基于C8051F060的采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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C805lF系列單片機(jī)是Cygnal公司完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)器件(SOC)，其CIP一51內(nèi)核運(yùn)行速度高達(dá)25 MI/s，除具有標(biāo)準(zhǔn)805l的數(shù)字外設(shè)外，其內(nèi)部還集成有數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器等元件，豐富的外設(shè)資源及高速指令運(yùn)算能力大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為此，給出了基于C8051F060單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，可實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)試驗(yàn)中彈載振動(dòng)傳感器輸出的3路振動(dòng)信號(hào)的采集和存儲(chǔ)，并將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)串行接口上傳至地面測(cè)試臺(tái)，最終上傳到上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的回放和分析。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
圖1給出系統(tǒng)整體框圖，整個(gè)系統(tǒng)是由記錄器，地面測(cè)試臺(tái)，上位機(jī)及配套軟件組成。其中，記錄器包括電源模塊，信號(hào)調(diào)理模塊及采編存儲(chǔ)模塊，而電源模塊可向記錄器的各模塊提供所需電源，信號(hào)調(diào)理模塊用于濾波、調(diào)幅3路振動(dòng)信號(hào)，采編存儲(chǔ)模塊用于采集、編幀和存儲(chǔ)3路信號(hào)。系統(tǒng)存儲(chǔ)選用SAMSUNG的NAND Flash K9K8G08UOM器件，而主控器件選用C8051F060。該主控器件除指令執(zhí)行速度快，I／0端口配置靈活和在線調(diào)試功能外，還具有以下特點(diǎn)：①內(nèi)部集成10位逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器，最高采樣率可達(dá)200 KS／s，無(wú)需外接專用A/D轉(zhuǎn)換器，降低成本，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)；②UARTI為增強(qiáng)型波特率發(fā)生器，最高波特率達(dá)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的1／2，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳。該系統(tǒng)采用14．745 6MHz的晶體振蕩器，最高通信波特率為7．372 8 Mb／s。③豐富的定時(shí)器資源，C805lF060內(nèi)部具有5個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，滿足系統(tǒng)要求。④C805lF060內(nèi)部4 K字節(jié)的XRAM可作為數(shù)據(jù)緩存。圖2給出采編存儲(chǔ)模塊的結(jié)構(gòu)框圖，具體電路連接圖如圖3所示。
地面測(cè)試臺(tái)主要完成外場(chǎng)試驗(yàn)環(huán)境各項(xiàng)參數(shù)的模擬生成以及在記錄器回收后數(shù)據(jù)上傳，與記錄器的通信采用串口通信方式。上位機(jī)通過(guò)USB接口控制地面測(cè)試臺(tái)完成對(duì)記錄器的測(cè)試及記錄器回收讀數(shù)后的數(shù)據(jù)分析。從而該系統(tǒng)設(shè)計(jì)可滿足：振動(dòng)傳感器輸出幅值為0～5 V的3路電壓信號(hào)；A／D轉(zhuǎn)換器分辨率為10 bit；采集速率每路為5 KS／s，分時(shí)采集，存儲(chǔ)容量為1 G字節(jié)；實(shí)現(xiàn)循環(huán)記錄方式，系統(tǒng)上電后，當(dāng)接收到一組特定串行數(shù)據(jù)后便開始記錄，掉電后停止記錄，其串行數(shù)據(jù)的波特率為921．6 Kb／s。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3．1 開啟采集方式
記錄器上電初始化后，在1 s內(nèi)循環(huán)判斷串口0是否接收到一組數(shù)據(jù)，如果接收到數(shù)據(jù)，就進(jìn)入寫狀態(tài)，否則轉(zhuǎn)去判斷讀信號(hào)是否有效。如果有效則進(jìn)入讀狀態(tài)，將數(shù)據(jù)從Flash中讀出并通過(guò)串口l發(fā)送，否則返回再判斷串口0是否接收到數(shù)據(jù)，如此循環(huán)。其總體流程如圖4所示。
評(píng)論