

3.1.2 USB端点设 置编 辑 usbprop.C文 件 ，配置 端点 ，具 体 操作 如下 ：(1)编辑 CustomHID-Reset(void)函数 ，初 始化端点 0和 端 点 1，调 用 SetE ype函数 初 始 化端 点 0为 控制 端点类 型 、端 点 1为 中断端 点类 型 。

(2)调 用 SetEPRxAddr0、SetEPTxAddr0，设 置 收 发 数据 的地 址 。

f3)调用 SetEPTxCount0、SetEPRxCount0，设置收发 数据 长度 为 8 B。

3.1.3 主 函数框 架编写 main.C文件 ，完 成下 述 内容 ：(1)包 含关 键头 文件 stm32f10x-lib.h、usblib.h、hwconfig.h。

(2)调用 SetSystem 0、USB-InterruptsConFig、Set US-BClock 0、USB-Init0函 数 配 置 系 统 时 钟 、USB 中 断 、USB时钟 与初始 化 。

f3)编 写 CustomHIDSend0数 据发 送 函数 ，调用 User-FoPMABuferCopy0，将数 据放人输 出 Buffer，调 用 SetEP·TxValid(ENDPI)使端点 1有效 以发送数据。

f4)编 写 CustomHID-Receive 0数 据 接收 函数 ，调 用PMA FoUserBufferCopy 0函数获取数据 ，调用 SetEPRxValid(ENDP1)函数使端点 1有效以接收数据。

3.2上位 机 通信模 块设 计CBuilder集 成开 发环 境 调用 Windows API函数 开发 出 USB-HID程 序模 块 。通 过调 用 Windows基 础 库 函数获取 HID设备的全局唯-标识fGUID)、设备 旧 、设备接口、缓 冲区指针等信息 ，最终获取报文信息 ，解析数据交数据处理拈进-步处理。上位机 HID程序流程图如图7所 示 。

上位机实现与 USB-HID设备通信具 调用的函数有：(1)使用 HidD-GetGuid函数获取 128 bit GUID。

欢 迎 网上投 稿 11Software Technology开 始USB-HID设 备初 始 化使能 USB使能时钟 、控制 中断主机请求响应上传的数据。上位机软件调用 feeChart控 ：绘制出侍测电池光谱响应曲线 ，测试结果如图 8昕示。

池KIm m- - - - - - - - - - - -i- -- I中断传输方式向缓冲区ll 结束 J图 7上 位 机 HID程 序 流 程 图(3)使 用 SetupDiEnumDeviceInterfaces函 数 识 别 HID接 口(4)使用 SetupDiGetDeviceInte laceDetail函数 获取设备 路径 。

(5)使朋 CreatF lie函数开启 设备 ，使用 Closettandle函数 释放 资 源。

(7)使 用 ttidD-GetPreparsedData函数 与 HidD-FreePreparsedData函数 取得 缓冲 区指针 与释 放资 源 。

f8)使用 WnteData函数 、ReadFile函数发送 、读取报文4 软件测 试结 果软件 检测 相关 没备 处于 连接 状 态 ，将 标准 太 阳能 电池与待测太阳能电池置于样品室检测 台上 ，软件配置相关检 测参 数 ，在 扫 描 范 围 300 nm～1 200 nm、波 长 间 隔Onto、斩 波 器与 锁 相放 大 器参 考 频 率 为 2 Hz、单点 测 试l0次 、缓 冲时 间 10 s的状 态下 ，成 功获 取 USB-HID设备(上 接第 8页 )本 文介 绍 了 - 种采 用 环 形 缓存 技 术 的数 据 接 口设备 经在无 人机上验证 ，该设备可以很好地完成数据接收和发 送任 务 ，避免 数据 丢失 现象 。产 品 可扩 展性 强 ，可以用 于其他 无人 机 系统 ，具 有广 泛 的应用 前景 。