低成本的U盤數據采集器設計

3 系統軟件設計
如圖5所示，C8051F340單片機主程序需要首先完成單片機I／O引腳的設置與相關寄存器配置，然后讀取P4口用戶輸入控制指令，并根據用戶指令設置A／D轉換器參數，接著初始化CH375通信端口，進而初始化CH375芯片及其程序庫。緊接著檢查U盤是否插入，以及插入的U盤是否準備就緒。一旦U盤準備就緒，就在U盤新建文本文件格式的數據采集文件，然后打開文件，并使文件指針指向文件尾部以方便后面寫入采集數據。所有準備工作完成，就可以啟動A／D轉換器。如果采樣數據達到U盤1個扇區512字節，那么就可以將采樣數據一次性寫入U盤的1個扇區中。這里需要注意兩點。第一，U盤讀寫可以字節為單位也可以塊為單位，以字節為單位需要頻繁訪問U盤，從而導致U盤存儲速度下降，使用壽命縮短，而以U盤1個扇區的512字節為單位讀寫U盤則可以很好地解決這個問題；另外，為了實現不間斷實時采樣，在設計數據的采集和存儲時采用了“乒乓制”，即在單片機開辟了A、B兩個512字節的RAM存儲區，而A、B兩個存儲區分別交替完成存儲采樣數據和將采樣數據搬移到U盤中的任務，相互獨立工作，互不干擾，有效地解決了存儲數據與搬移數據可能出現的沖突。第二，A／D轉換器采集到的數據不是真實的電壓值，而只是真實電壓值與參考電壓相比的相對值，因此為了今后對采樣值分析方便，還需要計算出真實采樣電壓值，并將數字轉換為字符后再存儲到U盤采樣數據文件中。

C8051F340單片機通過CH375訪問U盤是系統軟件的核心部分，在實現這部分功能的程序中使用了南京沁恒電子有限公司開發的CH375HF5．LIB庫函數。這里以系統插入U盤，向U盤寫入512字節數據，然后拔出的過程為例，簡單介紹單片機訪問CH375的程序流程。
系統初始化成功后，調用xQueryInterrupt()函數查詢CH375中斷并更新中斷狀態，等待U盤插入。U盤插入后，經過一段延時，系統調用CH375DiskReady()函數查詢U盤是否準備就緒。U盤一旦就緒，系統調用mCopyCodeStringToIRAM()和CH375FileCreate()函數，在U盤根目錄新建采樣數據文件，并調用CH375FileOpen()函數打開文件，接著使用語句

mCmdParam．ByteLocate．mByteOffset=Oxffffffff使文件指針指向文件的尾部，以方便后面添加采樣數據。如果已完成512字節采樣數據的采集，則調用CH375FileWriteX()函數，實現U盤一個扇區的寫操作。寫操作完畢后，需要利用下列4個語句：
mCmdParam．Modify．mFileAttr=Oxff
mCmdParam．Modify．mFileTime=MAKE_FILE_TIME()
mCmdParam．Modify．mFileDate=MAKE_FILE_DATE()
mCmdParam．Modify．mFileSize=0xffffffff
對文件屬性、時間、日期、長度等參數進行修改，然后調用CH375FileModify()函數完成對上述4個文件屬性的更新。最后系統調用CH375FileClose()函數關閉文件，調用xQueryInterrupt()函數查詢CH375中斷并更新中斷狀態，等待U盤拔出，從而最終完成對U盤的訪問。

結語
本文設計的數據采集器利用高度集成的C8051F340處理器實現了數據A／D轉換和系統控制，利用CH375實現了采集器的USB主機功能，從而使采集的數據能以FAT32文件系統格式直接存儲到U盤中。該采集器數據收集方便，便于計算機分析，同時僅有C8051F340和CH375兩個主要器件，結構簡單，工作穩定，只有名片大小，成本不足50元(不包括U盤)，已成功應用于工業現場。