基于C8051F320USB接口的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)
作者：北京工業(yè)大學(xué)電子信息與控制工程學(xué)院 王鐵流 吳丹丹 李成
摘 要： 介紹采用C8051F320SOC與AM45DB321構(gòu)成數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)采集;USB接口;存儲(chǔ)電路;SOC
在一些特殊的工業(yè)場(chǎng)合,有時(shí)需要將傳感器的信號(hào)不斷的實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)起來(lái),并且到一定時(shí)間再把數(shù)據(jù)回放到PC機(jī)中進(jìn)行分析和處理。在工作環(huán)境惡劣的情況下采用高性能的單片機(jī)和工業(yè)級(jí)大容量的FLASH存儲(chǔ)器的方案恐怕就是最適當(dāng)?shù)倪x擇了。CYGNAL公司的C8051F320 SOC是一種具有8051內(nèi)核的高性能單片機(jī),運(yùn)行速度為普通8051的12倍。該芯片內(nèi)部528字節(jié)隨機(jī)RAM和2048字節(jié)XRAM為數(shù)據(jù)緩沖和程序運(yùn)行提供了充足的空間。更受歡迎的是它的串行擴(kuò)展功能為當(dāng)前的各種串行芯片和外部設(shè)備接口的擴(kuò)展提供了極大的方便。高速的SPI硬件接口與串行FLASH RAM的無(wú)縫連接大大簡(jiǎn)化了電路板布線,而片內(nèi)自帶的USB接口功能使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和回放變得十分簡(jiǎn)單和快捷。在USB接口協(xié)議的支持下,使這個(gè)采集存儲(chǔ)電路的數(shù)據(jù)回放過(guò)程簡(jiǎn)單到了極點(diǎn)。
本文給出的是用于大型光伏系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路,由于采用表面貼片工藝制作,整個(gè)電路板的寬度僅為18毫米,就像使用U盤(pán)一樣方便。
采集電路硬件部分
電路的硬件結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用了CYGNAL公司的C8051F320芯片和ATMEL公司的AT45DB321C存儲(chǔ)芯片作為控制和存儲(chǔ)的主要芯片。圖1是信號(hào)采集系統(tǒng)的采集及存儲(chǔ)系統(tǒng)框圖。
圖1 基于USB數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)系統(tǒng)框圖
從圖1中可見(jiàn),在采集過(guò)程中,傳感器的輸入模擬信號(hào)經(jīng)可變?cè)鲆娣糯笃鞣糯蠛笏椭罜8051F320,經(jīng)過(guò)ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。單片機(jī)片外有8個(gè)45DB321C芯片組成了一個(gè)32MB的Data flash存儲(chǔ)器,采集到的數(shù)據(jù)不斷地通過(guò)SPI接口傳送到45DB321C芯片中存儲(chǔ)。
與其他型號(hào)芯片相比,C8051F320帶有USB接口,片內(nèi)的USB功能控制模塊符合USB2.0規(guī)范,可在全速或低速下運(yùn)行,并具有1KB USB緩存、集成收發(fā)器,無(wú)需外部電阻。可以與PC機(jī)即插即用。當(dāng)需要數(shù)據(jù)時(shí),可將采集存儲(chǔ)電路從現(xiàn)場(chǎng)取回,通過(guò)USB接口回放到PC機(jī)中,在LabVEIW平臺(tái)上進(jìn)行波形顯示和數(shù)據(jù)分析處理。
8051F320與45DB321C的硬件接口
系統(tǒng)中C8051F320與45DB321CI采用SPI單主多從機(jī)的方式通信。引腳NSS作為從機(jī)選擇線,選擇存儲(chǔ)芯片,低電平有效;SCK作為串行外設(shè)接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的同步時(shí)鐘信號(hào);RDY/
