由ADuC812與K9S6408V0A構成的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

摘要：K9S6408V0A是三星公司生產(chǎn)的快閃存儲器，它具有容量大，接口簡單等特點。而ADuC812是內(nèi)嵌MCU的多通道12位AD轉換器。文中介紹了一種以ADuC812為主，配以K9S6408V0A快閃存儲器所構成的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并給出了AduC812與K9S6408V0A的硬件接口及軟件編程。

ADuC812是AD公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌MCU的多通道12位AD轉換器，K9S6408V0A是三星公司的新型FLASH存儲器，其容量可達64M，只需3V供電便可進行讀、編程、擦除等操作，而且與CPU的接口簡單。用K9S6408V0A和ADuC812構成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有體積小、功耗低等特點。

ADuC812是全集成的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它在單個芯片內(nèi)包含了高性能的自校準多通道ADC和兩個12位DAC及8位與8051兼容的MCU。ADuC812本身帶有8k字節(jié)的Flash程序存儲器、640字節(jié)的Flash數(shù)據(jù)存儲器以及256字節(jié)數(shù)據(jù)SRAM。另外，MCU還支持看門狗定時器、電源監(jiān)視器以及ADC等DMA功能。同時它還為多處理器接口和I/O擴展提供32條可編程的I/O線、I2C兼容的SPI和標準UART串行端口I/O。它的MCU內(nèi)核和模擬轉換器均有正常、空閑以及掉電工作模式，可提供適合于低功耗應用的靈活的電源管理方案。

ADuC812的AD轉換模塊內(nèi)的所有部分均能方便的通過3個SFR來設置。

因此可見，ADuC812本身就是一個內(nèi)嵌MCU的高性能多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，只是內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器容量有限。如果需要存儲大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，則可外接數(shù)據(jù)存儲器。本文介紹的即屬這類系統(tǒng)，則可外接數(shù)據(jù)存儲器。本文介紹的即屬這類系統(tǒng)，它是利用一片外接 K9s6408V0A閃速存儲器來設計的，其數(shù)據(jù)容量可達8M字節(jié)。

1 K9S6408V0A簡介

K9S6408V0A為22腳表面封裝器件，內(nèi)部有（8M+256k）bit×8位存儲空間，可組織成16384行，528列，其中后備的16列的列地址編碼為513至527?？蛇M行528字節(jié)為一頁的讀、寫和以8k字節(jié)為一塊的擦除操作。一個528位的數(shù)據(jù)寄存器可以用于在頁讀或頁編程操作時存儲單元的數(shù)據(jù)轉換。

K9S6408V0A的突出優(yōu)點在于其命令、地址和數(shù)據(jù)信息均通過8條I/O線傳輸，尋址內(nèi)存單元的地址線不作為芯片的引腳。23位地址分三次寫入地址寄存器，譯碼后找到相應的單元。對單片機而言，當需存儲空間超過64k時，尋址存在一定的困難，而且系統(tǒng)的連線比較復雜，可靠性低。采用這種快閃存儲器既可克服以上困難，又便于升級至更大容量而無須更改外部連接。圖1為其功能框圖。其中的信號線功能如下：

CLE：命令鎖存使能。當其為高時，命令通過I/O口在WE信號的上升沿被鎖入命令寄存器。

ALE：地址鎖存使能。當其為高時，地址在WE信號的上升沿被鎖入地址寄存器；為低時，鎖定輸入數(shù)據(jù)。

CE：片選。在讀操作期間，CE變高，器件轉入standby模式；在編程或擦除期間，器件處于忙狀態(tài)，CE高將被忽略。

WE：寫使能。命令、地址和數(shù)據(jù)在WE信號的上升沿被鎖定。

RE：讀使能。下降沿有效。

WP：寫保護。在電源電壓過渡期間，當WP為低電平時，將產(chǎn)生寫/擦保護。

R/B：操作狀態(tài)指示。為低時，指示正在編程、擦除或讀操作，操作結束后變成高，為開路輸出。

I/O口：（I/O0～I/O7）三態(tài)。輸出命令、地址和數(shù)據(jù)以及讀操作時輸出數(shù)據(jù)。

2 ADuC812與K9S6408V0A的接口

K9S6408V0A與ADuC812的連接非常簡單，并可為以后的升級提供良好的條件。基硬件接口電路如圖2所示。連接時用ADuC812的P3口的P3.0～P3.3分別與K9S6408V0A的CE、CLE、ALE和R/B相連接，K9S6408V0A的I/O0～I/O7分別連至ADuC812的P0.0～P0.7，K9S6408V0A的RE、WE分別與ADuC812的RD（P3.7）、WE（P3.6）相連，而ADuC812的P1口（模擬輸入口）接至數(shù)據(jù)采集傳感器。這樣就構成了一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。ADuC812負責采集，而K9S6408V0A負責存儲數(shù)據(jù)。K9S6408V0A的各種操作具有共同特點，即在I/O口上首先發(fā)送操作命令字到命令寄存器，其后的連續(xù)三個周期發(fā)送要操作單元的地址（順序為A0～A7，A9～A16，A17～A22，其中A8由命令字確定）。表1為其命令集。

表1 命令集

下面以頁編程操作為例，給出K9S6408V0A的標準匯編編程方法。而頁讀以及塊擦除等方法則與頁編程類似，只是讀時是由RE來鎖存數(shù)據(jù)，而擦除時只送兩個周期的地址即可。頁編程操作可向一個或若干個單元寫入數(shù)據(jù)，以下是頁編程操作的程序：

入口地址：

R1，R2，R3-欲寫入數(shù)據(jù)所在單元的列地址和頁地址；

R7-寫入數(shù)據(jù)的個數(shù)

R0-源數(shù)據(jù)指針

R6-失敗標志

START：MOV DPTR，#XXXXH ；地址

CLR P3.0 ；片選

CLR P3.2 ；清ALE

SETB P3.1 ；置CLE

MOV A，#80H

MOVK@DPTR，A ；命令80H

CLR P3.1 ；清CLE

SETB P3.2 ；置ALE

MOV A，R1

MOVX@DPTR，A

MOV A，R2

MOVX@DPTR，A

MOV A，R3

MOVX@DPTR，A ；輸出地址A0-A22

CLR P3.2 ；清ALE

PR1：MOVX A，@R0

MOVX@DPTR，A

DJNZ R7，PR1 ；循環(huán)寫入

SETB P3.1 ；置CLE

MOV A，#10H

MOVX@DPTR，A ；命令10H

PRAM2：MOV C,P3.3

JNC PRAM2 ;忙，循環(huán)

SETB P3.1 ；置CLE

MOV A，#70H

MOVX@DPTR，A ；命令70H，

CLR P3.1 ；清CLE

MOVX A，@DPTR ；讀狀態(tài)

JNB ACC.0，SUC ；SR.0=0，成功

ERR：MOV R6，#0FH

SUC：SETB P3.0

END

3 系統(tǒng)軟件

本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為8通道順序采集，ADuC812的時鐘頻率為11.0592MHz,CPU用斷方式管理A/D轉換器。當A/D轉換完成時，向CPU發(fā)請求信號，CPU響應中斷，中斷處理子程序負責對轉換的數(shù)據(jù)進行讀出并將其存儲至K9S6408V0A，然后通道號加1，相應的Flash存儲器地址也加1。圖3圖4分別為系統(tǒng)主程序和中斷處理子程序的流程圖。

下面以標準匯編語言給出本系統(tǒng)的主程序及A/D中斷處理子程序。

ORG 0000H

FLAG EQU 60H ；外部存儲器滿標志

CHAN EQU 61H ；通道號

JMP MAIN

；；以下為中斷處理子程序

ORG 0033H ；A/D中斷處理程序入口地址

CLR EA ；關中斷

MOV R0，ADCDATAH ；轉換結果高8位送R0

LCALL WRITEONE ；寫一個數(shù)據(jù)到外部Flash RAM程序，可參考前面給出的頁編程程序段；

INC R1 ；低位地址加1

CJNE R1，#0FFH，NEXT；未超出范圍則處理下一個

MOV R1，#00H ；超出范圍則低位地址清零

INC R2 ；中間地址加1

CJNE R2，#0FFH，NEXT；未超出范圍則處理下一個

MOV R2，#00H ；超出范圍則中間地址清零

INC R3 ；高位地址加1

CJNE R3，#03FH，NEXT；未超出范圍則處理下一個

MOV FLAG，#01H ；否則，標準位置1

SJMP RET1 ；返回

NEXT：MOV R0，#ADCDATAL；轉換結果低8位送R0

LCALL WRITEONE ；寫入一個數(shù)據(jù)

LCALL WRITEONE ；寫入一個數(shù)據(jù)

INC CHAN ；通道號加1

CJNE CHAN，#08H，CHANG ；通道號不等于8，則開始下一通道轉換

MOV CHAN，#00H ；否則通道號清零

CHANG：MOV ADCCON1，#07Ch ；啟動A/D轉換

MOV ADCCON2，#CHAN ；選擇轉換通道

SETB EA ；中斷使能

ETB EADC ；使能A/D轉換中斷

SETB ADC1

RET1；RETI ；中斷返回

ORG 1000H

；；以下為主程序

MAIN：

MOV AFLAG，#00H ；標志清零

MOV CHAN，#00H ；通道號清零

MOV ADCCON1，#07CH ；啟動A/D轉換，一次轉換時間14.5μs

MOV ADCCON2，#CHAN ；選擇轉換通道

MOV R1，#00H

MOV R2，#00H

MOV R3，#00H ；外部存儲器地址初始化

SETB EA ；中斷使能

SETB EADC ；使能A/D轉換中斷

SETB ADC1 ；啟動單個轉換周期

HERE：SETB PCON.0 ；CPU進入空閑模式，功耗降；低可中斷喚醒

MOV A，F(xiàn)LAG

JNZ HERE ；存儲器未滿則等待

END

4 結束語

綜上所述，本文所描述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件設計具有采集速度快，存儲容量大、系統(tǒng)體積小以及功耗低等特點，適用于隨身攜帶的低功耗應用場合。只要將程序稍加修改，即可用于多種場合，還可對采集到的數(shù)據(jù)進行實時分析處理，從而使該系統(tǒng)成為智能型的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。