基于C8051F060的采集存儲系統(tǒng)的設計
加入技術交流群
C805lF系列單片機是Cygnal公司完全集成的混合信號系統(tǒng)級器件(SOC)，其CIP一51內核運行速度高達25 MI/s，除具有標準805l的數(shù)字外設外，其內部還集成有數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模數(shù)和數(shù)模轉換器等元件，豐富的外設資源及高速指令運算能力大大簡化系統(tǒng)設計。為此，給出了基于C8051F060單片機的數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)設計方案，可實現(xiàn)外場試驗中彈載振動傳感器輸出的3路振動信號的采集和存儲，并將存儲的數(shù)據(jù)通過串行接口上傳至地面測試臺，最終上傳到上位機，從而實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的回放和分析。
2 系統(tǒng)硬件設計
圖1給出系統(tǒng)整體框圖，整個系統(tǒng)是由記錄器，地面測試臺，上位機及配套軟件組成。其中，記錄器包括電源模塊，信號調理模塊及采編存儲模塊，而電源模塊可向記錄器的各模塊提供所需電源，信號調理模塊用于濾波、調幅3路振動信號，采編存儲模塊用于采集、編幀和存儲3路信號。系統(tǒng)存儲選用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試功能外，還具有以下特點：①內部集成10位逐次逼近型A／D轉換器，最高采樣率可達200 KS／s，無需外接專用A/D轉換器，降低成本，簡化電路設計；②UARTI為增強型波特率發(fā)生器，最高波特率達系統(tǒng)時鐘頻率的1／2，可實現(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豐富的定時器資源，C805lF060內部具有5個定時/計數(shù)器，滿足系統(tǒng)要求。④C805lF060內部4 K字節(jié)的XRAM可作為數(shù)據(jù)緩存。圖2給出采編存儲模塊的結構框圖，具體電路連接圖如圖3所示。
地面測試臺主要完成外場試驗環(huán)境各項參數(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。上位機通過USB接口控制地面測試臺完成對記錄器的測試及記錄器回收讀數(shù)后的數(shù)據(jù)分析。從而該系統(tǒng)設計可滿足：振動傳感器輸出幅值為0～5 V的3路電壓信號；A／D轉換器分辨率為10 bit；采集速率每路為5 KS／s，分時采集，存儲容量為1 G字節(jié)；實現(xiàn)循環(huán)記錄方式，系統(tǒng)上電后，當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)軟件設計
3．1 開啟采集方式
記錄器上電初始化后，在1 s內循環(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)，就進入寫狀態(tài)，否則轉去判斷讀信號是否有效。如果有效則進入讀狀態(tài)，將數(shù)據(jù)從Flash中讀出并通過串口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。
評論