基于SD2300的定時(shí)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著科技的高速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域的很多應(yīng)用中都需要實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的定時(shí)采集存儲(chǔ)。筆者以為海流計(jì)設(shè)計(jì)的海流數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)接口電路為例，介紹一種定時(shí)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的工作原理及其實(shí)現(xiàn)方法。

1 總體結(jié)構(gòu)
在很多情況下，尤其是惡劣的工作環(huán)境下，高性能的單片機(jī)和大容量的Flash存儲(chǔ)器是數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的最佳選擇，本文介紹的系統(tǒng)也是基于這樣的考慮。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，包括高性能單片機(jī)C8051F021、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片SD2300、大容量Flash存儲(chǔ)器K9G8G08及其外圍電路，如圖1所示。工作原理也較為簡(jiǎn)單，通過(guò)串口將單片機(jī)C8051F021與海流計(jì)相連，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程實(shí)現(xiàn)對(duì)海流計(jì)的控制和使用。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能，還需將實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片SD2300和大容量Flash存儲(chǔ)器K9G8G08的相應(yīng)引腳與C8051F021的GPIO相連。SD2300通過(guò)發(fā)送定時(shí)中斷使得C8051F021在預(yù)定時(shí)刻通過(guò)串口采集若干組流速和流向數(shù)據(jù)，然后將其存儲(chǔ)在K9G8G08中

2 硬件設(shè)計(jì)
2．1 高性能單片機(jī)C8051F021
C8051F021單片機(jī)是集成在一塊芯片上的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)。芯片上有64位數(shù)字I／O。C8051F021單片機(jī)具有片內(nèi)看門(mén)狗定時(shí)器、VDD 監(jiān)視器和時(shí)鐘發(fā)生器，可以說(shuō)是真正的、可獨(dú)立工作的、完整的SoC(片上系統(tǒng))。片上所有的模擬和數(shù)字設(shè)備都可以使能或關(guān)閉，也可以由用戶設(shè)置。片內(nèi)的 Flash存儲(chǔ)器可以在電路(即由用戶程序在運(yùn)行時(shí))編程(讀寫(xiě))，為用戶提供了非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，并允許現(xiàn)場(chǎng)更新8051程序。
2．2 SD2300與C8051F021的硬件接口設(shè)計(jì)
SD2300是深圳市興威帆電子技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的一種具有內(nèi)置晶振、兩線式串行接口的高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。較SD2000而言，SD2300具有更寬的定時(shí)范圍、更多的周期性中斷選擇，并增加了數(shù)字精度調(diào)整寄存器、30s時(shí)間調(diào)整和晶振停振檢測(cè)等功能。最顯著的改動(dòng)是對(duì)時(shí)鐘數(shù)據(jù)／寄存器的訪問(wèn)由通過(guò)不同命令字改為地址直接尋址，使得芯片的使用更加靈活，并提高了程序編寫(xiě)的可讀性。
SD2300的接口為I2C總線。對(duì)于具有I2C總線接口的單片機(jī)，只需將SD2300的SCL、SDA腳與單片機(jī)的SCL、SDA腳相連；對(duì)于沒(méi)有 I2C總線接口的單片機(jī)，可以用通用I／O口來(lái)模擬I2C總線。如圖2所示，單片機(jī)C8051F021的PO．6模擬SCL，產(chǎn)生I2C總線的時(shí)序同步信號(hào)；PO．7模擬SDA，實(shí)現(xiàn)I2C總線的串行數(shù)據(jù)輸入／輸出。圖2中的INTRA、INTRB為定時(shí)中斷輸出，SDA和SCL為時(shí)鐘電路的串行時(shí)鐘腳， SDAE和SCLE為E2PROM的串行時(shí)鐘腳。